Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования

“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”
Кафедра технической механики
Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу "Техническая механика"

на тему

"Программный механизм"
Выполнил:                                                                                             Руководитель проекта:

студент группы 812602                                  

Кривель Д.В.                                                                                          Сурин В.М.
Минск 2010г.

Содержание
1. Описание работы механизма

    1.1 Схема кинематическая (предварительная)…………..………………..........3

    1.2 Описание работы механизма …………………………………….....….…...4
2. Расчет мощности двигателя……………………………………………………..5
3. Расчет редуктора

    3.1 Кинематический расчет…………………………………………..……….....6

    3.2 Расчет геометрических параметров зубчатой передачи………....………..7

    3.3 Схема кинематическая (уточненная)…………………………………….....9

    3.4 Диаграмма перемещения кнопок…………………………………………..10
4. Подбор подшипников входного вала редуктора……………………………...11
5. Обоснование выбора применяемых материалов……………………….……..12
Литература……………………………………………………………….………...13

  
1.Описание работы механизма

1.1 Схема кинематическая (предварительная)

           

           


           
Описание работы механизма
Программный механизм относится к системам автоматического управления. В основе систем лежит использование механизмов, осуществляющих замыкание и размыкание контактов с разными уже заданными выдержками времени и в заданной последовательности, которая заранее устанавливается программой. В данных механизмах применяется электромеханический способ осуществления требуемой выдержки времени срабатывания контактов.

В данном курсовом проекте программный механизм приводится в действие от электродвигателя постоянного тока серии ДПМ (тип двигателя из условия ДПМ-25) [22]. Валик двигателя соединен с воздушным валиком редуктора через поводковую муфту [2]. Таким образом через трехступенчатый мелкомодульный зубчатый редуктор передает крутящий момент кулачкам[3]. Кулачки, в свою очередь, замыкают микровыключатели [23] (из условия тип микровыключателей МП3) за установленное время цикла.

Распределение передаточных отношений производится с учетом получения минимальных погрешностей. По использованной литературе можно отметить, что погрешность передачи будет тем меньше, чем меньше число ступеней в передаче. Именно тихоходная ступень передачи вносит наибольшую составляющую в общую сумму погрешностей, и, чем больше передаточное отношение тихоходной ступени, тем меньше эта составляющая. Значит, для того, чтобы снизить суммарную погрешность передаче необходимо:

1.      Уменьшить число ступеней

2.      Увеличить передаточное число тихоходной ступени

3.      Повышать точность изготовления и монтажа тихоходной ступени

Валы редуктора [5-9] монтируются в корпус редуктора [1] через отверстия в его стенках. К входному валу штифтам прикреплена шестерня [12] , находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом [13] . Оси всех валов опираются на шарикоподшипники [24] , смонтированные для жесткой посадки в корпус редуктора. От шестерни остальные валы (промежуточные) [6-8] посредством зубчатого зацепления между другими колесами сообщают крутящий момент выходному кулачковому валу. Этот вал несет кулачки [3] . Они имеют определенную форму и определенное положение друг относительно друга, изменение которых влечет изменение программы по установке времени замыкания и размыкания контактов микровыключателей. Микровыключатели объединены в сборочную единицу. Это упрощает их замену и монтаж, а так же позволяет значительно повысить производительность сборочных операций.

2. Мощности двигателя.

Расчет мощности двигателя производиться по следующей формуле:
,
где k=1,1 – коэффициент запаса;  - КПД; .
        Рассчитаем КПД: =_м*_п³*_з=0.97*0.96³*0.99=0.87
Исходя из схемы нашего редуктора, Т=3,89 Н*м.
Тогда
3. Расчет редуктора

3.1. Кинематический расчет
Кинематический расчет произвели из условий минимизации погрешностей передачи.

 Общее передаточное число зубчатого механизма определяем по формуле (2.1):

                                                    (2.1),

где - скорость вращения входного вала, ;

 - скорость вращения выходного вала, . 

                                             =416.6

         Оптимальное число ступеней
n из условия из условия минимизации погрешности передачи определяем по формуле (2.2):
                                            (2.2 );

                                           
n=1.13
Для уменьшения погрешности редуктора можно принять передаточное отношение последних n-1 (двух) ступеней одинаковым и равным 8 (восьми) по величине. Тогда передаточное отношение первой ступени будет равно:

 (2.3)

Таким образом, для рассматриваемого случая проектирования редуктора имеем:
i₁=6,64;
i₂=
i₃= =8

           Обычно в малогабаритных и малонагруженных зубчатых передачах задаются числом зубьев шестерен Z=18-25, но мы назначим число  зубьев шестерен удобное для расчетов и проектирования, и равное Z₁=24, Z₂=156, Z₃= Z₄= 192.




3.2 Расчет геометрических параметров зубчатой передачи
Диаметр делительной окружности шестерен определяем по формуле (2.5):
                                        (2.5);
          где
m – модуль зацепления для быстроходной ступени равный 0.5 мм;

                  -число зубьев первой шестерни, равное 18.
                                        (мм)
            Диаметр делительной окружности ведомых колес определяем по формуле(2.5):
                                         d₂=
mz₂ ,(2.5);
                где - число зубьев второй шестерни, равное 117.
                                         (мм)
            Высоту головки зуба рассчитываем по формуле (2.6):
                                            (2.6),
                где - коэффициент головки зуба, равный 1.
                                           (мм)
            Высоту ножки зуба рассчитываем по формуле (2.7):
                                            (2.7),
               где - коэффициент ножки зуба, равный 0.35 при

                (мм ).
                                            (мм)
            Диаметры окружностей выступов определяем по формуле (2.8):

                                          (2.8), 
             для шестерен:  (мм)
             для ведомых колес: (мм)
           
              Диаметры окружностей  впадин определяем по формуле (2.9):
                                       (2.9),
             для шестерен: (мм)
             для ведомых колес: (мм.)
            Межосевое расстояние определяем по формуле (2.10):

                                        (2.10),

                                        (мм.)
  

 3.3 Схема кинематическая (уточненная)




3.4 Диаграмма перемещения кнопок



                               
                                                            0 с
                                                            9 с
4. Подбор подшипников входного вала редуктора

Диаметры валов исходя из условия минимизации размеров выбираем равными 5мм. Из конструктивных соображений валы будут иметь опоры в виде шарикоконструктивных  наиболее употребительной легкой серии диаметров 2, у которых размер отверстия, сопрягающийся с валом равен  4 мм. Эти подшипники должны торцом своего внутреннего кольца упираться в ступеньку на валу, и поэтому приходится утолщать вал до 6 мм.  Диаметр  входного конца вала I  следует округлить до 4 мм, так как отверстие в муфте, сопрягаемой с валом, имеет диаметр равный 4 мм.
Выбираем шариковые однорядные подшипники по ГОСТ 8338-75 серии №24, с внутренним диаметром 4 мм и внешним 13 мм. Подшипники посадить на валы с посадкой .



5. Обоснование выбора применяемых материалов.
            При выборе материалов деталей  нам  нужно  учитывать  многие факторы, такие как прочность, жесткость, массу конструкции, обрабатываемость,  стоимость и дефицитность материала,  влажность  и температурные условия работы, агрессивность среды,  вид производства, безопасность, эстетичность и другие.

            Для обоснования применяемых материалов определяем величину окружной скорости  быстроходной шестерни по формуле(6.1):

                                               (6.1),

           где  -диаметр делительной окружности шестерни, равный 12 мм;

                   -частота вращения входного вала, равная 2500 (мин).
                                              (м/с).
            При такой окружной скорости для цилиндрических прямозубых колес следует назначить прямозубую передачу 6-7-7-Gf степени точности. Учитывая полученное значение окружной скорости, а также что зубчатые колеса также должны иметь малую массу,  быть  износостойкими, прочными – материал зубчатых колес сталь 40 нормализованная, для которой твердость – 167-217 HB, допускаемое контактное напряжение =460 МПа, напряжение изгиба при постоянной нагрузке =180 МПа. Валы также изготовлены из стали 40, ГОСТ1050-88;

            Учитывая,  что корпус редуктора должен  иметь  малую  массу, быть прочным и находиться в нормальных условиях, он изготовлен из Стали 25 ГОСТ 1050-88.

            Штифты и стопорные кольца изготовлены, соответственно, из стали 40, ГОСТ1050-88 и стали 50ХФА, ГОСТ 14959-69.

            Роль смазочных материалов при работе  механизмов  состоит  в снижении потерь на трение,  уменьшение изнашивания,  а так  же  в предохранении отертых поверхностей от коррозии.  Так как окружная скорость ниже 4 м/с, то в  качестве  смазочного материала зубчатых  колес,    роликовых  подшипников  применяем консистентные (густые) ГОИ-54 (ГОСТ 3276-74) и  ЦИАТИМ 201 (ГОСТ6227-74).

            Выбираем шариковые однорядные подшипники по ГОСТ 8338-75 серии №24, с внутренним диаметром 4 мм и внешним 13 мм. Подшипники посадить на валы с посадкой .



Литература
                        1.Петренко В.В., Сурин В.М. Методическое пособие для курсового проектирования по курсу “Механизмы устройств вычислительных систем” для студентов специальностей “Электронные вычислительные машины”, Минск, МРТИ, 1986 – 18 с.

                        2.Петренко В.В., Сурин В.М. Методическое пособие для курсового проектирования по курсу “Механизмы устройств приборных и вычислительных систем” ч. 1, Минск, МРТИ, 1980 – 43 с.

            3. Элементы приборных устройств. Курсовое проектирование. Под редакцией Тищенко О.Ф., ч. 2, Москва, 1978

                        4. Элементы приборных устройств. Курсовое проектирование. Под редакцией Тищенко О.Ф., ч. 1, Москва, 1978

            5.Петренко В.В., Сурин В.М. “Методическое пособие для курсового проектирования по курсу “Механизмы устройств приборных и вычислительных систем” ч. 2, Минск, МРТИ, 1982 – 53 с.

            6. Атлас конструкций элементов приборных устройств. Под редакцией  О.Ф. Тищенко. –М.: Высшая школа, 1982.ств вычя курсового проектирования по курсу