Механизмы преобразования движения

Передаточный механизм

P1, T1, n1

P2, T2, n2

Коробка скоростей или подач в станке

Р – мощность, кВт;
n – частота вращения, об/мин

Выделяют следующие виды механических передач:

ременная передача;

цепная передача;

винтовой механизм;

зубчатая передача;

реечный механизм.

Передачи применяются в приводе станков между двигателем и коробкой скоростей.

aw

1

2

3

d1, d2 – соответственно диаметры ведущего и ведомого шкивов;
aw – межосевое расстояние

Передачи применяются преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях.

По форме поперечного сечения ремни разделяют на следующие виды :

плоские

клиновые

Клиновые ремни в сечении представляют собой трапецию. Рабочими поверхностями клинового ремня являются его боковые стороны, которыми он соприкасается с боковыми сторонами канавки шкива.

Круглоременные передачи применяются при сравнительно больших межосевых расстояниях.

Т1

Т2

Цепные передачи применяют при значительных межосевых расстояниях, а также для передачи движения между параллельными валами, когда зубчатые передачи не применимы, а ременные недостаточно надежны.

Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью.

Недостатки:

износ шарниров цепи;
шум;
дополнительные динамические нагрузки;
необходимость организации системы смазки.

Шаг цепи (Р) является основным параметром цепной передачи. Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи, но меньше плавность, сильнее шум, больше износ шарниров.

В ряде случаев эти передачи используются для получения большого выигрыша в силе или для осуществления медленных и точных перемещений.

Основной недостаток передачи – низкий КПД

Величина хода винта определяется по формуле:

d – диаметр резьбы, мм;
k – число заходов

Зубчатая передача применяется в коробках скоростей станков.

Применению эвольвентного зацепления предшествовало циклоидальное, которое применяется в часовых механизмах.

Эвольвента – это кривая, которая описывается точкой В, лежащей на касательной к основной окружности линии NN, если эту касательную обкатывать без скольжения по окружности.

Метод обкатывания используется в зубофрезерных и зубодолбежных станках

dа1,dа2 –диаметры выступов ведомого и ведущего колеса

df1,df2 –диаметры впадин ведомого и ведущего колеса

m – модуль, мм

Модуль определяется:

Диаметр окружности выступов получается дополнением делительного диаметра двумя высотами головок зуба:

Диаметр окружности впадин получается вычитанием из делительного диаметра двух высот ножек зуба:

Высота головки зуба равна модулю, а высота ножки зуба 1,25 модуля:

и

Передача вращения между валами с параллельными осями осуществляется цилиндрическими колесами с прямыми, косыми и шевронными зубьями;

1 – ведущее колесо
2 – ведомое колесо

червяк

червячное колесо

η – коэффициент полезного действия зубчатой передачи, η=0,96

реечное колесо

рейка

4. Изменение скорости за счёт
4.1. Электродвигателя;
4.2. Ступенчатой коробки скоростей (6).

1

2

3

4

5

6

Для получения больших передаточных отношений используют зубчатые передачи, построенные из нескольких последовательно соединенных зацеплений.

Определение направления вращения может быть учтено знаком передаточного числа.

Для внешнего зацепления это минус, так как колеса вращаются в противоположные стороны; для внутреннего зацепления, в котором шестерня и колесо вращаются в одну сторону, знак будет плюс.

I

II

III

IV

z1

z2

z3

z4

z5

z6

ωI, ωII, ωIII, ωIV – угловые скорости валов соответственно, с-1;
z1, z2, z3, z4, z5, z6 – числа зубьев колес.

Первой
ступени

Второй
ступени

Третьей
ступени

Передаточное число обратно пропорционально передаточному отношению

Передаточное отношение всей системы определяется произведением передаточных чисел входной и выходной ступени, или произведением частот вращения входного и выходного валов.

входной вал

z1

z2

z3

z4

nI

nIII

nII

выходной вал

Решение:

z2 = z1 u1 = 30٠ 2 = 60

u2 = uобщ / u1 = 8 / 2 = 4

z3 = z4 / u1 = 80/ 4= 20

δ1, δ2 – углы делительного конуса шестерни и колеса, мм;

δ1+ δ2 =90°

На кинематических схемах коническую передачу изображают следующим образом:

Червячные передачи сложны в изготовлении, поэтому их применяют при необходимости передачи движения между перекрещивающимися валами, а также в механизмах, где необходимы большие передаточные отношения и высокая кинематическая точность, например делительные устройства, автомобилестроение, подъемно-транспортные машины.

За один оборот червяка колесо поворачивается на число зубьев, равное числу заходов червяка; чтобы колесо повернулось на один оборот, необходимо z1/z2 оборотов червяка.

Передачу отличает возможность получения большого передаточного числа при малых габаритных размерах, плавность и бесшумность работы, возможность обеспечения самоторможения.

Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров и натягов, называется посадкой.

Поле допуска относительно нулевой линии определяется основным отклонением, и обозначается одной из букв латинского алфавита.
Например: H, k, m, n

Чем уже поле допуска между верхним и нижним отклонениями, тем выше при прочих равных условиях степень точности, которая обозначается цифрой и называется квалитетом.

В машиностроении используют 6, 7 квалитеты, тогда обозначение будет H7 или k6.

Примеры обозначения на чертеже полей допусков

Основные отклонения отверстий обозначаются прописными буквами латинского алфавита, валов – строчными.

Верхнее предельное отклонение (ES): ES = +21 мкм или 0,021 мм

Нижнее предельное отклонение (EI): EI = 0

Dmax = Dном + ES = 25 + 0,021 = 25,021 мм

Dmax = Dном + ES = 25 + 0,021 = 25,021 мм

ТD = Dmax – Dmin = 25,021 – 25 = 0,021 мм

Посадки предназначены для подвижных сопряжений, например для подшипников скольжения, а также для неподвижных сопряжений, например для обеспечения беспрепятственной сборки деталей.

Они используются для передачи крутящих моментов и осевых сил без дополнительного крепления, а иногда для создания предварительно напряженного состояния у сопрягаемых деталей.

Посадки с натягом предназначены для неподвижных и неразъемных соединений.

Преимущество посадок – отсутствие дополнительного крепления, что упрощает конфигурацию деталей и их сборку.

Посадки обеспечивают высокую нагрузочную способность сопряжения, которая резко возрастает с увеличением диаметра сопряжения.

В сопряжении могут получаться как зазоры, так и натяги.

Эти посадки используются как центрирующие посадки. Они предназначены для неподвижных, но разъемных соединений, так как обеспечивают легкую сборку и разборку соединения.

Переходные посадки требуют, как правило, дополнительного крепления соединяемых деталей шпонками, штифтами или болтами.

Посадки с четвертого по седьмой квалитеты
рекомендуется образовывать путем сопряжения
отверстия на квалитет грубее, чем вал

Требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов (2) с полем допуска основного отверстия (1).

1

2

Требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий (2) с полем допуска основного вала (1).

0

2

1

Натяг (N): См. слайд 54
Ø 25 Н7/ r6
Nmax = dmax – Dmin = (dном + es) – Dном = 25 + 0,041 – 25 = 0,041 мм
Nmin = dmin – Dmax = (dном + ei) – (Dном + ES)
Nmin = (25 + 0,028) – (25 + 0,021) = 0,007 мм

Подшипники

по виду трения, возникающего в элементах рабочих поверхностей

В зависимости от нагрузки, разделяют на

подшипники скольжения
подшипники качения

радиальные
радиально-упорные
упорные

Область применения подшипников скольжения в современном машиностроении значительно сократилась в связи с широким распространением подшипников качения.

Однако для некоторых опор преимущество отдается подшипникам скольжения.

опора (корпус)

Подшипник скольжения (втулка) из антифрикционного материала

вал

В зависимости от толщины масляного слоя подшипник работает в режиме жидкостного, полужидкостного или полусухого трения.

Область применения подшипников качения в зависимости от нагрузки:

Радиальная нагрузка – шариковые, роликовые или игольчатые подшипники

Только осевая нагрузка – упорные подшипники

Радиальная и осевая нагрузка при совместном действии – радиально-упорные шариковые или роликовые подшипники

Обозначение подшипника состоит из семи букв, его расшифровку начинают справа налево

В третьей и седьмой клетках проставляется серия подшипника. Третья цифра справа обозначает серию по радиальным габаритам: особо легкая – 1, легкая – 2, средняя – 3 и тяжелая – 4, легкая широкая – 5, средняя широкая – 6.

В пятой и шестой клетках проставляется конструктивная особенность подшипника, указываема я специальной литературе.

Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Технологичность – соответствие изделия требованиям производства и эксплуатации при максимальной производительности труда и минимальных материальных затратах.

Жесткость – способность детали сопротивляться изменению формы под действием нагрузок.

Важнейшим критерием работоспособности деталей машин является прочность.

Прочностью называется способность материала оказывать сопротивление механическим усилиям.

При этом работоспособность – свойство изделия сохранять заданные функции, в соответствии с нормативно-технической документацией.

Условие прочности рассчитываемой детали машины выражается неравенством

σ – рабочее нормальное напряжения, МПа
[σ] – допускаемое нормальное напряжение, МПа

Соответственно для касательных напряжений условие прочности имеет вид:

Допускаемое напряжение зависит от свойств обрабатываемого материала

σпред – предельное напряжение, определяемое характером разрушения детали, Н/мм2;
[S] – допускаемый коэффициент запаса прочности для рассчитываемой детали.

Состояние поверхностного слоя валов оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства машин. Специальной обработкой можно придать поверхностным слоям деталей машин особые физико-механические свойства.

Цементация

насыщение поверхностного слоя стали углеродом, выдержка и последующее охлаждение

высокая твердость поверхностного слоя и сохранение пластичной сердцевины

Азотирование

насыщение поверхностного слоя стали азотом при нагревании в газообразном аммиаке, выдержка и последующее охлаждение

повышается твердость, износоустойчивость и антикоррозийные свойства

Покрытие поверхностей твердыми сплавами и металлами, металлизация

повышается износостойкость поверхностного слоя

Поверхностно-пластическое деформирование (ППД)

повышается работоспособность и надежность изделий машиностроения, повышаются твердость и прочность поверхностного слоя, формируются благоприятные остаточные напряжения, уменьшается параметр шероховатости Ra, увеличиваются радиусы закругления вершин

Обработка деталей выполняется на основе рабочего чертежа

Условные обозначения допусков формы и расположения поверхностей (например // - параллельность поверхности относительно оси);

Необходимые разрезы и сечения, позволяющие раскрыть конструктивные особенности детали.

Чем меньше значение параметра шероховатости, тем качественнее обработана поверхность.