Файл: Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 303

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

профиля зубцов колеса 2). При профилях, эквидистантных теоре­ тическим, линией зацепления служит кривая РМ (рис. 9.12, б). На этом рисунке изображен геометрический способ определения текущей точки М линии зацепления действительных профилей цевочного зацепления. Представим, что Р' —текущее положение центра цевки в процессе зацепления. Так как Р — мгновенный центр вращения, Р'Р явится нормалью к теоретическим профилям при касании их в Р'. Действительные профили эквидистантны теоретическим, поэтому их точкой касания явится точка М цевки, являющаяся точкой пересечения окружности радиуса гц с нор­ малью Р'Р.

Перейдем к рассмотрению внутреннего цевочного зацепления. В крупногабаритных передачах цевками снабжается большее ко­

лесо, что позволяет отказаться от его долбления. На

рис. 9.13, а

представлены центроиды колес 1 и 2 — окружности

радиусов

гг

и г 2 . Теоретическими профилями являются: а) точка

Р,

жестко

связанная с центроидой 2; б) эпициклоиды Ра

и Рр\

воспроизво­

димые точкой Р в системе Si при перекатывании окружности

г2

по окружности гг (sx жестко связана с колесом / ) . Вместо

теоре­

тических профилей используются окружность

(цевка)

радиуса

гц

и кривые, эквидистантные эпициклоидам Ра

и Р$.

Линией

за­

цепления действительных профилей служит геометрическое место

точек

М; текущая точка М линии зацепления

находится

как

точка

пересечения цевки с линией

Р'Р, где Р' — текущее

поло­

жение

центра цевки (рис. 9.13, б),

определяемое

углом ср2.

Цевочное внутреннее зацепление выполняется также и по другому варианту, по которому цевками снабжается меньшее колесо. Профилями зубцов большего колеса в этом случае яв­ ляются кривые, эквидистантные гипоциклоиде.


ГЛАВА 10

ПЛАНЕТАРНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

10.1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Для получения больших передаточных отношений исполь­ зуется многоступенчатая зубчатая передача (простой ряд), обра­ зуемая как сочетание одноступенчатых зубчатых передач. Одно­

ступенчатая передача состоит из двух зубчатых колес

и'стойки.

На р и с 10.1, а изображена двухступенчатая зубчатая

передача.

В простом ряду валы всех зубчатых колес вращаются в не­ подвижных подшипниках, геометрические оси колес не изменяют в процессе движения свое положение в пространстве. Условимся называть планетарными такие механизмы, в которых геометри­ ческая ось хотя бы одного из колес изменяет свое положение в пространстве. Все планетарные механизмы можно разделить на две группы: планетарные дифференциальные механизмы, имеющие две степени свободы (рис. 10.1, б); планетарные механизмы с одной степенью свободы (рис. 10.1, в). В дальнейшем планетарные диф­ ференциальные механизмы будем называть дифференциальными. В приборостроении дифференциальные механизмы используются как суммирующие для алгебраического суммирования.

Звено Н, несущее на себе подвижные оси колес, называется водилом. Колесо, ось которого в процессе движения изменяет свое положение в неподвижном пространстве, называется сател­ литом; на рис. ЮЛ, б, в сателлитами являются колеса 2 и 3. Центральными называются зубчатые колеса, геометрические оси которых совпадают с основной осью движения (колеса 1 я 4, рис. ЮЛ, б, в).

Простой ряд, дифференциальный и планетарный механизмы, изображенные соответственно на рис. ЮЛ, а, б, в отличаются лишь тем, какое из звеньев выбрано неподвижным. В простом ряду неподвижным помимо стойки является водило Н; в диффе­ ренциальном ряду подвижными являются все колеса и водило; в планетарном ряду неподвижно одно из центральных колес (ко­

лесо /, рис. 10.1, в). Известны и такие

планетарные

механизмы,

в которых подвижными являются оба

центральных

колеса, но

на их движения наложена дополнительная связь. На рис. 10.2, а изображен дифференциальный механизм с подвижными централь-

22 ф. Л. Литвин

337


ными колесами / и і

Изображенный на рис.

10.2, б

механизм

стал планетарным (его

степень свободы стала

равной

единице),

так как центральные колеса / и 3 связаны между собою посред­ ством зубчатых колес 3', 4, 5 и /' . В результате того, что на угло­ вые скорости ( І ) І И Й 3 колес / и 3 наложена связь, дифференциаль­ ный механизм (рис. 10.2, а) утратил одну степень свободы.

В большинстве случаев дифференциальные и планетарные ме­ ханизмы выполняются как зубчатые. В приборостроении при­ меняются и фрикционные планетарные механизмы (см. п. 10.7).

10.2. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ

Передаточное отношение простого ряда (рис. 10.1, а) опреде­ ляется из зависимости

# = $ $ = ( + l ) i L ( _ l ) i i - .

(10.1)

zi

z 2

 

Верхний индекс Н указывает, что ищется передаточное отно­ шение при неподвижном водиле; индексы 41 указывают, что передача движения совершается от колеса 4 к колесу 1; ц3 и i 2 i — передаточные отношения соответственно второй и первой пар колес при неподвижном водиле. Передаточное отношение каждой пары колес выражается через отношение чисел зубцов ведомого и ведущего колес; при этом передаточному отношению приписы­ вается положительный или отрицательный знак в зависимости от того, является ли зацепление колес внешним или внутренним.

При внешнем зацеплении пары колес i"\ = (— 1) , так как

передача движения сопровождается изменением направления вращения колеса / по отношению к колесу 2. При внутреннем

зацеплении пары колес г « = ( + 1 ) — , так как направления вра-

щений колес 3 и 4 совпадают.

Графо-аналитический способ определения передаточного отно­ шения планетарных и дифференциальных механизмов. Такой способ основывается на построении планов скоростей исследуе­ мого механизма. На рис. 10.3, а изображена схема планетарного механизма, а на рис. 10.3, б построен план скоростей. На схеме механизма изображены центроиды колес — те окружности, ко­ торые перекатываются друг по другу без скольжения. Вектор vb изображает скорость точки Ь водила Н; в точке О скорость водила равна нулю. Прямая линия, соединяющая конец вектора Vf, с точ­ кой О, представляет годограф (геометрическое место концов векторов) окружных скоростей точек водила Н, принадлежащих перпендикуляру, опущенному из произвольной точки оси b—b


на'ось

0 (рис. 10.3, а). Очевидно, что

 

 

®н = гпыЩЪн,

(10.2)

где тт

— масштабный коэффициент.

в сложном дви­

Сателлит планетарного механизма участвует

жении: в переносном вращательном вместе с водилом Н вокруг О; в относительном вращательном (по отношению к водилу) вокруг оси Ь—Ь- Мгновенной осью вращения сателлитов 2 и 3 в абсолют­ ном движении является а—а; в точках линии а—а касания са­ теллита 2 и колеса 1 линейная скорость сателлита равна нулю, так как колесо / неподвижно. В произвольной точке сателлита

скорость в

абсолютном

движении

определяется

выражением

 

 

V a 6 c 2 =

v e 2 +

v r 2 =

v e 2 + со2 Я X r2 ,

(10.3)

где ю 2 Я

угловая скорость вращения сателлита вокруг оси Ь—Ъ

водила;

г 2

радиус-вектор

точки

сателлита с

началом на оси

b—b. В точке оси b—b r 2 =

0 и скорость в абсолютном движении

сателлита равна скорости в переносном движении, равна, сле­

довательно, скорости v 6

точки b водила. Соединив на плане

скоростей конец вектора

v 6 с точкой с, получим годограф ско­

ростей точек сателлита, принадлежащих перпендикуляру, опу­

щенному из произвольной точки оси b—b на прямую

а—а. Оче­

видно, что

 

 

G>M =

ffCtg0a,8,

(10.4)

где со2 3 угловая скорость вращения

сателлитов 2

и 3 вокруг

оси а—а. Продолжив прямую линию, соединяющую на плане скоростей конец вектора v& с точкой а, можно найти вектор ско­ рости v c . Этот вектор определяет скорость точки с сателлитов 2 я 3 и одновременно окружную скорость точки с колеса 4. Напомним, что в точке касания центроид скорости в абсолютном движении равны по величине и направлению, а скорость в относительном движении равна нулю. Соединив конец вектора vc с точкой О, по­ лучим годограф скоростей точек колеса 4, принадлежащих пер­ пендикуляру, опущенному из точки линии с на ось О. При этом

« 4 = m<otg#4 -

(10.5)

Для определения передаточного отношения планетарного ме­

ханизма нужно воспользоваться выражением:

 

i l H = = J ± = J g A .

(Ю.6)

Нижние индексы АН я верхний индекс 1 в обозначении і\н указывают, что рассматривается передаточное отношение от центрального колеса 4 к водилу Я при неподвижном центральном колесе / . На рис. 10.3, в представлен графический способ опреде­ ления отношений тангенсов углов -&k (к = Н; 4; 2, 3). Для этого


из точки Р ш проведены линии под углами $ н ,

Ф4 и Ф2 ,3 по отноше­

нию к линии РаР. Тогда окажется, что .

 

л _ t g 0 4 _ Рп

n n 7 ч

Выполненные построения позволяют также определить угловую скорость со2 Я зн сателлитов 2 я 3 по отношению к водилу Н. Приняв во внимание, что отрезки рт я pi пропорциональны угло­ вым скоростям сателлитов в переносном движении (вместе с водилом) и в абсолютном движении, получим, что отрезок ml про­ порционален угловой скорости со2я- Д л я определения со2я нужно воспользоваться выражением

<%/ = co„-g..

(10.8)

На рис. 10.4, а, б изображены схема и план скоростей диффе­ ренциального механизма. Предполагается, что водило Н я ко­ лесо 4 вращаются в противоположных направлениях, а их угло­ вые скорости заданы; требуется найти угловую скорость колеса 1. В точках b и с строим векторы скоростей v 6 и \ с так, чтобы со­ блюсти отношение

 

 

 

 

 

tg ^4

_

Щ .

 

 

V j

и

v„ - векторы

скоростей

в абсолютном движении точек b

и с

сателлитов.

Одновременно

v 6

вектор скорости точки

b

водила,

\ с

— вектор

скорости

точки с колеса 4.

Направления

векторов v 6

и v c

противоположны,

так как колесо

4 я водило

Н

вращаются в противоположных направлениях. Блок сателлитов совершает плоское движение, которое можно свести к вращению вокруг мгновенной оси d—d, параллельной осям О я b — b. На рис. 10.4, б проекцией такой оси является d (см. также рис. 10.4, в);

в точке d скорость сателлитов в абсолютном движении

равна

нулю. Прямая линия, соединяющая

концы векторов v c и v 6 , яв­

ляется годографом скоростей

точек

сателлитов,

принадлежащих

перпендикуляру,

опущенному

из произвольной

точки оси

b—b

на прямую с—с

На этом основании

v a (рис. 10.4, б, в) — вектор

скорости точки а сателлита 2 (и сателлита 3). Одновременно

v a

вектор окружной скорости точки а колеса / и -

 

 

 

он =

пі» tg 0 l f

 

(10.9)

где m w — коэффициент, определяемый масштабом построений. Используя построения рис. 10.4, г, получим

(10.10)