Задание

1. Синтез зубчатого колеса

1. Подбор чисел зубьев………………………………………… 3

2. Расчёт геометрических параметров………………………… 4

2. Синтез кулачкового механизма

1. Интегрирование заданного закона движения……………… 4

2. Определение минимального радиуса………………………. 5

3. Синтез профиля кулачка…………………………………….. 5

4. Проверка работоспособности кулачкового механизма…… 7

5. Расчёт мощности двигателя………………………………… 8

Расчётно-пояснительная записка

Кулачковыми называются механизмы, состоящие из двух подвижных звеньев (кулачка и толкателя) и образующие между собой высшую пару. Ведущим звеном является кулачок, который равномерно вращается вокруг неподвижной оси (или двигается поступательно) и представляет собой шайбу переменного радиуса-вектора, соответствующую закону движения ведомого звена-толкателя. Толкатель, следуя профилю кулачка, движется поступательно или вращается вокруг неподвижной оси. Для уменьшения трения между кулачком и толкателем последний обычно снабжается роликом. Кулачковые механизмы просты, компактны, позволяют преобразовывать простое движение ведущего звена в требуемое движение ведомого. Благодаря всему вышеперечисленному, они получили широкое применение в технике.

Динамический синтез включает следующие задачи:

• определение минимального радиуса-вектора кулачка r₀;

• профилирование кулачка.

Решить эти задачи можно исходя из динамических, кинематических, конструктивных и других условий.

Динамические условия сводятся к тому, что передача движения происходит при допустимых углах давления во избежании чрезмерного износа или заклинивания механизма.

Кинематические условия заключаются в выполнении требуемых законов движения S = S () или  =  (), где  - угол поворота кулачка, S и  - линейное и угловое перемещение толкателя соответственно.

1. Подбор чисел зубьев

Исходные данные:

• число оборотов кривошипа: n₁ = n_кр = 550;

• число оборотов пятого колеса: n₅ = 49;

• число зубьев: Z₄ = 16; Z₅ = 26.

Общее передаточное отношение: ;

; ;

- передаточное отношение планетарного механизма.

; k – число внешних зацеплений (k = 1).

;

;

;

.

;

;

;

; .

Условие сборки: - целое число.

;

; .

2. Расчёт геометрических параметров

Исходные данные:

• модуль зубастых колёс планетарной ступени: m_пл.ст. = 2;

• модуль зубчатых колёс 4,5: m_4,5 = 8.

;

;

;

;

;

.

Привод кулачка показан на чертеже «Синтез привода кулачка».

2.1 Интегрирование заданного закона движения

Исходные данные:

• закон движения толкателя: С₃ – С₄; С₆ – С₈;

• углы: ₁ = 100 (угол удаления)

₂ = 10 (угол дальнего стояния)

₃ = ₁ = 100 (угол возвращения)

₄ = 360 - ₁ - ₂ - ₃ = 150

Применяем графический метод интегрирования заданного закона движения (лист 1 чертежа «Синтез профиля кулачка»).

Масштабы построенных диаграмм:

1. масштаб угла поворота кулачка

2. масштаб перемещения толкателя

;

3. масштаб аналога скорости

;

4. масштаб аналога ускорения

;

2.2 Определение минимального радиуса

Исходные данные:

• длина коромысла: l = 120.

L = 1.1l =132; примем, что ₀ = 17.

.

2.3 Синтез профиля кулачка

Заполняем таблицу 1 следующими физическими величинами:

- ;

- ;

- ;

- ;

- ;

- ;

- .

Таблица 1

i	 i	 i			r i	 i	tg i	 i
0	0,00000 0,0000	0,00000 0,0000	0,00000 0,0000	0,00000 0,0000	40,002	0,0000	0,1499	8,525
1	0,21816 12,4996	0,01522 0,8720	0,02232 1,2788	0,23390 13,4015	41,797	12,9568	0,1932	10,935
2	0,43632 24,9993	0,02283 1,3081	0,08928 5,1154	0,46780 26,8029	42,717	25,4855	0,3703	20,319
3	0,65448 37,4989	0,05479 3,1393	0,20088 11,5096	0,70170 40,2044	46,535	38,4484	0,5967	30,825
4	0,87264 49,9986	0,10654 6,1043	0,35712 20,4617	0,70170 40,2044	52,737	51,2862	0,8319	39,757
5	1,09080 62,4982	0,18264 10,4645	0,31248 17,9038	- 0,35085 - 20,1022	61,865	63,6114	0,5528	28,934
6	1,30896 74,9989	0,24352 13,9527	0,20088 11,5096	- 0,70170 - 40,2044	69,146	75,5412	0,2441	13,718
7	1,52712 87,4975	0,27396 15,6968	0,10267 5,8826	- 0,70170 - 40,2044	72,773	87,4975	0,0396	2,268
8	1,74528 99,9972	0,28918 16,5688	0,00000 0,0000	- 0,70170 - 40,2044	74,583	99,9972	- 0,1433	- 8,155
9	1,96344 112,4968	0,28918 16,5688	0,00000 0,0000	- 0,70170 - 40,2044	74,583	112,4968	- 0,1433	- 8,155
10	2,18160 124,9965	0,27396 15,6968	- 0,10267 - 5,8826	- 0,70170 - 40,2044	72,773	126,8176	- 0,3019	- 16,799
11	2,39976 137,4961	0,24352 13,9527	- 0,20088 - 11,5096	- 0,70170 - 40,2044	69,146	138,0394	- 0,4571	- 24,565
12	2,61792 149,9958	0,18264 10,4645	- 0,31248 - 17,9038	- 0,35085 - 20,1022	61,865	151,1090	- 0,6612	- 33,473
13	2,83608 162,4954	0,10654 6,1043	- 0,35712 - 20,4617	0,70170 40,2044	52,737	163,7831	- 0,7936	- 38,436
14	3,05424 174,9951	0,05479 3,1393	- 0,20088 - 11,5096	0,70170 40,2044	46,535	175,9444	- 0,4425	- 23,869
15	3,27240 187,4947	0,02283 1,3081	- 0,08928 - 5,1154	0,46780 26,8029	42,717	187,9809	- 0,1348	- 7,677
16	3,49056 199,9944	0,01522 0,8720	- 0,02232 - 1,2788	0,23390 13,4015	41,797	200,4520	0,0636	3,639
17	3,70872 212,4940	0,00000 0,0000	0,00000 0,0000	0,00000 0,0000	40,002	212,4940	0,1499	8,525
18	3,92688 224,9937	0,00000 0,0000	0,00000 0,0000	0,00000 0,0000	40,002	224,9937	0,1499	8,525

Примеры расчётов:

;

;

;

;

2.4 Проверка работоспособности кулачкового механизма

Строим зависимость =f() (чертёж «Проверка работоспособности кулачкового механизма»). Значения  берём из таблицы 1.

2.5 Расчёт мощности двигателя

Исходные данные:

• число оборотов двигателя: n_дв = n₁ = n_кр = 550.

Для двигателя переменного тока ; .

;

; ; ;

;