M01521

21

10Що таке умова передачі сил в кулачкових передачах?

11Запишіть формулу умови передачі сил для кулачкового механізму

згострим поступально рухаючим штовхачем.

12Запишіть формулу умови передачі сил для кулачкового механізму з поступально рухаючим тарільчатим штовхачем.

13Запишіть формулу умови передачі сил для кулачкового механізму

згострим коливальним штовхачем.

14Чим забезпечується виконання умови передачі сил у кулачковому механізмі?

15Як визначається мінімальний радіус-вектор профілю кулачка з гострим поступально рухаючим штовхачем?

16Як визначається мінімальний радіус-вектор профілю кулачка з поступально рухаючим тарільчатим штовхачем?

17Як визначається мінімальний радіус-вектор профілю кулачка з гострим коливальним штовхачем?

18Для чого на штовхачах із гострим кінцем ставлять ролики?

19Як визначається радіус ролика?

20Коли виникають удари в роботі кулачкового механізму? Як їх уникнути?

2ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ПЕРШОГО АРКУША ПРОЕКТУ

1Виконати структурний аналіз механізму, враховуючи як одне ціле важільний механізм, кулачковий механізм та привод механізму,

який складається із зовнішньої пари коліс 4 і 5. Вважати кривошип, кулачок і зубчате колесо 5 однією ланкою, тому, що вони жорстко з’єднані на одному валі. Привод здійснюється від колеса 4.

2Виконати синтез важільного механізму за заданим коефіцієнтом зміни середньої швидкості. Для завдань, в яких задані усі розміри ланок, визначити коефіцієнт зміни середньої швидкості. Необхідні креслення виконати на окремому аркуші стандартних розмірів та додати його до пояснювальної записки. Використати програму MECH, розділ “СИНТЕЗ МЕХАНІЗМУ”

3Підготувати усі вхідні дані для розрахунків на ЕОМ та провести необхідні розрахунки. Результати у вигляді роздруку або переписані з екрана комп’ютера оформити у вигляді таблиці.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

22

4Скласти для важільного механізму усі функції положення ланок, точок, що визначають їх центри ваги, та точок, до яких може бути приєднаний виконавчий механізм.

5Розрахувати положення усіх ланок за заданим кутом α1 та перевірити розрахунки з даними роздруку з ЕОМ. Використати програму MECH, розділ “ФУНКЦІЇ ПОЛОЖЕННЯ”.

6Скласти для важільного механізму передаточні функції для тих же ланок і точок.

7Для заданого кута α1 розрахувати усі значення передаточних функцій аналітичним, графічним та графоаналітичним методами. Порівняти результати розрахунків. Графоаналітичний метод (метод планів швидкостей) виконано у курсовій роботі з теоретичної механіки, або виконується далі. Використати програму MECH, розділ “КІНЕМАТИКА”

8Скласти формули для визначення динамічних характеристик механізму (зведеного моменту сил корисного опору і зведеного моменту інерції ланки зведення) та розрахувати їх значення для

положення, визначеного кутом α1 . Порівняти результати з розрахунками на ЕОМ. Використати програму MECH, розділ “ДИНАМІКА”

9На аркуші формату А1, після креслення рамки і кутового штампа,

накреслити діаграми зведеного моменту сил корисного опору Мзо , зведеного моменту рушійних сил Мзр , робіт сил корисного опору Азко , робіт сил рушійних Азр, приросту кінетичної енергії

Т= Азр- Азко, діаграму зведеного моменту інерції ланки зведення Із, діаграму енергомас.

10Розрахувати момент інерції маховика за методом Віттенбауера, визначити характеристики електродвигуна, розміри та масу маховика, накреслити ескіз маховика.

11Розрахувати дійсні значення кутової швидкості та кутового прискорення ланки зведення і накреслити їх діаграми.

3ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ДРУГОГО АРКУША ПРОЕКТУ

1Викреслити механізм у двох крайніх положеннях та в

положенні, що визначається кутом α1, який задається керівником проекту. Масштаб треба вибрати таким чином, щоб

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

23

площа, яку займає механізм на аркуші паперу А1, повинна займати не більше 1/6 площі всього аркуша.

2На кресленні механізму у положенні, що визначається кутом α1, зробити побудови для визначення передаточних функцій графічним методом.

3Побудувати плани швидкостей і прискорень для вказаних положень.

12За даними розрахунку на ЕОМ побудувати діаграму переміщень точки останньої ланки 5 механізму. Використати програму MECH, розділ “КІНЕМАТИКА”

4 Методом графічного диференціювання побудувати діаграми швидкостей і прискорень цієї ж точки. Масштабні коефіцієнти побудови треба вибирати таким чином, щоб усі діаграми могли розташуватись над кутовим штампом. Діаграми переміщень і швидкостей можна будувати в одній системі координат.

5Порівняти результати розрахунків, отриманих аналітичним та графоаналітичним методами.

6Визначити сили й моменти сил інерції та їх рівнодіючі для положення механізму, що визначається кутом α1.

7Визначити реакції у кінематичних парах та зрівноважувальну силу графоаналітичним методом (методом груп Ассура).

13 Скласти рівняння рівноваги для усіх ланок механізму та визначити реакції у кінематичних парах аналітичним методом, склавши програму обчислень для ЕОМ, або скористатись існуючими програмами. Використати програму MECH, розділ “КІНЕТОСТАТИКА”.

8 Визначити зрівноважувальну силу методом “важеля” Жуковського.

9Порівняти результати обчислень зрівноважувальної сили трьома методами.

4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ТРЕТЬОГО АРКУША ПРОЕКТУ

1 Підготувати вхідні дані для розрахунків на ЕОМ.

1.1 Вибрати із бланка завдань числа зубців коліс 4 і 5 приводу.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

24

1.2Згідно із заданим видом корегованого зачеплення (нульове, рівно зміщене або нерівно зміщене) за таблицями Кудрявцева вибрати

необхідні коефіцієнти зміщення.

2Розрахувати усі розміри зубчатих коліс 4 і 5 та усі якісні показники (коефіцієнт перекриття, коефіцієнти питомого ковзання ) для заданого виду корегованого зачеплення. Використати програму ЕОМ ZUB.

3Округливши значення міжосьової відстані зачеплення, розрахованого за п. 2 до стандартного значення нормального ряду чисел, розрахувати або підібрати за допомогою ЕОМ (програма ЕОМ ZUB) коефіцієнти корекції зубчатих коліс, які дали б можливість вписатись у цю нову міжосьову відстань.

4Розрахувати усі розміри зубчатих коліс 4 і 5 та усі якісні показники (коефіцієнт перекриття, коефіцієнти питомого ковзання ) для вписування зачеплення у задану міжосьову відстань.

5Беручи за основу розрахунки за п.2 підібрати, за допомогою ЕОМ (програма ЕОМ ZUB), коефіцієнти корекції такі, щоб забезпечити виконання умови рівно зношеності.

6Розрахувати усі розміри зубчатих коліс 4 і 5 та усі якісні показники (коефіцієнт перекриття, коефіцієнти питомого ковзання ) для забезпечення виконання умови рівно зношеності.

7Усі розрахунки показати у вигляді таблиці у пояснювальній записці.

8Для одного з цих варіантів (пункти 2, 4 або 6, за вказівкою керівника проекту) провести розрахунки розмірів і якісних показників із наведенням усіх відповідних формул у пояснювальній записці. Перевірити умову рівно зношеності.

9Для цього ж заданого виду зачеплення виконати креслення, на якому:

9.1Викреслити зачеплення зубчатих коліс у вигляді трьох зубців від кожного колеса. Масштаб зображення вибирати таким щоб він був стандартним і щоб висота зуба була б не менше 60 мм. Центр колеса 4 повинен бути обов’язково на полі креслення. Центр колеса 5 може бути на полі креслення, а може бути і за його межами. Усі лінії побудови евольвент зубців залишити на кресленні тонкими лініями.

9.2На зачепленні показати робочі частини профілів зубців, дуги зачеплення.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

25

9.3Побудувати діаграму зачеплення, діаграми коефіцієнтів питомого ковзання у прямокутній системі координат та у вигляді кругових діаграм на профілях зубців. Показати максимальні коефіцієнти питомого ковзання для кожного колеса.

9.4На вільному місці біля зачеплення накреслити таблицю характеристик зачеплення (див. приклад виконання курсового проекту).

9.5Розрахувати передаточне число привода і планетарного редуктора.

9.6Підібрати числа зубців зубчатих коліс планетарного редуктора за допомогою ЕОМ (програма ЕОМ PL_RED). Вибрати з таблиці значень чисел зубців відповідний рядок і розрахувати розміри зубчатих коліс привода.

9.7Викреслити привод у двох проекціях, побудувати план лінійних швидкостей та план чисел обертів коліс привода.

9.8Накреслити таблицю характеристик привода де вказати модуль зубчатих коліс передачі, числа зубців коліс, передаточні числа привода в цілому і між усіма можливими з’єднаннями їх у приводі, частоти обертання коліс привода, які визначені аналітично і за допомогою планів частот обертання, число сателітів.

5 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ЧЕТВЕРТОГО АРКУША ПРОЕКТУ

1 Підготувати вхідні дані для проектування кулачкового механізму:

1.1Закон руху штовхача, який задано у бланках, позначено чотирма точками загальної діаграми. Треба звернути увагу на те, що будь-яка діаграма починається в точці 0, затим проходить через точки, які вказані у чисельнику заданого закону, далі обов’язково проходить через точку 4, затим проходить через точки, які вказані у знаменнику заданого закону і закінчується в точці 8 (див. п.8).

1.2Кути віддалення, дальнього стояння й наближення у своїй сумі не повинні перевищувати 3600.

1.3Хід штовхача задано у мм для поступально рухаючих штовхачів (гострого або плоского) і довжиною штовхача та кутом його коливання для коливального штовхача.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

26

2Викреслити діаграму другої похідної закону руху штовхача, приймаючи величину її по осі d2s/dφ2 (d2ψ/dφ2) приблизно 80 – 100 мм, а вздовж осі φ - 180 мм.

3Графічно інтегруючи цю діаграму побудувати діаграму ds/dφ (dψ/dφ), а затим інтегруючи побудовану діаграму побудувати діаграму s або ψ як функцію φ.

4Визначити мінімальний радіус-вектор кулачка побудовою фазових діаграм. Для кулачка із плоским поступально рухаючим

штовхачем сумарну діаграму можна будувати у тій же системі координат, що і діаграма d2s/dφ2 .

5Для зручності побудов діаграми руху штовхача краще креслити в одному чисельному масштабному коефіцієнті. Одиниці виміру при цьому повинні бути стандартними.

6Побудувати профіль кулачка. Для кулачків із коливальним або гострим поступально рухаючим штовхачем побудувати теоретичний (тонкою лінією) та практичний (основною лінією) профілі. Для одного найнижчого положення штовхача навести основною лінією сам штовхач і ролик.

7При розрахунках на ЕОМ (програма ЕОМ KULAK) відрізок по осі φ розділити на 16 рівних частин. Діаграму d2s/dφ2 (d2ψ/dφ2) на фазі наближення будувати дзеркально відображеною від діаграми на фазі віддалення відносно вертикальної осі.

8Списати результати аналітичного розрахунку (координати профілю кулачка) і нанести теоретичний профіль на побудований графічно.

6 РЕКОМЕНДАЦІЇ ПО ВИКОНАННЮ ОКРЕМИХ АРКУШІВ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

6.1 Визначення розмірів маховика та місця його розташування

Момент інерції маховика (за методом Віттенбауера) визначається за формулою:

δ × ω cp2

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

27

Звідси видно, що момент інерції маховика зворотно пропорційний квадрату кутової швидкості ланки зведення. Тому для зменшення розмірів маховика доцільніше встановлювати його на най швидкохідному валі механізму. Однак таке рішення не завжди раціональне, тому що при цьому не враховується дійсна жорсткість ланок і виникаючі при цьому коливання в механізмах.

Якщо обертальний рух до ланки зведення з моментом інерції Iм передається від двигуна через передаточний зубчатий механізм (рис.6.1), то джерелом збурюючих коливань у машині можуть бути як двигун, так і механізм. Ланки передаточного механізму пружні, тому під дією збурюючих сил вони коливаються. Вибором ланки

в

б

Рисунок 6.1 - Вибір місця установки маховика.

передаточного механізму для встановлення маховика можна досягти ефективного зниження коливань кутової швидкості ланки зведення. Якщо джерело коливань – робочий механізм (поршневі машини з електродвигунами, молоти, преси і таке інше), то маховик доцільно установлювати на валі ланки зведення (б).

В цьому разі передаточний механізм і двигун розвантажуються від динамічних дій з-за коливань ланок, які можуть суттєво перевищувати номінальне навантаження, особливо при резонансних режимах. Крім того, передаточний механізм у цьому разі розраховується лише з урахуванням дій номінальних навантажень без урахування пікових моментів. При розташуванні маховика на валі ланки зведення поліпшуються умови пуску електродвигуна за рахунок скорочення часу пуску. Для зменшення моменту інерції й маси

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

28

маховика його можна розташувати на валі і , який з’єднаний з валом ланки зведення підвищуючою передачею (в). У цьому випадку

Розвантажуючий ефект для двигуна і передаточного механізму зберігається. Якщо джерело коливань – двигун, то для захисту передаточного й робочого механізмів від динамічних дій маховик доцільніше розташувати на валі двигуна (г). У цьому випадку

При відступах від вказаних рекомендацій, наприклад при постановці маховика за схемою (г), приводі від електродвигуна й дії коливань від робочого механізму, між двигуном Д і ланкою зведення з’являється пружна в’язь – передаточний зубчатий механізм. Якщо жорсткість цієї в’язі прийняти рівною с , уявити, що сили опору її деформуванню складають момент, пропорційний швидкості повороту

рівняння, що описує рух ланки зведення механізму, буде мати вигляд d 2ϕ / dt 2 + 2n × dϕ / dt + ω C2 ×ϕ = q × Sin (ω B t ), (6.4)

де ω C = c / I З - частота власних коливань ланки зведення;

2n = k / IЗ ; q = M З / І З .

З розв’язку рівняння (6.4) витікає, що максимальний кут закручування вала ланки зведення ϕ з = (М / с )к Д при коефіцієнті

динамічності

к Д = 1 / (1 - (ω В / ω С )2 )2 + 4 × n 2 × (ω В / ω C2 )2 .

З цього виразу витікає, що при збігу ωB з власною частотою системи ωC наступає резонанс. Таким чином, збільшення зведеного

моменту інерції за рахунок додавання махової маси може призвести до збільшення коливань кутової швидкості ланки зведення при

ω C = ω cp . Цей фактор не враховується у залежності (6.1), що може призвести до погіршення динамічних властивостей механізму при

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

29

деяких пружних властивостях передаточного механізму при установці маховика.

Проте є й інші міркування. Зубчаті колеса передаточних механізмів погано сприймають ударні навантаження, які виникають під час роботи важільних механізмів, наприклад, кувальних молотів, деяких пресів, тощо. В цьому разі краще встановити маховик на валі вхідної ланки важільного механізму. При цьому інертність маховика у значній мірі відверне передачу від ударних навантажень на зубчаті колеса передаточного механізму.

Конструктивно маховики виконують у вигляді дисків або кілець із спицями (рис.6.2), які виготовляють з чавуну або сталі.

Для дискових маховиків (а) момент інерції диска відносно вісі рівний IM = m × D2 /8 . Якщо масу m виразити через об’єм і щільність ρ матеріалу, то будемо мати

D = 432× IM /π ×b× ρ .

Для маховика у вигляді кільця зі спицями (б), нехтуючи масою спиць, отримаємо IM = m × D2 / 4 або

I M = π bh ρ D 3 / 4 . Позначаючи λb = b / D, λ h = h / D , отримаємо I M = πλ b λ h ρ D 5 / 4 , або

D= 54IM / 4πλb λh ρ .

Зцих виразів видно, що матеріалоємність маховика зворотно пропорційна квадрату його діаметра. При однакових діаметрах маса дискового маховика приблизно у двічі більше, ніж маховика зі спицями.

Для розрахунків у курсовому проекті треба приймати такі

значення коефіцієнтів: λb = 0.2 … 0.4, λb = 0.3 … 0.4, ρ = 7800 кГ/м3 –

для сталевих і ρ = 7100 кГ/м3 – для чавунних маховиків.

У формулі (6.1) момент інерції обертальних мас редуктора, муфт

з’єднання, валів, ротора електродвигуна позначено як ІС. Момент інерції ротора електродвигуна можна прийняти з таблиці (дивись додаток ). Для цього визначимо потужність електродвигуна

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

30

де Азоmax – максимальне значення зведеного моменту сил опору за цикл, nкр – частота обертання ланки зведення, η – коефіцієнт корисної дії приводу.

За цією потужністю й частотою обертання ротора електродвигуна (задано у бланку завдання або у таблиці заданого варіанта) вибирається тип електродвигуна та момент інерції його

ротора Ірд.

Момент інерції інших мас умовно приймаємо у межах 30% від моменту інерції ротора електродвигуна. Таким чином

ІС.= 1.3 Ірд.

6.2 Визначення коефіцієнтів зміщення за умови необхідності вписування у наперед задану міжосьову відстань.

Необхідно вписатись у міжосьову відстань передачі aw .

Міжосьова відстань передачі без зміщення – а. Визначимо коефіцієнт сприйманого зміщення

y = (aw - a)/ m

підвищення опору робочих поверхонь заїданню та контактному зруйнуванню рекомендується призначати X1 та X 2 з формул

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com