 |
Синтез зубчатого механизма.
|
|
|
|
В В Е Д Е Н И Е.
Машиностроение – одна из ведущих отраслей промышленности, которая занимается изготовлением орудий производства, качество которых определяет качество жизни людей.
На различных предприятиях и в организациях широко применяются электроустановки, обеспечивающие получение электроэнергии для нужд производства.
В курсовом проекте по ТММ и М изучаются основы проектирования новых машин на основе технического задания реального промышленного предприятия. В процессе выполнения данного проекта студент приобретает навыки подбора механизмов, обеспечивающих выполнение заданных функций, навыки определения кинематических и динамических характеристик машин, оценки их энергопотребления.
1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СХЕМЫ МАШИНЫ.
Основой при проектировании машины выбираем схему прототипа – техническое решение наиболее близкое к заданному. За прототип принимаем схему известной машины данного типа ([1] рис. 6.1, стр. 202). При проектировании вносятся обоснованные изменения в схему прототипа.
Рис. 1.1 Механизмы двигателя
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электрогенератор, вырабатывающий электрический ток.
В кривошипно-ползунном механизме двигателя, состоящем из кривошипа 1, шатуна 2 и ползуна (поршня) 3 (рис. 1.1, а), возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение кривошипа. Рабочий цикл в цилиндре двигателя совершается за один оборот коленчатого (кривошипного) вала. Кулачковый механизм с тарельчатым толкателем 5 предназначен для управления выхлопным клапаном 6, через который производится очистка цилиндра от продуктов сгорания. Кулачок 4, закрепленный на одном валу с зубчатым колесом Z6, получает вращение через зубчатую передачу Z4 – Z5 – Z6, причем Z4 = Z6. Колесо Z4 установлено на кривошипном валу, который через повышающий планетарный механизм 7 (мультипликатор) приводит во вращение вал электрогенератора 8. Для получения требуемой равномерности движения на кривошипном валу закреплен маховик 9.
|
|
|
Структуру электроустановки – прототипа ([1] рис. 6.1, стр. 202) принимаем за основу. В состав машины включаем источник движения – одноцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего сгорания (рис.1.2.) в виде кривошипно-ползунного механизма 1, который обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение кривошипа (коленчатого вала), которое передается кулачковому механизму 4 через зубчатую передачу и через зубчатый планетарный механизм 2, повышающий частоту вращения коленчатого вала двигателя до требуемой частоты вращения вала электрогенератора 3. Кулачковый механизм управляет движением выхлопного клапана.
В результате получаем предварительную структурную схему машины, которую принимаем за основу.
Рис.1.2. Структурная схема электроустановки.
1. Механизм рычажный
2. Механизм зубчатый
3. Электрогенератор.
4. Механизм кулачковый.
Исходные данные по варианту:
Рычажный механизм:
Ход поршня Н = 0.105 м
Максимальный угол давления 
= 20 град
Диаметр поршня d = 0,75·H м.
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ =0,005
Максимальное давление рmax = 3,2 МПа
Зубчатая передача:
Частота вращения генератора nг = 4950 об/мин
Передаточное отношение планетарного редуктора Uпл = 8.0
Кулачковый механизм:
Ход толкателя h = 51 мм.
Угол фаз φф = 72 град.
Закон движения толкателя – косинусоидальный
2. РАСЧЕТ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ МАШИНЫ.
Так как работа сил инерции и тяжести за цикл машины равна нулю, то работа движущих сил затрачивается на преодоление сил полезного (технологического) сопротивления и сил трения (последние учитываются при помощи к.п.д.).
|
|
|
Работа полезных сил 
и равна площади фигуры Sфиг, ограниченной графиком 
.
Для двигателя внутреннего сгорания площадь 
(рис. 2.1)
Площадь поршня 
,
где диаметр поршня 
длина кривошипа
Н – ход поршня (по заданию Н = 0,105 м;
pmax = 3.2 МПа)
Рис. 2.1 Диаграмма нагрузки машины
Таким образом получаем:
РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ.
Частота вращения кривошипа 
Длительность цикла машины 
Мощность двигателя 
, где 
=0,6 – к.п.д. машины
СИНТЕЗ ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМА.
Схема зубчатой передачи представлена на рис. 4.1. Её основу составляет планетарный механизм с передаточным отношением 
.
Синтез (подбор чисел зубьев) планетарной ступени производим на основе следующих четырех условий:
1. Условия выполнения требуемого передаточного отношения: 
Откуда 
.
Рис. 4.1 Схема редуктора
2. Условие правильности зацепления, по которому
Zmin ³ 17.
Принимая Z1 = 18, получаем
Z3 = 7 . 18 = 126
3. Условие соосности Z1 + 2Z2 = Z3,
откуда Z2 = 0.5(Z3 – Z1) = 0.5(126 – 18) = 54
По условию правильности зацепления:
4. Условие соседства
Проверяем передаточное отношение редуктора
Расхождение с требуемым 
Проверяем возможность сборки полученного механизма.
,
где принимаем число сателлитов К = 3.
П и Ц - целые числа
48(1 + КП) = Ц;
Это равенство выполняется при П=0, что является наилучшим вариантом для сборки (не осложняет процесс равноудаленной установки сателлитов).
Окончательно принимаем для планетарного механизма:
Z1 = 18; Z2 = 54; Z3 = 126; K=3.
Модуль зубчатых колес планетарного редуктора определяем по моменту в зубчатом механизме, который имеет место на валу водила. Момент на этом валу
где угловая скорость двигателя
Модуль 
Выбираем больший модуль первого ряда по стандарту m = 1,5 мм.
Определяем делительные диаметры колес:
При этом диаметр водила:
принимаем 
Диаметры 4, 5, 6-го колес:
Z4 = 20; Z5 = 17; Z6 = 20;
d4 = 30 мм; d5 = 25.5 мм; d6 = 30 мм;
|
|
|
