Лекции по "Прикладная механика"

                         

Трехступенчатая передача                   Кинематика цилиндрической передачи

Все механические передачи характеризуются передаточным числом или отношением. Рассмотрим работу двух элементов передачи (рис.1.54), один из которых будет ведущим, а второй — ведомым.

Введем следующие обозначения: _и п₁ — угловая скорость и частота вращения ведущего вала, выраженные соответственно рад/с и об/мин;  и п2 — угловая скорость и частота вращения ведомого вала; D₁ и D₂ - диаметры вращающихся деталей (шкивов, катков и т. п.);  и — окружные скорости, м/с.

Отношение диаметров ведомого элемента передачи к ведущему называют передаточным числом

u = D2/D1.                                                                                    (1)

Если известны параметры  передачи — диаметры D1 и D2 или числа зубьев z1 и z2, передаточное число и определяем следующим образом.

Для зубчатых передач передаточное число и — отношение числа зубьев ведомого колеса к числу зубьев ведущего колеса, т.е. и = z2/z1, где z2 и z1 — числа зубьев соответственно ведомого и ведущего колеса.

Итак, передаточное число

u = п₁п_{2  D2}/D_1z2/z₁                                                            (2)

(обратите внимание на  индексы у букв, п, D и z); u _D2/D_{1относится к фрикционной передаче без учета скольжения.}

Отношение угловых скоростей  ведущего _{и ведомого звеньев называют также} передаточным отношением и обозначают і.

В передаче, понижающей частоту  вращения n (угловую скорость ), u>1; при и<1 частота вращения (угловая скорость) повышается. Понижение частоты вращения называют редуцированием, а закрытые передачи, понижающие частоты вращения,– редукторами. Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мультипликаторами. Передачи выполняют с постоянным, переменным или регулируемым передаточным отношением. Изменение передаточного отношения может быть ступенчатым (коробка передач) и бесступенчатым (вариаторы).

В приводах с большим передаточным числом (до и= 1000 и выше), составленных из нескольких последовательно соединенных  передач (многоступенчатые передачи), передаточное число равно произведению передаточных чисел каждой ступени  передачи, т. е.

                                             (3)

Передаточное число привода  реализуют применением в силовой  цепи многоступенчатых однотипных передач, а также передач разных видов (рис.1.55). Нагруженность деталей зависит  от места установки передачи в  силовой цепи и распределения  общего передаточного числа между  отдельными передачами. По мере удаления по силовому потоку от двигателя в  понижающих передачах нагруженность  деталей растет. Следовательно, в  области малых частот вращения n (и соответственно больших вращающих  моментов Т) целесообразно применять передачи с высокой нагрузочной способностью (например, зубчатые, цепные).

 

Рис. 1.55. Схема привода  ленточного конвейера: 1-электродвигатель; 2-ременная передача; 3-редуктор цилиндрический одноступенчатый; 4-цепная передача; 5-лента  конвейера; 6- барабан конвейера

Так, в приводе на рис. 1.55, состоящем из ременной, зубчатой и цепной передач, вариант размещения «двигатель – ременная – зубчатая – цепная передача – исполнительный орган» предпочтительнее других вариантов

Окончательное решение вопроса  о распределении общего передаточного  числа и между передачами разных типов требует сопоставления  результатов расчетов на основе технико  – экономического анализа нескольких вариантов.

Передача мощности от ведущего вала к ведомому всегда сопровождается потерей части передаваемой мощности вследствие наличия вредных  сопротивлений (трения в движущихся частях, сопротивления воздуха и др.).

Если Р1 — мощность на ведущем валу, Р2 — на ведомом валу, то Р1 > Р2.

Отношение значений мощности на ведомом валу к мощности на ведущем  валу называют механическим коэффициентом  полезного действия (КПД) и обозначают буквой :

                                                           (4)

Общий КПД многоступенчатой последовательно соединенной передачи определяют по формуле

                                         (5)

 

где  — КПД, учитывающие потери в отдельных кинематических парах передачи.

КПД характеризует качество передачи. Потеря мощности – показатель непроизводительных затрат энергии  – косвенно характеризует износ  деталей передачи, так как потерянная в передаче мощность превращается в  теплоту и частично идет на разрушение рабочих поверхностей.

С уменьшением полезной нагрузки КПД значительно снижается, так  как возрастает относительное влияние  постоянных потерь (близких к потерям  холостого хода), не зависящих от нагрузки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы для самопроверки

- Что является целью  курса ТММ, какие задачи решаются  в курсе ТММ?

- Какие основные разделы  содержит курс ТММ?

- Какие этапы прошло  ТММ в своем историческом развитии?

- Какие свойства механизмов  изучаются в курсе ТММ, в  чем отличие предмета ТММ от  специальных дисциплин?

- Что называется "проектом" и "инженерным проектированием"?

- Перечислите основные  этапы процесса проектирования?

- Дайте определения понятий  "техническая система" и  "структура"?

- Что называется "машиной", какие виды машин Вы знаете?

- Какое техническое устройство  называется "машинным агрегатом", назовите основные элементы машинного  агрегата?

- Дайте определения понятий  "звено" и "кинематическая  пара"?

- Какая техническая система  называется механизмом?

- Перечислите признаки  по которым классифицируются  механизмы.

- Почему вращательное  движение наиболее распространено  в механизмах и машинах?

- Чем вызвана необходимость  введения передачи как промежуточного  звена между двигателем и рабочими  органами машины?

- Какие функции могут  выполнять механические передачи?

- Что такое передаточное  число?

- Как определяют передаточное  число и КПД многоступенчатой  передачи?

- Как изменяются от  ведущего к ведомому валу такие  характеристики передачи как  мощность, вращающий момент, частота  вращения?

- Какое назначение механических передач

1. Вырабатывать энергию

2. Воспринимать энергию

3. Затрачивать энергию  на преодоление внешних сил,  непосредственно связанных с  процессом производства 

4. Преобразовывать скорость, вращающий момент, направление вращения

- Как классифицируют  зубчатую передачу по принципу  передачи движения?

1. Трением

2. Зацеплением

3. Непосредственно контактом  деталей, сидящих на ведущем  и ведомом валах

4. Передача гибкой связью

- Как называется  передача, кинематическая схема  которой показана на рисунке?

1. Цилиндрическая

2. Коническая

3. Червячная

4. Планетарная

- Как называется  передача, кинематическая схема  которой показана на рисунке?

1. Цилиндрическая

2. Коническая

3. Червячная

4. Планетарная

- Как называется  передача, кинематическая схема  которой показана на рисунке?

1. Цилиндрическая

2. Коническая

3. Червячная

4. Планетарная

- Какая передача может использоваться для передачи вращения между валами, оси которых пересекаются?

1. Коническая

2. Червячная

3. Цилиндрическая

4. Гипоидная

- Какая передача  может использоваться для передачи  вращения между валами, оси которых  параллельны?

1. Цилиндрическая

2. Червячная

3. Гипоидная

4. Реечная

- Какая передача может использоваться для передачи вращения между валами, оси которых перекрещиваются (но не пересекаются)?

1. Червячная

2. Гипоидная

3. Коническая

      4. Винтовая

- У какой червячной  передачи к.п.д. как правило  выше?

1. С однозаходным червяком

2. С двухзаходным червяком

3. С трехзаходным червяком

4. С четырехзаходным червяком

- Как называется  передача, шестерня и колесо которой  показаны на фотографии?

1. Цилиндрическая

2. Коническая прямозубая

3. Коническая с круговыми  зубьями

4. Червячная

- Укажите направление линии зуба

1. Правое

2. Левое

3. Тангенциальное

4. Круговое

- Укажите направление линии зуба

1. Правое

2. Левое

3. Зубья прямые

4. Круговое

- Укажите тип передачи, колесо которой представлено на фотографии

 

1. Цилиндрическая

2. Коническая

3. Червячная

4. Гипоидная

- Укажите тип  передачи, ведущее звено которой  представлено на фотографии

1. Цилиндрическая

2. Винтовая

3. Червячная

4. Червячная глобоидная

- С каким числом зубьев можно нарезать прямозубое зубчатое колесо с помощью модульной фрезы, показанной на фотографии?

1. С любы

2. С четны

3. От 55 до 134 включительно

4. До 55 и свыше 134

- Макет какой  передачи показан на фотографии?

1. Червячной

2. Глобоидной

3. Винтовой

4. Реечной

Главная

Лекция 2. Структура механизмов.

Лекция 2. Структура механизмов.

Классификация кинематических пар

Кинематические пары (КП) классифицируются по следующим признакам:

1) по виду места контакта (места связи) поверхностей звеньев: 

- низшие, в которых контакт  звеньев осуществляется по плоскости  или поверхности (пары скольжения);

- высшие, в которых контакт  звеньев осуществляется по линиям  или точкам (пары, допускающие скольжение  с перекатыванием). Они имеются,  например, в зубчатых и кулачковых  механизмах).

 

2) по относительному движению  звеньев, образующих пару:

- вращательные;

- поступательные;

- цилиндрические;

- сферические; 

- винтовые;

- плоские.

Механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары, называют рычажным.

3) по способу замыкания  (обеспечения контакта звеньев  пары):

- силовое (за счет действия  сил веса или силы упругости  пружины);

- геометрическое (за счет  конструкции рабочих поверхностей  пары).

              

  

 

                           Рис.2.1                                                                   Рис.2.2

4) по числу подвижностей  в относительном движении звеньев. 

5) по числу условий  связи, накладываемых на относительное  движение звеньев (число условий  связи определяет класс кинематической  пары);

Тело, находясь в пространстве (в декартовой системе координат X, Y, Z) имеет 6 степеней свободы. Оно может  перемещаться вдоль каждой из трёх осей X, Y и Z, а также вращаться  вокруг каждой оси (рис. 2.3). Если тело (звено) образует с другим телом (звеном) кинематическую пару, то оно теряет одну или несколько  из этих 6 степеней свободы.

                 

Рис. 2.3. Степени свободы  тела в пространстве

Все пары делятся на пять классов, в зависимости от числа  налагаемых связей на подвижность каждого  из звеньев. Например, если телами (звеньями), образовавшими кинематическую пару, утрачено по 5 степеней свободы каждым, эту пару называют кинематической парой 5-го класса. Если утрачено 4 степени  свободы – 4-го класса и т.д. Число  степеней подвижности обозначается за . Число налагаемых связей обозначается за . При этом число степеней подвижности  можно определить по формуле: .