ТМ, ДП и ОК Лектор: Резников Станислав Сергеевич

Лекция 5

Задание!!! В срок до вторника 30 сентября отправить по электронной почте ответы на вопросы: 1. Какие виды передач вы знаете?

Т М Д П О К ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ ДЕТАЛИ ПРИБОРОВ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

.

Эпициклические зубчатые передачи. Планетарные и дифференциальные механизмы. До сих пор рассматривались механизмы, в которых геометрические оси колёс в пространстве были неподвижны. Но в технике имеют место зубчатые передачи, в которых есть подвижные оси вращения – бегающие оси. Различают две разновидности таких передач: планетарные и дифференциальные передачи.

Аналитическое определение передаточных отношений в дифференциальных и планетарных механизмах.

Критерии расчёта эвольвентных зубьев Поскольку колёса в зацеплении взаимодействуют своими зубьями, то весьма часто в эксплуатации наблюдаются различные повреждения их рабочих поверхностей.

ВЫКРАШИВАНИЕ Усталостное выкрашивание является наиболее серьёзным и распространённым дефектом поверхности зубьев даже для закрытых хорошо смазываемых и защищённых от загрязнения передач. На рабочих поверхностях появляются небольшие углубления, которые затем превращаются в раковины. Выкрашивание носит усталостный характер и вызвано контактными напряжениями, которые изменяются по отнулевому пульсирующему циклу. Выкрашивание приводит к повышению контактного давления и нарушению работы передачи. В открытых передачах поверхностные слои истираются раньше, чем в них появляются усталостные трещины, поэтому выкрашивание появляется весьма редко. Для предупреждения выкрашивания необходимо повышать твёрдость материала термообработкой либо повышать степень точности передачи, а также правильно назначать размеры из расчёта на усталость по контактным напряжениям. ВЫКРАШИВАНИЕ

Абразивный износ является основной причиной выхода из строя передач при плохой смазке. Это, в первую очередь, открытые передачи, а также закрытые, но находящиеся в засорённой среде: в горных, дорожных, строительных, транспортных машинах. У изношенных передач повышаются зазоры в зацеплении и, как следствие, усиливаются шум, вибрация, динамические перегрузки; искажается форма зуба; уменьшаются размеры поперечного сечения, а значит и прочность зуба. Основные меры предупреждения износа – повышение твёрдости поверхности зубьев, защита от загрязнения, применение специальных масел. В расчёте на контактную выносливость абразивный износ учитывается занижением допускаемых контактных напряжений. ИЗНОС

ЗАЕДАНИЕ Заедание происходит в высоконагруженных и высокоскоростных передачах. В месте контакта зубьев возникает повышенная температура, приводящая к молекулярному сцеплению металла с последующим отрывом. Вырванные частицы затем царапают трущиеся поверхности. Обычно заедания происходят вследствие выдавливания масляной плёнки между зубьев при совместном действии высоких давлений и скоростей. Меры предупреждения здесь те же, что и при абразивном износе. Рекомендуется также фланкирование зубьев, правильный выбор сорта масла и его охлаждение. ИЗЛОМ

Другой, реже встречающийся, но не менее опасный вид поломок – излом зуба. Такая поломка связана с напряжениями изгиба, также имеющими отнулевой пульсирующий характер. Излом зуба может привести к весьма тяжким последствиям вплоть до разрушения валов и подшипников, а иногда и всего механизма. Для предупреждения излома проводится расчёт зуба по напряжениям изгиба. Такой расчёт для закрытых передач выполняется в качестве проверочного после расчёта на контактные напряжения. Для открытых передач, где высока вероятность случайных перегрузок, этот расчёт выполняется как проектировочный.

Динамический анализ рычажных механизмов Среди сил, действующих на механизм, различают: а) движущие силы Fд или моменты Mд, ускоряющие движение входных (начальных) звеньев и совершающие положительную работу. Например: силы давления газа на поршень в двигателе внутреннего сгорания, силы веса при опускании груза и т.д.

б) силы сопротивления Fc или моменты Мс, замедляющие движение входных звеньев и совершающие отрицательную работу. Они могут быть силами полезного сопротивления, дающими производственный эффект, и силами вредного сопротивления не дающими такого эффекта. К первому типу относятся например, силы тяжести при подъеме груза, а ко второму типу – силы трения.

в) силы реакции в кинематических парах Fij, возникающие в опорах звеньев и являющиеся внутренними силами для механизма в целом и внешними для каждого отдельного звена.

г) силы инерции Fи или моменты сил инерции Mи возникают при переменном движении звеньев механизма и могут быть как движущими, так и силами сопротивления (в зависимости от их направления относительно направления движения звеньев). Фактически эти силы действуют на тело, вызывающее ускорение другого тела. Однако, условное приложения сил инерции к ускоряемому телу позволяет рассматривать его в равновесии. Этот принцип – принцип Даламбера позволяет задачу динамики свести к статическому расчету.

Силы инерции относятся к категории распределенных или так называемых массовых сил, которые как и другие аналогичные силы могут быть приведены к главному вектору и главному моменту

Fи =-mas; Mи=-JS·ε; где m и JS – масса и момент инерции звена относительно оси, про-ходящей через центр масс; aS – ускорение центра масс; ε – угловое ускорение звена. Знаки (-) показывают, что направления Fи и Ми противоположны соответствующим ускорениям.

Сила Fи и момент Ми, могут быть заменены одной силой Fи/=Fи, линия действия которой проходит через так называемый центр качаний (точка К на рис.) на оси звена и отстоит от линии действия Fи на расстоянии h=Ми/Fи при замене Ми парой сил Fи/.

Приведение сил и масс в механизме Для исследования закона движения механизма его удобно заменить одним условным звеном – звеном приведения, имеющим закон движения аналогичного звена реального механизма. Все внешние силы, действующие на звенья при этом заменяются одной приведенной силой Fпр или моментом Мпр, мощности Рпр которых равны мощностям Рi заменяемых сил Fi и моментов сил Mi, т.е. Рпр=Рi, где Рi=Fi·Vi·cos(FiVi) или Рi=Мi·ωi; Рпр=Fпр·V·cos(FпрV) или Рпр=Мпр·ω.

Здесь Vi и V – скорости точек приложения соответствующих сил; ωi и ω – угловые скорости i-го звена и звена приведения. Суммарную приведенную силу или момент удобно записывать в виде составляющих, например: Мпр=МFiпр+ММiпр, где каждая составляющая определяется из соответствующего равенства мощностей: МFiпр=Fi·Vi/ω·cos(FiVi) - для силы Fi; ММiпр=Мi·ωi/ω - для момента Мi;

Пример кривошипно-ползунного механизма : Мпр=МFпр+MGпр, где МFпр=F·VC/ω1=F·lAB·рс/pb; MGпр=G·VS/ω1·cos(G^VS)=G·lAB·ps/pb. Здесь pb, pc, ps|=ps·cos(G^VS) – вектора, взятые с плана скоростей. Как видно из формул, величина Fпр (Мпр) зависит лишь от соотношения скоростей, а не от их абсолютной величины, что позволяет для приведения сил использовать планы скоростей без учета их масштабов.