5. Синтез та аналіз механізму приводу

1. Завдання

1. Визначити кількість зубів зубчастих коліс заданої схеми механізму приводу, що забезпечують необхідне передаточне відношення.

2. Провести кінематичний аналіз механізму приводу.

3. Побудувати картину зачеплення зубчастої пари, виділити елементи кінематики зачеплення й визначити якісні показники зачеплення.

2. Передаточне відношення

Загальне передаточне відношення приводу дорівнює добутку передаточних відношень окремих ступенів передач, що входять у привод:

Визначимо передаточне відношення останньої зубчастої пари:

Знак “-” вказує на зміну напрямку обертання колеса (зовнішнє зачеплення).

Тоді

Визначаємо передаточне відношення редуктора (редуктор 2-го типу має від'ємне передаточне відношення). Задаємося z₅=14, z₆=28

5.3. Числа зубців коліс другого ступеня

У завданні на курсовий проект перший ступень механізму приводу утворює планетарний редуктор, другу - зубчаста пара. Числа зубців цього ступеня задані: z₇ = 13, z₈ = 45.

5.4. Синтез планетарного редуктора

За знайденим передаточним відношенням i_1H = -7.285 і типу редуктора (в нашому завданні – 2 тип) знаходимо числа зубців всіх коліс редуктора, що задовольняють 5-ти основним умовам синтезу:

• необхідного передаточного відношення;

• співвісності;

• збирання;

• сусідства;

• непідрізання (правильного зачеплення).

Виходячи з 5-ї умови синтезу (непідрізування) для редуктора 2-го типу (в даному завданні), вибираємо оптимальний варіант чисел зубців:

z₁ = 18 z₂ =54 z₃ =18 z₄ =54 K=3 i_1H⁽⁴⁾ = 8

Перевіряємо виконання всіх 5-ти умов синтезу для редуктора 2-го типу (за завданням)

• необхідне передаточне відношення

• умова співвісності:

72=72.

• умова збирання:

- ціле число,

де - число сателітів,

• Умова сусідства:

,

де - число зубців більшого з двох сателітів (тобто z₂ або z₃);

- коефіцієнт висоти головки зуба;

К=3 - число сателітів.

0.866>0.777.

• Умова непідрізування (правильного зачеплення)

при й

z_min ≥ 17.

Як бачимо, всі 5 умов задовольняються.

5.5. Кінематичний аналіз механізму приводу

5.5.1. Аналітичний метод

1. Загальне передаточне відношення приводу:

2. Частота обертання водила, хв^-1;

хв^-1.

хв^-1.

3. Частота обертання блока сателітів:

хв^-1.

Сателіт 3 обертається убік, протилежний обертанню першого колеса.

4. Частота обертання коліс 6 і 7, хв^-1:

хв^-1.

5. Частота обертання колеса 8, хв^-1:

2. Графічний метод

1. Визначаємо радіуси початкових кіл зубчастих коліс редуктора та відкритої зубчастої пари, мм:

Де — модуль зачеплення коліс редуктора, за завданням мм,

— модуль зачеплення коліс першої зубчастої пари, за завданням мм,

Для нерівнозміщенного зачеплення коліс 7-8:

a = x_c – ψ = x₁ + x₂ – ψ = 0.571 + 0.485 – 0.106 = 0.95

— модуль зачеплення коліс другої зубчастої пари, за завданням мм.

2. Викреслюємо кінематичну схему механізму приводу (рис. 5.1,а) в двох проекціях у масштабі .

3. Побудову картини швидкостей (мал. 5.1,б) і плану кутових швидкостей (Рис. 5.1,в) ведемо методом Смирнова - Куцбаха.

Рис. 5.1. Кінематична схема механізму приводу (а), картина швидкостей (б) і план кутових швидкостей (в).

1. Визначаємо лінійну швидкість 1-го колеса, м/с:

де - радіус початкового кола 1-го колеса, м;

ω₁ - кутова швидкість вхідного вала, с^-1:

де n₁=n_c - частота обертання вала електродвигуна, хв.^-1 (за завданням).

2. Вибираємо масштаб μ_v для побудови картини швидкостей, мс^-1/мм:

де - відрізок, який зображує вектор швидкості ; приймаємо (рекомендується приймати в межах 60…80 мм).

3. Із полюса зачеплення р_1,2 коліс 1-2 відкладаємо горизонтальний відрізок , що зображує вектор швидкості V₁ у масштабі

4. У полюсі зачеплення коліс р_1,2 швидкості рівні, отже, З’єднуємо кінець вектора V_1,2 з центром О₁ й миттєвим центром обертання сателіта р_3,4 (полюс зачеплення сателіта 3 з нерухомим сонячним колесом 4). - картина швидкостей 1-го колеса, - картина швидкостей сателіта 2.

5. Із центра О₂ проводимо горизонтальну пряму до перетину з відрізком ставимо V_H, отримуємо вектор швидкості водила -

6. Із полюса зачеплення р_4,5 коліс 5-6 проводимо горизонтальну пряму до перетину з відрізком ставимо т. V_5,6, отримуємо вектор швидкості - картина швидкостей 5-го колеса.

7. З’єднуємо т. V_5,6, з центром О₆, отримуємо картину швидкостей 6-го колеса -

8. Для побудови плану кутових швидкостей на продовженні лінії центрів через довільний центр 0,3 проводимо горизонтальну вісь n, ω. Від т. 0,3 вниз відкладаємо полюсну відстань h=15 мм, ставимо т. р. (полюсну відстань рекомендовано приймати в межах 15…25 мм).

9. Із полюса р проводимо промені до перетину з віссю n,ω: паралельно паралельно паралельно паралельно

10. Відрізки , , , , зображують у масштабі частоти обертання коліс та водила, а в масштабі відповідно їхні кутові швидкості.

11. Масштаб частоти обертання:

12. Масштаб кутової швидкості, с^-1/мм:

13. Числові значення частот обертання, хв.^-1, отриманих графічним методом

14. Розбіжність значень частот обертання, визначених графічним і аналітичним методами, розраховується за формулою:

Результати розрахунків наведені в табл. 5.2.

Таблиця 5.2.

Δn1	Δn2,3	ΔnН,5	Δn6,7	Δn8
4.4%	5.35%	2.64%	3.12%	3.45%