МетКул2006-5.04.06
Московски държавен технически университет на името на N.E. Бауман
Теория на механизмите и машините
Курсово проектиране на гърбични механизми
Издателство на MSTU на името на N.E. Бауман
UDC 531.8 BBK 34.41 T 33
Рецензенти V.I.Ushakov, V.D.Dudko
T33 Теория на механизмите и машините. Курсово проектиране на гърбични механизми.: учеб. надбавка / V.B. Тарабарин - М .: MSTU im.
Н.Е. Бауман, 2005. - ... с., ил. ISBN
Ръководството съдържа формулирането на задачи за проектиране на гърбични механизми, пример за формулировката на раздела на техническата задача за проектиране на гърбични механизми, алгоритми за решаване на проблеми при проектиране на различни гърбични механизми, изисквания към съдържанието на обяснителната бележка и за дизайна на графичната част, примери за проектиране на гърбични механизми.
За студенти, изпълняващи курсов проект по ТММ. I л. . Раздел. . Библиография име
UDC 531.8 BBK 34.42
Валентин Борисович Тарабарин Теория на механизмите и машините.
Курсово проектиране на гърбични механизми.
C MSTU im. Н.Е. Бауман
Гърбичните механизми се използват в различни машинни възли за изпълнение на различни основни или вторични функции. В двигателите с вътрешно горене те движат входящите и изпускателните клапани, в машинните инструменти се използват в механизмите за подаване на заготовки, в конвейерите и конвейерите те управляват механизмите на дозаторите или крайните изключватели, в машините те движат заготовките или готовите продукти. В механизмите с хидравлично задвижване гърбичните механизми се използват за управление на потока на течността. бутало
гърбично зъбните помпи се използват в системите за смазване на зъбни колела и скоростни кутии.
В задвижващите механизми на радарната антена(вар.40) и механизма за подаване (вар.29) гърбичният механизъм е неразделна част от главния механизъм.
Алгоритъмът за проектиране на гърбичен механизъм, неговата блокова схема, законът на движение на тласкача и фазовите ъгли се определят главно от функционалното предназначение на механизма. Гърбичният механизъм на регулатора за подаване на течност има зададен закон за движение на тласкача - движението е пропорционално на дебита на течността, преминаваща през регулатора. В курсовия проект се препоръчва да се избере законът на движение на тласкача, пряко пропорционален на скоростта на относителното движение в двойка бутало-цилиндър. За газоразпределителния механизъм е необходимо да се осигури необходимото максимално движение на тласкача, докато законът, по който се движи, може да бъде избран произволно и обикновено се определя от технологията на производство на гърбицата. В буталните помпи гърбицата е
Той е под формата на ексцентрик с работен ъгъл 2 π и с постъпателно движение на тласкача. Тласкачът в тези механизми обикновено се прави без ролка със сферична или плоска работна повърхност.
Особено внимание трябва да се обърне на метода за затваряне на най-високата двойка в гърбичния механизъм. При силово заключване механизмът е по-малък, по-технологично усъвършенстван, тъй като изискванията за точност на производство са ниски, с положително заключване се осигурява по-надежден контакт на връзките, но излишните връзки изискват по-висока точност на производство и монтаж. Геометричното заключване обикновено се използва в тежки технологични машини и инструментални системи, където е недопустимо прекъсване на контакта на връзките. В повечето гърбични механизми се използва силовото затваряне на по-високата двойка.
При проектирането на гърбичен механизъм е необходимо да се вземе предвид режимът на движение на машинния блок: стабилно състояние,нестабилен или В стационарно състояние ъгълът на гърбицата е приблизително пропорционален на времето. Следователно графиките на скоростта и ускорението на тласкача на външен вид (в първото приближение) са идентични с графиките на съответните кинематични трансферни функции. Преходът от кинематични графики към трансферни функции се извършва чрез преизчисляване на времевата скала по абсцисната ос в ъгловата скала, тъй като ъгълът на въртене на гърбицата е право пропорционален на времето. В нестационарния режим на движение на разпределителния вал няма такава връзка между ъгъла и времето и видът на графиките на кинематичните характеристики се различава от графиките на геометричните параметри - трансферни функции или аналози на скорост и ускорение.
Важна стъпка в синтеза на механизма е изборът на типа тласкач. Люлеещ се или люлеещ се тласкач позволява използването на големи стойности на допустимите ъгли на натиск, осигурява голяма товароносимост на механизма. При транслационен тласкач важна роля играе такъв параметър на гърбичния механизъм като извън ос или ексцентричност - изместването на оста на тласкача спрямо оста на гърбицата. Off-axis се използва или за намаляване на ъгъла на натиск по време на фазата на отстраняване, или за изпълнение на допълнителни изисквания към дизайна. При едностранно (необратимо) въртене на гърбицата, ексцентрицитетът значително намалява допустимите минимални размери на гърбицата; при обратно движение използването на ексцентрицитет увеличава размерите на гърбицата. За да се намали ъгълът на натиск, ексцентрицитетът се отлага в посоката на основното въртене на гърбицата и неговата оптимална стойност е приблизително равна на половината от максималната стойност на първата трансферна функция.
На фиг. 1 показва блокови схеми на гърбични механизми със силова верига, използвани в сложни задания за курсов проект по TMM[1]. В бъдеще ще има тласкачи с транслационно движение
наричаме ги тласкачи, а с ротационни - кобилици. Фигура 1 показва диаграми на гърбични механизми с тласкачи. На схеми 1а и в са показани механизми с централен тласкач. При тези механизми оста на тласкача се пресича с оста на въртене на гърбицата. На фиг. 1b показва механизъм с извъносен тласкач. В него оста на тласкача е изместена спрямо оста на въртене на гърбицата с размера на ексцентрицитета.
На диаграмите на фиг. 1 d и e показват механизми с кобилици. Схема d показва механизъм с външно зацепване (полюс P разделя централното разстояние a w вътрешно), а диаграма e показва механизъм с вътрешно зацепване.
верижно свързване (полюс P разделя централното разстояние a w навън). Така
Тъй като въртенето на връзките по време на вътрешно зацепване става в една посока, скоростта на плъзгане в горната двойка е много по-малка и следователно износването на връзките също е по-малко. В механизмите на диаграми a, b и d се използва ролка, която заменя плъзгането с търкаляне. Тези механизми имат две мобилности, а мобилността на ролката е локална или локална, тъй като не влияе на закона за движение на изходната връзка.
Фигура 2 показва гърбичните механизми с положително заключване на най-високата двойка. Затварянето на фиг. 2а се осигурява от паралелното свързване на два гърбични механизма. В същото време профилът на гърбицата във втория механизъм осигурява същия закон на движение на тласкача (в общия случай профилите на гърбицата са различни). Първият гърбичен механизъм осигурява
няма движение на тласкача във фазата на отстраняване (най-високата двойка K 1 работи), втората
– във фазата на подхода (най-високата двойка K 2 работи).
Механизмът, чиято схема е показана на фиг. 2b, осигурява затварянето на вашия чифт поради дизайнакобилици. Тук движението е кратко
мисълта във фазата на отстраняване се осигурява от двойка K 1, а във фазата на сближаване - pa-
рояк K 2 . Този механизъм е възможен само за гърбица с работен профил
- кръг или ексцентрик.
1. Постановка на проблема за проектиране на гърбичен механизъм. Изходни данни за проектиране (какво е дадено) и параметри, определени в процеса на проектиране (какво трябва да се определи).
В курсовия проект се решава проблемът за определяне на основните размери на механизма или проблемът за метричния синтез. В същото време се определят размерите на връзките на механизма, които определят осигуряването на даден закон на движение на тласкача с ограничения върху ъгъла на натиск и размерите. На първия етап е необходимо да се изберат от масива от данни, дадени в заданието за курсово проектиране, тези, които се отнасят до конструкцията на гърбичния механизъм. Обикновено тези данни включват: функционалното предназначение на гърбичния механизъм, неговата блокова диаграма, типичния закон за промяна на ускорението или втората кинематична трансферна функция, скоростта на гърбичния вал, ъгъла на работния профил и фазовите ъгли на отстраняване, разстоянието и подхода, хода на тласкача (линеен или ъглов) и допустимия ъгъл на натиск. Освен това за механизми с тласкач се посочва ексцентрицитетът, а за механизми с кобилица - дължината на кобилицата. Обикновено механизмът е проектиран с обратно движение на гърбицата, в съгласие с учителя, дизайнът може да се извърши за въртене на гърбицата в една посока. Възможно е да се зададат допълнителни ограничения върху размерите на механизма: диаметър на гърбичния вал, диаметър на ролката, междуцентрово разстояние. В някои задачи фазовите ъгли за гърбицата се определят от циклограмата на работата на машинния агрегат (някои задачи от първия сборник). Помислете за определението на фазаъгли на примера на циклограма на машината с разделена матрица, показана
на фиг.3. Главният механизъм в края на предния ход изпълнява операцията по коване. Движенията на тласкача на гърбичния механизъм се координират с движението на плъзгача на механизма. Допълнителният гърбичен механизъм във фазата на отстраняване затваря матрицата, а във фазата на приближаване се затваря. Затворената матрица съответства на горното разстояние на тласкача, отворената - на долното. Когато матрицата е отворена, готовият продукт се отстранява от нея и на негово място се монтира заготовка; при затворена матрица се извършва процесът на коване. Законът за движение на тласкача е даден като безразмерна диаграма на зависимостта на ускорението или втората трансферна функция от фазовия ъгъл на гърбицата. Ако законът не е зададен, тогава той се избира от типичните закони на движение [2,3]. В същото време се вземат предвид целта на механизма, честотата на въртене на вала, технологичността на профила на гърбицата и други условия. В курсовия проект най-често се използва законът за движение с меки удари.При такъв закон в кръстовището на секциите на профила възникват скокове на ускорение с крайна величина. Тъй като законът за ускорение е даден в безразмерна форма, удобно е веднага да го приемете като
закон на втората предавателна функция. Ако е необходимо, кинематичните характеристики на механизма се определят след неговия метричен синтез (определяне на основните размери), като се вземе предвид реалният закон на движение на гърбичния вал. Тези действия елиминират груби грешки при конструирането на кинематични диаграми в нестабилни режими (особено в режим, тъй като в тези режими обикновено е невъзможно да се използва предположението за равномерно въртене на разпределителния вал.
Следващият въпрос, който се разглежда тук, е какво трябва да се определи при проектирането на гърбичен механизъм? За бутащ механизъмопределят се минималният размер на първоначалната шайба на теоретичния профил на гърбицата, ексцентрицитетът, радиусът на ролката или сферата на работния профил на тласкача, центърът и структурните профили на гърбицата. При механизъм с кобилица вместо ексцентричност се определя центровото разстояние. Като цяло, решението на проблема за проектиране на гърбичен механизъм може да бъде представено като последователно изпълнение на четири етапа: 1. Изграждане на циклични диаграми на кинематични и геометрични характеристики; 2. Определяне на основните размери на механизма според допустимия ъгъл на натиск; 3. Изграждане на центъра и структурните профили на гърбицата; 4. Построяване на циклограма на ъгъла на натиск за проектираната гърбица. Освен това последователно се разглежда изпълнението на тези етапи за различни механизми.
2. Изследване на гърбичния механизъм по метода на диаграмите на кинематичните функции
Изграждането на циклови графики започва с определяне на фазовите ъгли за работния участък на профила. Ъгълът на работната фаза е разделен най-малко на четири участъка: два участъка във фазата на отдалечаване - ускорение и забавяне, два участъка във фазата на приближаване - ускорение и забавяне. В границите на секциите кинематичните функции на гърбичните механизми имат специални точки: счупвания или прегъвания. Следователно тези зависимости се записват под формата на функция