Автоматический потенциометр с кулачковым механизмом (стр. 1 из 5)
Курсовая работа
на тему: “Автоматический потенциометр с кулачковым механизмом”
Содержание
Введение
Исходные данные
1. Расчет кулачкового механизма
1.1 Нахождение закона движения толкателя
1.2 Определение основных размеров кулачкового механизма
1.3 Построение теоретического профиля кулачка
1.4 Выбор радиуса ролика. Построение практического профиля кулачка
1.5 Расчет толщины кулачка
2. Проектирование механического привода
2.1 Расчет планетарной ступени редуктора
2.1.1 Определение передаточного отношения привода
2.2 Определение КПД привода и подбор электродвигателя
2.3 Расчет зубчатой передачи с неподвижными осями колес
2.3.1 Выбор материала. Проверка зубьев по контактным напряжениям и напряжениям изгиба
2.3.2 Определение основных размеров передачи
2.3.3 Проверочный расчет зубчатой передачи
3. Расчет вала привода (ведомого) на прочность
3.1 Проектный расчет валика
3.2 Определение реакций опор и построение изгибающих моментов
3.3 Проверка вала на установленную прочность
3.4 Проверка вала на статическую прочность
4. Подбор подшипников качения
5. Расчет штифтовых соединений
6. Конструирование элементов привода
Заключение
Список литературы
Введение
Для решения некоторых задач таких как повышение производительности труда, качества машин и приборов большая роль отводится средствам ВТ, автоматизации и механизации производственных процессов.
В соответствии с программой курса «Прикладная механика» объектом курсового проекта являются механизмы вычислительных машин и их периферийных устройств, радиоэлектронная аппаратура и системы автоматики.
Одним из наиболее применяемых в этих устройствах механизмов является механический потенциометр. Основным преимуществом кулачкового механизма, входящего в состав механического потенциометра, является возможность получения любого заданного закона движения выходного звена. Выходное звено, как правило, совершает возвратные движения. Прямолинейно движущееся выходное звено КМ – называется толкателем. Для согласования скорости движения выходного звена и электродвигателя применяют передаточные механизмы в виде одно и многоступенчатых зубчатых передач, которые могут быть выполнены как передачи с неподвижными осями, так и в виде планетарных, а также их комбинаций.
Исходные данные
| Частота вращения двигателя, nдв, об/мин | 1310 | |
| Частота вращения Кулачка, nк, об/мин | 20 | |
| Углы к графику аналога скоростей, град. | ОА=DE | 60 |
| AB | 45 | |
| BC | 90 | |
| СD | 60 | |
| Ход толкателя, h, мм | 30 | |
| Дизаксиал, е, мм | -5 | |
| Допускаемый угол давления, βadm, град. | 30 | |
| Направление вращения кулачка | Против час. стр. | |
| Момент на валу кулачка, Т, Нм | 14 | |
| Передаточное отношение планетарной ступени, Uпл | 23 | |
| Усилие пружины,Рmax, Н | 16 | |
| Долговечность подшипников, Ln∙103 ч. | 19 | |
| Расстояние между подшипниками, l, мм | 84 | |
1. Расчет кулачкового механизма
Кулачковым называется механизм, в состав которого входит кулачек. Кулачком называется звено, выполненное в виде поверхности переменной кривизны. Выходное звено кулачковых механизмов, как правило, движется возвратно. Прямолинейно движущееся выходное звено кулачкового механизма называется толкателем, а качающееся – коромыслом. Для уменьшения трения о поверхность кулачка и увеличение срока службы выходное звено часто снабжается роликом.
Основным преимуществом кулачковых механизмов является возможность получения любого заданного закона движения выходного звена.
1.1 Нахождение закона движения толкателя
Переход от одной формы закона движения выходного звена к другой осуществляется интегрированием или дифференцированием заданной формы закона движения.
Для нахождения закона движения толкателя применим метод графического интегрирования (рис.1). Заданный закон движения толкателя в форме изменения функции угла поворота кулачка
и ход толкателя h, мм. Закон движения толкателя
можно получить, проинтегрировав заданный закон.Порядок графического интегрирования.
1). Строим график заданного закона
.Для этого в произвольном масштабе на оси φ откладываем отрезок │OF│, соответствующий углу полного цикла, равному 2π радиан, что равно одному обороту кулачка. При этом максимальные ординаты графика (ААﺍ и DDﺍ) должны быть таковы, чтобы площади, ограниченные графиком и осью φ и расположенные выше и ниже оси φ, были одинаковыми.
, гдеААﺍ=5, АВ=45, CD=60 (АВ, CD – заданы)
Откуда DDﺍ =44 (град)
2). Отрезок │OF│ делим на 24 равные части. Получим 24 интервала. Из середины каждого интервала проводим ординаты до пересечения с графиком, и полученные точки сносим на ось ординат.
3). На продолжении оси φ влево от начала координат на расстоянии Н=40мм
выбираем полюс интегрирования П, который соединяем лучами с получен- ными точками на оси
. Лучи нумеруем соответственно интервалам (Р1, Р2... – соответствуют интервалам 0-1, 1-2, ...).4). Выбираем систему координат с осями S и φ, параллельно осям
и φ соответственно. По оси φ откладываем такой же отрезок │OF│ и тоже делим его на 24 части. Также нумеруем точки деления. Из этих точек деления восстанавливаем перпендикуляры к оси φ. Затем на строящемся графике перемещения через начало координат проводим прямую, параллельную лучу Р1 на графике,которая при пересечении с перпендикуляром к оси φ, проведенным в точке 1, дает точку S1. Далее через точку S1 проводим прямую, параллельную Р2, и на ее пересечении с перпендикуляром в точке 2 получим точку S2. Соединим полученные точки S1, S2,…,Sn плавной кривой, получим график S=S(f).
Масштабы графиков по координатным осям определяем по формулам:
где h=28 мм – ход толкателя; Н – полюсное расстояние графика аналога скорости.
Истинные значения хода толкателя и аналога скорости получают умножением соответствующих ординат графиков на их масштабы (табл.1)
Таблица 1
| , мм чер | мм | в μs | S, мм чер | S, мм | |
| 1 | 12 | 7,644 | 11,46 | 2 | 1,334 |
| 2 | 25 | 15,925 | 23,88 | 7 | 4,669 |
| 3 | 37 | 23,569 | 35,336 | 15 | 10,005 |
| 4 | 5 | 31,85 | 47,75 | 26 | 17,342 |
| 5 | 32 | 20,384 | 30,56 | 36 | 24,012 |
| 6 | 16 | 10,192 | 15,28 | 42 | 28,014 |
| 7 | 0 | 0 | 0 | 45 | 30,015 |
| 8 | 0 | 0 | 0 | 45 | 30,015 |
| 9 | 0 | 0 | 0 | 45 | 30,015 |
| 10 | 0 | 0 | 0 | 45 | 30,015 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 45 | 30,015 |
| 12 | 0 | 0 | 0 | 45 | 30,015 |
| 13 | 0 | 0 | 0 | 45 | 30,015 |
| 14 | 11 | 7,007 | 10,51 | 43 | 28,681 |
| 15 | 22 | 14,014 | 21,01 | 39 | 26,013 |
| 16 | 34 | 21,658 | 32,47 | 32 | 21,344 |
| 17 | 44 | 28,028 | 42,02 | 23 | 15,341 |
| 18 | 34 | 21,658 | 32,47 | 13 | 8,672 |
| 19 | 22 | 14,014 | 21,01 | 6 | 4,002 |
| 20 | 11 | 7,007 | 10,51 | 2 | 1,334 |
| 21 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 23 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 24 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1.2 Определение основных размеров кулачкового механизма
Для кулачковых механизмов с поступательно движущимся толкателем основными размерами звеньев, определяющими величину угла давления и размеры механизма, являются:
а) минимальный радиус rmin кулачка;
б) смещение (дизаксиал) е – кратчайшее расстояние от оси вращения
кулачка до оси толкателя.
Минимальный радиус rmin кулачка определяется из условия ограничения угла давления. Для любого положения механизма текущий угол давления не должен превышать максимально допустимое значение βadm. Основные размеры кулачкового механизма можно определить графически, решая условие незаклинивание механизма:
Так как дизаксиал е и допускаемое значение βadm заданны, то можно найти rmin (рис.2).
мм – минимальный радиус кулачка.1.3 Построение теоретического профиля кулачка
Построение профиля кулачка проводится методом обращенного движения: всему механизму сообщается вращение вокруг оси кулачка с угловой скоростью – ω, равной и обратнонаправленной угловой скорости ω кулачка.