- •Теория механизмов и машин
- •Предисловие
- •Введение
- •Узкое определение машины. Машина есть устройство, действующее на основе законов механики и предназначенное для преобразования энергии, материалов и информации и перемещения изделий.
- •Раздел 1. Структура, кинематика
- •1. Структура механизмов
- •1.1. Классификация кинематических пар
- •1.2. Кинематические цепи и их классификация
- •1.3. Расчет степени подвижности механизма
- •1.4. Структурная классификация плоских механизмов
- •1.5. Замена высших пар в плоских механизмах
- •1.6. Избыточные (повторяющиеся) связи и местные подвижности в механизмах
- •1.7. Структурный синтез механизмов
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Кинематика и синтез зубчатых механизмов
- •2.1. Разновидности зубчатых передач
- •2.2. Понятие о передаточном отношении
- •2.3. Передаточное отношение простых зубчатых передач
- •2.4. Кинематика и синтез зубчатых механизмов с неподвижными осями колес
- •2.5. Кинематика механизмов планетарного типа
- •2.6. Синтез механизмов планетарного типа
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2. Кинематические и передаточные функции механизмов
- •3.3. Аналитический метод
- •3.4. Метод планов положений, скоростей и ускорений
- •3.5. Метод кинематических диаграмм (метод графического дифференцирования)
- •3.6. Синтез рычажных механизмов
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Кинетостатика
- •4. Кинетостатика механизмов
- •4.1. Характеристика сил, действующих в машинах
- •4.2. Задачи кинетостатики
- •4.3. Расчёт сил инерции
- •4.4. Общие положения силового расчёта
- •4.5. Метод планов сил
- •4.6. Метод разложения сил
- •4.7. Аналитический метод
- •4.8. Определение уравновешивающей силы
- •Вопросы для самопроверки
- •5. Трение в кинематических парах и кпд
- •5.1. Виды трения. Законы трения скольжения
- •5.2. Понятие о коэффициенте полезного действия
- •5.3. Трение в поступательной кинематической паре
- •5.4. Трение в винтовой кинематической паре
- •5.5. Трение во вращательной кинематической паре
- •5.6. Трение качения
- •Вопросы для самопроверки
- •6. Динамика машин
- •6.1. Вспомогательные задачи динамики машин
- •6.2. Характеристики режимов движения машин
- •I . Неустановившийся режим
- •II. Установившийся режим
- •6.3. Формы уравнений движения машин
- •6.4. Исследование пуска машины при силах – функциях перемещений
- •6.5. Исследование установившегося неравновесного движения машины с маховиком при силах – функциях перемещений
- •6.6. Определение момента инерции маховика при внешних силах – функциях перемещений
- •6.7. Назначение маховика в машине
- •6.8. Исследование пуска машины при силах – функциях скоростей
- •6.9. Исследование устойчивости установившегося равновесного движения
- •Вопросы для самопроверки
- •7. Проблемы уравновешивания и балансировки звеньев и механизмов
- •7.1. Значение проблемы уравновешивания и балансировки в машинах
- •7.2. Виды неуравновешенности вращающихся звеньев и их устранение
- •7.3. Начальные сведения об уравновешивании механизмов
- •7.4. Виброгашение и виброизоляция
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Синтез элементов высших
- •8. Теория и геометрия зубчатых зацеплений
- •8.1. Элементы относительного движения звеньев высшей пары
- •8.2. Элементы зубчатых зацеплений, обусловленные их кинематикой
- •8.3. Основные качественные характеристики зацеплений
- •8.4. Эвольвента зуба колеса, её свойства и уравнение
- •8.5. Элементы зубчатого колеса
- •8.6. Элементы и свойства эвольвентного зацепления
- •8.7. Методы изготовления зубчатых колёс
- •8.8. Геометрия реечного производящего исходного контура
- •8.9. Подрез зуба колеса и его предотвращение
- •8.10. Качественные характеристики эвольвентного зацепления
- •8.11. Назначение коэффициентов смещения для нарезания зубчатых колёс
- •8.12. Типы эвольвентных колёс и передач
- •8.13. Расчёт геометрических размеров зубчатых колёс
- •8.14. Особенности зацепления эвольвентных косозубых колёс
- •8.15. Особенности зацепления конических колёс
- •8.16. Особенности зацепления в гиперболоидных передачах
- •Вопросы для самопроверки
- •9. Синтез профилей кулачков и элементов плоских кулачковых механизмов
- •9.1. Элементы кулачкового механизма и геометрические элементы кулачка
- •9.2. Разновидности плоских кулачковых механизмов
- •9.3. Кинематический анализ кулачковых механизмов
- •9.4. Понятие об ударах в кулачковых механизмах
- •9.5. Угол давления и его влияние на работоспособность кулачкового механизма
- •9.6. Связь между углом давления и геометро-кинематическими характеристиками механизма
- •9.7. Графическое определение угла давления
- •9.8. Определение радиуса основной окружности теоретического профиля кулачка
- •9.9. Определение радиуса основной окружности в механизме с плоским толкателем
- •9.10. Построение профилей вращающихся кулачков
- •Раздел 1. Структура, кинематика и элементы синтеза механизмов
- •3. Кинематика и синтез механизмов с низшими кинематическими
- •Вопросы для самопроверки
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Раздел 2. Кинетостатика механизмов и динамика машин
- •Раздел 3. Синтез элементов высших кинематических пар
- •9. Синтез профилей кулачков и элементов плоских кулачковых
8.11. Назначение коэффициентов смещения для нарезания зубчатых колёс
Коэффициенты смещения назначаются с целью:
– увеличения изгибной прочности зуба путём увеличения его опасного сечения вблизи основания;
– увеличения контактной прочности зуба путём использования участков эвольвенты, более удалённых от основной окружности;
– выравнивания максимальных удельных скольжений;
– предотвращения подреза малого колеса в передаче;
– увеличения плавности работы передачи путём удлинения активной линии зацепления;
– обеспечения заданного межосевого расстояния;
– обеспечения двухпарного зацепления в полюсе и других целей.
Коэффициенты смещения выбираются из таблиц ЦКБР (Центрального конструкторского бюро редукторостроения), таблиц проф. В. Н. Кудрявцева, по блокирующим контурам И. А. Болотовского, Т. П. Болотовской и В. Э. Смир-нова и других источников.
Наиболее универсальными являются блокирующие контуры, позволяющие выбирать коэффициенты смещения для получения зубчатой передачи с заранее заданными свойствами.
8.12. Типы эвольвентных колёс и передач
В зависимости от относительного расположения инструмента и нарезаемого им колеса различают:
1. Нулевое колесо, которое получается, если центроида инструмента при нарезании (станочно-начальная прямая) совпадает с его делительной прямой (рис. 8.25, а).
2.
Положительное
колесо
получается, если инструмент смещается
в сторону от центра колеса на величину
(рис. 8.25, б),
где
называется коэффициентом смещения
исходного контура и в данном случае
.
Отсюда и происходит название колеса.
Центроидой инструмента служит
станочно-начальная прямая, параллельная
делительной. Расстояние между
станочно-начальной и делительной прямыми
также составляет
.
3.
Отрицательное
колесо
нарезается с отрицательным смещением
инструмента, приближаясь к центру колеса
на величину
(рис. 8.25, в),
причём, в данном случае принимается
.
Делительная прямая пересекает делительную
окружность, а центроидой инструмента
является станочно-начальная прямая,
параллельная делительной.
В
зависимости от знака суммы коэффициентов
смещения
колёс, составляющих передачу, можно
говорить о нулевой, положительной или
отрицательной передаче:
1.
Нулевая
передача,
если
.
Здесь возможны два случая:
1-й
случай –
и
,
то есть оба колеса нулевые;
2-й
случай –
,
то есть модули коэффициентов смещения
одинаковы, но их знаки противоположны.
В обоих случаях имеют место следующие соотношения:
,
,
,
.
Последние два равенства означают, что
начальные окружности колёс передачи
совпадают с делительными (буквой
обозначается так называемое делительное
межосевое расстояние,
то есть межосевое расстояние нулевой
передачи, равное сумме радиусов
делительных окружностей колёс).
2.
Положительная
передача,
если
.
Здесь получаются следующие соотношения:
,
,
,
.
3.
Отрицательная
передача,
имеет место при
.
Тогда
,
,
,
.
8.13. Расчёт геометрических размеров зубчатых колёс
Исходными
данными для расчёта размеров служат
числа зубьев колёс
и
,
модуль колёс
,
угол профиля исходного контура
,
коэффициенты смещения
и
,
коэффициент высоты головки зуба
и коэффициент радиального зазора
.
У г о л з а ц е п л е н и я. Формулу для определения угла зацепления приведём здесь без вывода из-за его громоздкости
.
Из
этой формулы, в частности, видно, что в
нулевой передаче
угол зацепления
равен углу профиля инструмента
,
в положительной передаче
,
в отрицательной передаче наоборот, то
есть
и соответственно
.
Р
а д и у с ы н а ч а л ь н ы х о к р у ж н о
с т е й и м е ж о с е в о е р а с- с т о я
н и е . Для
вывода формул обратимся к рис. 8.26 на
котором показаны необходимые элементы
зацепления. Линия зацепления N1N2
образует угол зацепления
с общей
касательной к начальным окружностям
радиусов
и
,
касающимся друг друга в полюсе Π.
Опустив перпендикуляры из центров колёс
O1
и O2
на линию зацепления, получаем два
прямоугольных треугольника N1O1П
и N2O2П
с углами при вершинах O1
и O2,
равными
.
Из треугольника N1O1П
следует
,
из треугольника N2O2П
–
.
Так как имеют место равенства
,
,
и
,
а также
,
,
то получаем
и
.
Вместо радиусов делительных окружностей
и
в эти формулы можно вставить их выражения,
записанные ранее, тогда
,
.
Как
видно из рисунка, межосевое расстояние
равно сумме радиусов начальных
окружностей, то есть
,
поэтому
.
Произведение первых двух сомножителей в этой формуле называется делительным межосевым расстоянием. Оно имеет место, когда передача изготавливается нулевой, то есть когда суммарный коэффициент смещения равен нулю. При этом и косинусы сокращаются.
Р
а д и у с ы о к р у ж н о с т е й в п а д и
н. При
образовании нулевого колеса его
центроидой, как и всегда, является
делительная окружность (рис. 8.27), а
центроидой инструмента служит его
делительная прямая (на рисунке профиль
инструмента и его делительная прямая
и прямая вершин показаны тонкими
линиями). Поэтому радиус
окружности впадин нулевого колеса равен
разности
.
При смещении инструмента на величину
радиус окружности впадин увеличивается
на эту же величину и приобретает значение
.
На рис. 8.27 расположение смещённого инструмента по отношению к нарезаемому колесу изображено жирными линиями.
Р а д и у с ы о к р у ж н о с т е й в е р ш и н. Расчёт радиусов окружностей вершин понятен из рис. 8.28, где представлены элементы зацепления, связанные с этим расчётом. Непосредственно из рисунка видно, что радиус окружности вершин первого колеса
,
радиус окружности вершин второго колеса
.
Т о л щ и н а з у б а п о д е л и т е л ь н о й о к р у ж н о с т и. Толщина зуба колеса по делительной окружности определяется шириной впадины инструментальной рейки по станочно-начальной прямой (рис. 8.29), которая при изготовлении колеса перекатывается по его делительной окружности без скольжения.
Р
азмер
s
толщины
зуба складывается из ширины
впадины инструментальной рейки по её
делительной прямой и двух катетов
прямоугольных треу-
гольников,
заштрихованных на
рис. 8.29, которые
расположены на станочно-начальной
прямой рейки. Вертикальные катеты этих
треу-гольников равны
,
так как они представляют собой величину
сме-щения инструмента от центра колеса
при его нарезании, что, по существу,
равно расстоянию между делительной и
станочно-начальной прямыми. Горизонтальные
катеты прямоугольных треугольников
равны
.
С учётом этих соображений толщину зуба
s
можно выразить так
,
или в окончательном виде, после несложного преобразования
.
Во всех формулах расчёта геометрических размеров зубчатых колёс коэффициенты смещения необходимо подставлять с их знаками.
