birmaga.ru
добавить свой файл

1
Билет ХЗ №8


1) Косозубые передачи. Назначение. Метод образования. Геометрические параметры, передаточное отношение. Основы расчета на прочность. (13)

2) Приводы. Назначение. Классификация (46)

3) Функциональные потенциометры. Разновидности. Достоин­ства и недостатки. (54)

Особенности геометрии, кинематики и расчета на прочность цилиндрических косозубых передач.


У косозубых колес зубья расположены на винтовых линиях, на разделительном цилиндре. Шаг волновых линий по делительному цилиндру много меньше ширины колеса, поэтому криволинейность зуба малозаметна и зуб внешне прямолинеен, но наклонен к оси зубчатого колеса на некоторый угол. Образование боковой эвольвенты поверхности зуба можно представить, если перекатывать без скольжения плоскость ТТ’ по основному цилиндру диаметром dв и осью ОО. некоторая прямая ВВ в плоскости ТТ составляет угол β с образующей цилиндра АА, параллельной его оси ОО. При перекатывании плоскости ТТ каждая из точек прямой ВВ опишет в пространстве эвольвенту, а сама прямая – винтовую поверхность. В каждом поперечном сечении этой поверхности эвольвенты имеют начальные точки, расположенные по винтовой линиина цилиндре. При нарезании косозубого колеса по методу обкатки, инструмент в виде рейки со стандартным контуром устанавливают под углом β к оси вращения заготовки.

Особенность расчёта: так как профиль зуба определяется двумя модулями(торцевым и нормальным), то проведя сечение по нормали к профилю зуба получим эллиптическое сечение а зуб получается прямой.С учетом наклона зуба геометрические размеры колес рассматриваются в двух сечениях: торцевом tt, перпендикулярном оси вращения ОО, и нормальном nn, перпендикулярном боковой поверхности зуба. Соответственно различают 2 шага: торцевой Pt и нормальный Pn : , и 2 модуля: mt и mn : ,


где β – угол наклона зубьев на делительном цилиндре.

За стандарт принимают mn = m, который должен соответствовать ГОСТу и являться исходной величиной для геометрических расчетов колес и зацепления. Диаметр делительной окружности:



Остальные геометрические размеры находят по справочным формулам.

Зубчатую передачу можно образовывать только из косозубых колес с одинаковым модулем, у которых углы наклона зубьев равны по величине, но противоположны по знаку.

Передаточное отношение косозубых колес определяется в виде:



Межосевое расстояние:



Из формулы видно, что косозубые передачи позволяют изменить межосевое расстояние за счет изменения угла наклона β. По сравнению с прямозубыми они обеспечивают большую плотность зацепления, работают относительно бесшумно, с малыми динамическими нагрузками при высоких скоростях, так как зубья соприкасаются не сразу по всей ширине, а постепенно. Это обеспечивает большую величину коэффициента перекрытия, в зацеплении может одновременно находиться и одна и несколько пар зубьев (β = 8…15 град, ε = 2).

В косозубой передаче расчетная нагрузка F действует по линии зацепления NN, и ее можно разделить на составляющие по трем взаимно перпендикулярным направлениям; окружное усилие действует по касательным к делительным окружностям колес; радиальное усилие

, , - осевое усилие.


Осевое усилие действует по оси вращения колеса и стремится сдвинуть колесо по оси вала. Это является недостатком косозубых механизмов и требует установки в опорных узлах радиально-упорных подшипников. Распределение сил на ведущем и ведомом колесах – смотри рисунок b.

Из геометрии косозубого колеса следует, что профиль косого зуба в нормальном сечении NN соответствует профилю прямого зуба некоторого прямозубого колеса. Это дает основание рассчитывать косозубые колеса на прочность по формулам, полученным для прямозубых колес, но с учетом их геометрии. В нормальном сечении NN косозубого колеса получается делительный эллипс с полуосями и . Радиус кривизны эллипса в полюсе Р:

При расчете косозубых колес на прочность, их приводят к эквивалентным прямозубым, исходя из условия: косозубое колесо с некоторым числом зубьев z считается равнопрочным эквивалентному прямозубому колесу с числом зубьев zэкв , если радиус кривизны делительного эллипса косозубого колеса в точке Р равен делительной окружности эквивалентного прямозубого колеса.

Для эквивалентного прямозубого цилиндрического колеса , для косозубого колеса: .

Принимая модуль косозубого колеса в нормальном сечении mn равным модулю эквивалентного прямозубого колеса, получим:


где - коэффициент формы зуба, соответствующий приведенному числу зубьев zэ.


KM = 1,2 – коэффициент увеличения нагрузки на косозубое колесо, учитывающий большую поверхность соприкосновения зубьев косозубого колеса по сравнению с прямозубым.
2) Приводы. Назначение. Классификация (46)

Приводы состоят из источника энергии, редуктора и аппаратуры управления. Предназначены для транспортирования энергии источника движения через редуктор к исполнительному устройству. Осуществляется либо технологический, либо измерительный процесс. Источником механической энергии в приводе служат двигатели: тепловой, электрический, пневматический, пружинный, инерционный и другие. Название привода осуществляется по типу применения в нем двигателя.

3) Функциональные потенциометры. Разновидности. Достоин­ства и недостатки.

Потенциометр – Электромеханический элемент, который обеспечивает плавные или скачкообразные изменения сопротивления в зависимости от подвижной системы в виде двигателя, щупа, подвижного контакта.

Простейший из них на рис.а. На проводники в т. А и В подводят входное напряжение. Выходное напряжение



Если выполнено условие

, то прямо пропорционально смещению щетки lx, и потенциометр называется линейным.

Если , то есть то потенциометр является функциональным.

Различаются по типу корпусов. Типы корпусов по-разному рассчитываются:


Методы расчета функциональных потенциометров.

Основой их расчета является статическая характеристика как функция величины смещения токосъемника, т.е.+, которая задается аналитически, графически.
1) Метод электрического шунтирования.

В пределах каждого из участков функцию аппроксимируют прямой линией. Количество и протяженность отдельных участков зависит от вида функции и допустимой погрешности аппроксимации. На каждом участке можно рассчитать параметры соответствующего линейного потенциометра. В результате при постоянной ширине каркаса, получим каркас со ступенчатым изменением высоты на отдельных участках. Однако для получения кусочно-ломаной характеристики более удобно использовать шунтирование линейного потенциометра. Для этого считают параметры линейного потенциометра на участке 01 и на всю рабочую длину каркаса наматывают проволоку, соответствующую параметрам этого расчета, остальные участки аппроксимации шунтируют.



Где R12 – требуемое сопротивление на участке 12 в соответствии с функцией

- сопротивление на участке 12 по линейному потенциометру первого участка 01.

Метод электрического шунтирования может быть применен для воспроизведения функции с точностью аппроксимации порядка 0.01 – 0.02%. Если такой точности по техническим условиям оказывается недостаточно, то расчет функциональных потенциометров проводят методом геометрического профилирования.


2) Метод геометрического профилирования.




При этом конфигурация профиля каркаса выполняется сложной в соответствии с заданной формулой

При смещении на сопротивление меняется на величину , где первая производная функции .

Справедливо соотношение на 1 виток:

, т.к.

где t – шаг намотки потенциометра,

dи – диаметр провода с изоляцией.

Разделим на и умножим на S:

, где lcp – длина провода одного витка.

Для каркаса с прямоугольным сечением :

- высота каркаса изменяется в соответствии с первой производной .

Для проволочного потенциометра производят проверку с целью обеспечения заданного режима работы. При этом используют уравнение теплового баланса:



R0 – полное сопротивление обмотки при 0 С

– температурный коэффициент работы

Sk – полная площадь обмотки потенциометра (внешней и внутренней)

Температура перегрева обмотки не должна превышать 200 С, т.к. при больших температурах многие металлы окисляются, что приводит к образованию пленки на поверхности провода.