ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СТАНКИН
Конов С.Г., Шулепов А.В., Забелин А.В.
Под ред. к.т.н. доц. Шулепова А.В.
МЕХАНИКА В ПРИБОРОСТРОЕНИИ
Методическое пособие
Москва, 2008 г.
Содержание
Глава I – “Общие представления о механизмах приборов”
1. Структура механизмов и основные понятия о механизмах …………………………… 4
2. Степени свободы механизмов …………………………………………………………… 9
3. Понятие о функции преобразования и синтезе механизмов ……………………………. 11
4. Рычажные механизмы …………………………………………………………………….. 17
5. Последовательное соединение звеньев ………………………………………………… 21
6. Конструктивная реализация рычажных механизмов ………………………………….. 25
7. Дисбаланс в звеньях и его расчет …………………………………….………………….. 30
8. Основные представления о зубчатых передаточных механизмах ……………………. 34
9. Механизмы на базе зубчатых передач ………………………………………………….. 38
10. Электромеханические приводы ………………………………………………………. 43
11. Упрощенный расчет электромеханических приводов ………………………………. 47
12. Фрикционные передачи ………………………………………………………………… 51
13. Винтовые механизмы ………………………………………………………………….. 55
14. Опоры …………………………………………………………………………………… 58
15. Передачи с гибкими связями ………………………………………………………….. 68
16. Фиксаторы ………………………………………………………………………………. 69
17. Расчет параметров РЗГ по заданной схеме ……………………………………………. 70
18. Выбор диаметров цапф осей и расчет волоска ……………………………………….. 75
Глава II – “Практические занятия”
1. Изучение принципиальной схемы и конструкции индикатора рычажного зубчатого бокового действия (тип ИРБ) …………………………………………………………………… 80
2. Изучение принципиальной схемы и конструкции рычажных зубчатых измерительных головок (РЗГ) …………………………………………………………………………………… 85
3. Изучение принципиальной схемы и конструкции рычажных скоб (рычажных микрометров) …………………………………………………………………………...……………… 90
4. Изучение принципиальной схемы и конструкции индикатора часового типа (ИЧ)…… 94
5. Изучение направляющих измерительных приборов …………………………………….. 99
6. Изучение конструкции и исследование передаточных механизмов ……………………. 105
7. Изучение конструкции, норм точности и методов и средств контроля точности зубчатых колес ……………………………………………………………………………………………. 110
8. Изучение принципиальной схемы и конструкции штангенциркуля со стрелочным отсчетным устройством и исследование его погрешностей ………………………………………. 122
9. Исследование винтового передаточного механизма ……………………..………………. 128
Литература …………………………………………………………………………………….. 132
Глава I
“Общие представления о механизмах приборов”
Структура механизмов и основные понятия о механизмах
Звено – один или несколько жестко соединенных тел, находящихся в определенном движении.
Стойка – совокупность неподвижных тел, образующих одну жесткую неподвижную систему.
Детали – тела, составляющие звенья (изготовленные из монолитных материалов).
Кинематическая пара – комбинация из двух соприкасающихся звеньев, соединение которых обеспечивает возможность их относительного движения.
Кинематические пары в зависимости от характера контакта звеньев делятся на низшие (Рис.I-1): с соприкосновением по поверхности, и высшие (Рис.I-2): с соприкосновением по линии или в точке.
|
Рис.I-1 – Низшие кинематические пары и их условные обозначения: а – шаровое шарнирное соединение III класса; б – плоское шарнирное соединение V класса; в – соединение для возвратно-поступательного движении V класса; г – соединение винта и гайки V класса. |
Во время движения механизма звенья в кинематических парах не должны разъединяться, т. е. пары должны быть замкнутыми. Существует геометрическое и силовое замыкание кинематических пар.
В низших кинематических парах обычно имеет место геометрическое замыкание, которое обеспечивается формой или конструкцией соприкасающихся звеньев (Рис.I-1).
Для силового замыкания пар необходимо наличие дополнительно действующей на звенья внешней силы, которая создается силой упругости пружины, силой тяжести и т. п. В кулачковом механизме (Рис.I-2,б) силовое замыкание толкателя с кулачком обеспечивается пружиной сжатия.
|
Рис.I-2 – Высшие кинематические пары: а – зубчатый ПМ; б – кулачковый ПМ; |
Пример различных реализаций одного и того же механизма приведен ниже (Рис.I-3).
|
Рис.I-3 – Пример высшей и низшей кинематической при реализации плоского шарнира |
На рисунках показаны конструкции шарниров, в которых вал (цапфа) вращается относительно опоры.
На рисунке слева конструкция построена по принципам проектирования высших КП. Контактирующие элементы – прямолинейные скругленные поверхности V-образной призмы и цилиндр. Пятно контакта – две точки контакта. Следует обратить внимание на отсутствие в данной КП явно указанных ограничителей осевого смещения. Так что, в общем, это КП IV класса. Вид замыкания – силовой с помощью толкателя с пружиной.
На правом рисунке шарнир в форме соединения цилиндрических поверхностей цапфы и втулки. Контактирующие элементы – цилиндрические поверхности. Вид замыкания – геометрический, определяемый формой (цилиндры) и размерами поверхностей. Для ограничения осевого перемещения предусмотрены уступы на цапфе, плоские торцы которых контактируют с торцами втулки.
|
Рис.I-4 – Пример высшей и низшей кинематической при реализации объемного шарнира |
Сферический шарнир (III класс КП – 3 вращательных движения) может быть спроектирован как низшая КП, изображенная на левой схеме. Цапфа со сферической контактирующей частью взаимодействует со сферическим гнездом звена (см. Рис.I-4).
На рисунке справа, сферический шарнир выполнен по принципам высшей КП. Сфера установлена в опоре образованной двумя дисками с коническими отверстиями. Режим взаимодействия опорных дисков 2 и сферы 1 регулируется с помощью специальной гайки.