Файл: Техническая механика.pdf

37
Таблица 2.5
Виды структурных групп 2-го класса
Класс груп- пы
Порядок группы
Число звень- ев
Число кинемати- ческих пар
Вид группы
Кинематическая схема структурной группы 2-го класса 2-го порядка
2 2
2 3
1-й
2 2
2 3
2-й
2 2
2 3
3-й
2 2
2 3
4-й
2 2
2 3
5-й
Порядок группы равен числу ее внешних пар, которыми она при- соединяется к основному механизму. Структурные группы 2-го класса всегда имеют 2-й порядок, так как присоединение их к основному ме- ханизму осуществляется двумя внешними кинематическими парами.
а б
Рис. 2.5. Примеры структурных групп Ассура

38
На рис. 2.5,а представлена структурная группа 3-го класса 3-го порядка, состоящая из 4-х звеньев и 6-ти кинематических пар. Звено
III, входящее в три кинематические пары, называется базисным. На рис. 2.5,б показана структурная группа 4-го класса 2-го порядка, со- стоящая из 4-х звеньев и 6-ти кинематических пар. Звенья I и IV яв- ляются базисными.
Класс механизма определяется наивысшим классом входящей в него структурной группы. Механизм, в состав которого входят груп- пы не выше 2-го класса, называется механизмом 2-го класса. Меха- низм, в состав которого входят группы не выше 3-го класса, называ- ется механизмом 3-го класса.
Методика выделения в механизме групп Ассура
Рассмотрим кинематическую схему механизма (рис. 2.6). Сте- пень подвижности механизма определим по формуле Чебышева:
w = 3n – 2p
н
– p
в
= 3∙5 – 2∙7 = 1, где n = 5 – число подвижных звеньев; р
н
= 7 – число низших кинема- тических пар; р
в
= 0 – число высших кинематических пар.
Рис. 2.6. Разделение механизма на группы Ассура

39
Рис. 2.7. Составные части механизма
При структурном анализе отделяем сначала структурную груп- пу 2-го класса 2-го вида, состоящую из двух звеньев (IV, V) и трех кинематических пар (3, 6, 7). Затем отделяем следующую структур- ную группу 2-го класса 2-го вида, состоящую из двух звеньев (II, III) и трех кинематических пар (2, 4, 5). Остается начальный механизм,

40 имеющий w= 1 и состоящий из ведущего звена I и стойки, связанных кинематической парой 1. На рис. 2.7 приведены его составные части.
Выделение в механизме групп Ассура – это условное разделение его на кинематические цепи, для которых можно проводить силовое и кинематическое исследование, рассматривая их как самостоятельные объекты.
Таким образом, механизм состоит из начального механизма и двух групп Ассура 2-го класса 2-го вида. Запишем формулу строения
механизма в порядке присоединения групп Ассура к начальному ме- ханизму:
1 (0 1
, I) 2 (II, III) 2 (IV, V), где в скобках римскими цифрами указаны номера звеньев, состав- ляющих первичный механизм (он отнесен к первому классу) и груп- пы Ассура, а арабскими цифрами – класс групп Ассура.
Так как в механизме присутствуют группы не выше 2-го класса, то механизм относится к механизмам 2-го класса.
Оборудование:
макеты механизмов; линейки; транспор- тир; циркуль и карандаши.
Лабораторная работа № 2.1
Цель работы:
1. Изучить условные обозначения звеньев и кинематических пар согласно ГОСТ 2.770, освоить методику составления кинематиче- ской схемы механизма по его макету; научиться определять число и вид звеньев и кинематических пар.
2. Усвоить принцип строения механизмов, сформулированный профессором Ассуром, изучить классификацию групп Ассура и мето- дику структурного анализа. Научиться разделять механизм на статиче- ски определимые составные части на основе выделения групп Ассура.
Задание
1. Рассмотреть макет многозвенного механизма, определить число и вид его звеньев и кинематических пар. Составить кинемати- ческую схему механизма.
2. Выполнить структурный анализ механизма.

41
Порядок выполнения работы
1. Указать в отчете номер модели механизма и установить его назначение (механизм предназначен для преобразования вращатель- ного движения в поступательное).
2. Составить без учета масштаба кинематическую схему модели механизма с использованием условных обозначений звеньев и кине- матических пар.
3. Определить неподвижные звенья (направляющая, стойка) и измерить расстояние между ними. Пример дан на рис. 2.8. За начало координат принять стойку, к которой присоединено ведущее звено модели механизма (центр вращения кривошипа). Результаты занести в таблицу параметров звеньев механизма по примеру (табл. 2.2).
4. Пронумеровать звенья римскими цифрами и сформировать
таблицу звеньев механизма по примеру (табл. 2.3). Основные виды звеньев, используемых в механизмах, даны в табл. 2.1.
а б
Рис. 2.8. Пример отображения расстояния между неподвижными звеньями:
а– между стойками; б – между стойкой и направляющей
5. Измерить длины стержневых звеньев и результаты занести в таблицу параметров звеньев механизма, добавив в обозначение звеньев прописные буквы латинского алфавита (табл. 2.2).
6. Определить масштабный коэффициент длины

l
7. Вычертить одно из положений ведущего звена, при котором в механизме нет наложения одного звена на другое. Указать угол φ и стрелкой задать направление движения ведущего звена. В выбранном масштабе вычертить кинематическую цепь, образованную остальны- ми звеньями механизма, используя метод планов положений звеньев.
Указать масштабный коэффициент длины

l
Пример построения ки- нематической схемы дан на рис. 2.6.
8. Пронумеровать кинематические пары арабскими цифрами и указать их характеристику, сформировав таблицу кинематических

42
пар по примеру (табл. 2.4). Указать номера звеньев, образующих эти пары. Характеристика кинематических пар, используемых в меха- низмах, дана в табл. 2.5.
9. По структурной формуле Чебышева определить степень под- вижности механизма.
10. Провести структурный анализ по Ассуру (рис. 2.6 и 2.7): а) выделить начальный механизм, определить его степень под- вижности и указать класс; б) разбить оставшуюся кинематическую цепь механизма на группы Ассура (w = 0); в) каждую группу Ассура вычертить в том виде, в каком она изображена на кинематической схеме механизма, и определить число подвижных звеньев n; число низших кинематических пар p
H
; степень подвижности w; класс группы; вид (модификацию), если группа 2-го класса.
11. Написать формулу строения механизма.
12. Определить класс механизма.
Оформить вывод к лабораторной работе
Контрольные вопросы
1. Что называется машиной? Что называется механизмом?
2. Что называется деталью? Чем звено может отличаться от де- тали? Входные и выходные звенья механизма.
3. Ведущие и ведомые звенья механизма. Начальное звено ме- ханизма. Особенности звеньев вида кривошип и коромысло.
4. Особенности звеньев вида ползун. Особенности звеньев вида шатун. Что называется кинематической парой?
5. Чем определяется класс кинематической пары?
6. Что такое узел сопряжения звена?
7. Какие кинематические пары являются высшими, низшими?
8. Приведите примеры пар I, II, III, IV, V классов.
9. Что такое кинематическая группа Ассура?
10. Как связано число звеньев и число кинематических пар группы Ассура?
11. Как определяется класс кинематической группы Ассура?
12. Как определяется порядок групп Ассура?
13. Какая кинематическая цепь является статистически опреде- лимой?

43
1
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР
Теоретическое введение
Редуктор – это устройство, предназначенное для понижения час- тоты вращения и увеличения крутящего момента. Изменение частоты вращения nхарактеризуется передаточным отношением: i = n
1
/n
2
Рис. 2.9. Редуктор одноступенчатый цилиндрический зубчатый:
1 – шестерня; 2 – колесо
На рис. 2.9 показан одноступенчатый цилиндрический зубча- тый редуктор с указанием кинематической схемы. Для редуктора пе- редаточное отношение определяют как соотношение частот вращения ведущего и ведомого валов i
ред
= n
б.в.
/n
т.в.
. Передаточное число опре- деляют как отношение чисел зубьев: u = z
2
/ z
1
. Значение передаточ- ного числа согласовывают по ГОСТ 2185-66:
1-й ряд 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5;
2-й ряд 1,12; 1,4; 1,8; 2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9; 11,2.
Понятия и термины, относящиеся к геометрии зубчатых передач, стандартизованы. Параметрам шестерни присваивают индекс 1, а па- раметрам колеса индекс 2. Различают следующие индексы: w – началь- ная поверхность или окружность; b – основная поверхность или ок- ружность; а – поверхность или окружность вершин и головок зубьев; f
– поверхность или окружность впадин и ножек зубьев.
Параметрам, относящимся к делительной поверхности или ок- ружности, дополнительного индекса не присваивают. Геометрия ци- линдрического зубчатого зацепления отображена на рис. 2.10. Здесь α
w
– угол зацепления, где α = 20º – угол профиля исходного контура по
ГОСТ 13755; а
w
– начальное межосевое расстояние (межосевое рас- стояние); р – делительный окружной шаг зубьев; П – полюс зацепле- ния; g
α
– длина активной линии зацепления; h – высота зуба. Линия зацепления является касательной к основным окружностям шестерни и
2

44 колеса. Основная характеристика размеров зубьев – окружной мо- дуль, определяемый по формуле m = p / π, мм. Значения модулей стандартизованы по ГОСТ 9653:
1-й ряд 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10;
2-й ряд 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11,25.
Рис. 2.10. Зацепление прямозубой цилиндрической передачи
В отличие от прямозубых колес косые зубья входят в зацепле- ние не сразу по всей длине, а постепенно. На рис. 2.11 изображено поле косозубого цилиндрического зацепления. Зубья нагружаются по мере захода их в поле зацепления, а в зацеплении всегда находится минимум две пары.

45
Рис. 2.11. Поле косозубого зацепления: l – длина зуба; b
w
– рабочая ширина зубчатого венца; р
t
– окружной шаг; β – угол наклона зубьев
Плавность работы косозубого зацепления значительно снижает шум и дополнительные нагрузки. Профиль косого зуба в нормальном сечении совпадает с профилем прямого зуба и модуль в этом сечении должен быть стандартизован. В торцевом сечении параметры косого зуба изменяются в зависимости от угла β: p t
= p n
/cos β. Индексы n и t относят к параметрам в нормальном и торцевом сечениях соответст- венно.
Основными параметрами механической передачи являются: мощность N, кВт; частота вращения n, мин
-1
; крутящий момент Т, Нм.
Потери мощности в редукторе характеризует коэффициент полезного действия (КПД) редуктора, который определяется как произведение
КПД составляющих элементов: η
ред
= η
1
∙ η
2
. Для редукторов частота вращения уменьшается на величину передаточного отношения. Зна- чение крутящего момента возрастает от быстроходного вала к тихо- ходному валу редуктора: Т

46
Корпус редуктора состоит из литых чугунных основания 1 и крышки 2, которые между собой соединены болтами 3 с использова- нием пружинной шайбы 4 и гайки 5. Для центрирования резьбовых отверстий корпуса применяют штифты 6.
Наименьший диаметр имеет быстроходный вал-шестерня 7, ко- торая входит в зацепление с зубчатым колесом 8, на тихоходном ва- лу 9. Валы редуктора имеют опоры – это пары роликовых радиально- упорных подшипников 10 и 11. Подшипниковые узлы закрыты при- кладными крышками 12 и 13 соответственно. Для регулировки и затяжки подшипников установлены нажимные шайбы 14 и 15 и регу- лировочные винты 16 и 17 со стопорными устройствами. Шпонка 18 обеспечивает соединение колеса 8 с валом 9.
В верхней части крышки 2 редуктора имеется отверстие для за- ливки масла, которое закрывается отдушиной 19, которая имеет сквозные отверстия для выравнивания давления с атмосферным. В редукторах данного типа назначают картерную систему смазки, кото- рая предусматривает наличие масляной ванны в основании 1.
Для контроля уровня масла установлен маслоуказатель 20. От- работанное масло сливают через пробку 21. Для монтажа и транспор- тировки редуктора отлиты грузовые петли с отверстиями. Для креп- ления редуктора, например, к раме привода в основании корпуса 1 предусмотрены лапы с отверстиями.
Лабораторная работа № 2.2
Цель работы – изучить конструкцию типового одноступенчато- го цилиндрического зубчатого редуктора, ознакомиться с компонов- кой и назначением отдельных деталей.
Задание
1. Выполнить классификацию заданного редуктора.
2. Определить основные параметры зацепления.
3. Определить КПД редуктора.

47
Рис. 2.12. Одноступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор

48
Порядок выполнения работы
1. Выполнить неполную разборку заданного редуктора
(снять крышку корпуса), ознакомиться с его устройством и произве- сти классификацию редуктора по следующим пунктам:
– вид зацепления (внешнее, внутреннее);
– форма зубчатых колес (цилиндрическая, коническая);
– расположение зубьев (прямозубое, косозубое, шевронное, кру- говое);
– расположение зубчатых колес относительно опор (симмет- ричное, несимметричное, консольное);
– расположение осей валов (параллельное, пересекающиеся, пе- рекрещивающиеся).
2. Подсчитать числа зубьев шестерни z
1
и колеса z
2
, опреде- лить фактическое передаточное число: u
ф
= z
2
/ z
1 .
Фактическое передаточное число u
ф
согласовать с номиналь- ным значением u
н
по ГОСТ 2185 и найти отклонение:
ф
Н
где
– минимальное значение из двух передаточных чисел. Фак- тическое значение передаточного числа не должно отличаться от но- минального значения более чем на 3% для одноступенчатых редук- торов по ГОСТ 21301.
3. Измерить шаг зубьев р
n
в нормальном сечении по колесу (см. рис 2.11) и рассчитать модуль зацепления, мм: m
n
расч
= p
n
/ π.
Полученное значение модуля округлить до ближайшего стан- дартного m
n
по ГОСТ 9653 (см. стр. 20).
4. Измерить длину зубьев lи ширину зубчатого венца b
w
по ко- лесу (см. рис. 2.11). Определить угол наклона зубьев β, град:
Для косозубых передач β = 8…22º.
5. Определить делительное межосевое расстояние, мм: