Программный механизм (стр. 3 из 5)
- Максимальная сила 6 Н.
- Величина зазора 1мм.
- Габариты : диаметр 20 мм, длина 65 мм.
3.2 Расчет храпового колеса
По формуле
(3.2.1)где t – шаг зубьев храпового колеса. По рис.1:
(3.2.2)определим величину модуля храпового колеса.
=1*2/(3.1415*1)0.6.Согласно нормали станкостроения Н22-4 выбираем храповое колесо со следующими параметрами:
- Модуль m=0.6
- Высота зуба h=0.8 мм.
- Угол впадины =55
- Угол головки собачки =50
- Радиусы закруглений впадин зубьев 0.3 мм.
Определим диаметр храпового колеса
(3.2.3) 
=58*0.6=34.8 мм.Диаметр впадин храпового колеса
(3.2.4) 
=34.8-2*0.8=33.2 мм.Шаг зубьев храпового колеса
(3.2.5)t=34.8*3.14.582 мм.
4. Расчет кулачкового механизма
Форма профиля кулачка определяет программу, согласно которой будет происходить движение толкателя. Исходными данными для расчета профиля кулачка являются: ход толкателя Smax=7 мм, который определяет величину перемещения выходного звена (толкателя) и закон движения последнего – линейный.
4.1 Расчет кулачка
Линейный закон перемещения выходного звена может обеспечить кулачок с профилем в виде спирали Архимеда [5]. Радиус-вектор профиля записывается выражением:
(4.1.1)где R – текущий радиус кулачка.
- минимальный радиус кулачка. 
- текущий угол.с – аналог скорости движения толкателя.
В кулачковых механизмах с выходным звеном типа толкатель угол давления , то есть угол между нормалью к профилю кулачка в точке контакта с толкателем и направлением скорости толкателя, должен быть менее 30. Для обеспечения плавности хода толкателя примем
Для исключения резких ударов толкателя о кулачок при завершении программы (одного оборота кулачка) примем рабочий угол кулачка 270Оставшаяся часть будет служить для плавного возврата толкателя в исходное положение. Отсюда определим аналог скорости толкателя:
(4.1.2)с=7/(270*3.1415/180)=1.4875 мм/рад.
Согласно формуле [4]:
(4.1.3)определим минимально допустимый минимальный радиус кулачка:
=16.98 мм.Принимаем
мм.Максимальный радиус:
=20+7=27 мм(4.1.4)По программе, приведенной в приложении со следующими исходными данными:
- Максимальный ход толкателя
=7 мм.- Минимальный радиус
=20 мм.- Угол давления =5.
- Рабочий угол кулачка =270
- Расчетный шаг 10.
Результат расчета приведен в таблице:
Таб.1.
| Угол | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 |
| Радиус | 20.0 | 20.3 | 20.5 | 20.8 | 21.0 | 21.3 | 21.6 | 21.8 | 22.1 | 22.3 | 22.6 | 22.8 |
| Угол | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 | 210 | 220 | 230 |
| Радиус | 23.1 | 23.4 | 23.6 | 23.9 | 24.2 | 24.4 | 24.7 | 24.9 | 25.2 | 25.4 | 25.7 | 26.0 |
| Угол | 240 | 250 | 260 | 270 | 280 | 290 | 300 | 310 | 320 | 330 | 340 | 350 |
| Радиус | 26.2 | 26.5 | 26.7 | 27.0 | 26.1 | 25.2 | 24.4 | 23.5 | 22.6 | 21.8 | 20.9 | 20.0 |
Материал для кулачка выбираем [5] Сталь 50 с закалкой рабочей поверхности токами высокой частоты.
4.2 Расчет цилиндрической пружины толкателя
Цилиндрическая винтовая пружина, работающая на сжатие, служит для обеспечения механического контакта между кулачком и толкателем. Расчет пружины будем производить по изложенной в [5] методике. Исходные данные для расчета:
- Наибольшее давление на толкатель
=5.5 Н.- Наименьшее давление на толкатель
=0.2 =5.5*0.2=1.1 Н.- Рабочий ход пружины =7 мм.
- Ориентировочный наружний диаметр D=7-9 мм.
- Число рабочих циклов не менее 2000*3600сек*6500/22=0.27*
, что соответствует пружине I класса.- Заделка с двух сторон глухая.
- Материал для пружины Сталь У9А.
- Относительный инерционный зазор =0.05-0.25
Сила пружины при максимальной деформации:
- ориентировочное значение:
=5.5/(1-(0.05-0.25))=7.33-5.79 Н.(4.2.1)Наиболее полно нашим требованиям подходит пружина номер 144 ГОСТ 13766-86 [5] со следующими параметрами:
- Сила максимальной деформации пружины
=8.5 Н.- Диаметр проволоки d=0.6 мм.
- Наружний диаметр пружины D=7.5 мм.
- Наибольший прогиб одного витка
=2.152 мм.Предел прочности при растяжении проволоки I класса (таб. 3.28 [5]) пч=2650-3000=2700 МПа.
Максимальное касательное напряжение max=0.3*2700=810 МПа. (Сталь У9А).
Жесткость пружины
=(5.5-1.1)/0.007=640 Н/м(4.2.3)Жесткость одного витка
=8.5/0.002151=3.95*103 Н/м(4.2.4)Число витков:
- рабочих
=3.95*103 /640=6.2(4.2.5)- опорных
-
.- полное
=6.2+2=8.2(4.2.6)Деформация:
- предварительная
=1.1/640=1.7*10-3 м(4.2.7)- рабочая
=5.5/640=8.7*10-3 м(4.2.8)- максимальная
=8.5/640=13.28*10-3 м(4.2.9)Число зашлифованных витков
=1.5.Высота пружины:
- при максимальной деформации
=(8.2+1-1.5)0.6=4.62 мм(4.2.10)- в свободном состоянии
=4.62+13.28=17.9 мм(4.2.11)- при предварительной деформации
=17.9-1.7=16.2 мм(4.2.12)- при рабочей деформации
=17.9-8.7=9.2 мм(4.2.13)Средний диаметр пружины
=7.5-0.6=6.9 мм(4.2.14)Отношение высоты в свободном состоянии к среднему диаметру и предельное значение этого параметра
=17.9/6.9=2.5(4.2.15) 
=5.24>2.5 – условие устойчивости выполняется.Индекс пружины
=6.9/0.6=11.6(4.2.16)Коэффициент кривизны витка
k=
=(4*11.6-1)/(4*11.6-4)+0.615/11.6=1.124(4.2.17)Расчетное касательное напряжение
=(8*1.124*8.5*6.9*10-3)/(3.14*0.63)=777.8*106 Па (4.2.18)Проверка прочности: 777.8Мпа<810 МПа.
Шаг пружины
=2.152+0.6=2.752 мм(4.2.19)Длина развернутой проволоки
=3.14*6.9*8.2=177.7 мм(4.2.20)Плотность стали
=7.8 г/см3.Масса пружины
=0.785*0.063*177.7*7.8=3.9 г (4.2.21)Объем, занимаемый пружиной
=0.785*0.75*0.1622=0.93 см3=930 мм3(4.2.22)4.3 Расчет толкателя. Определение реакций опор толкателя