Проектирование рычажного механизма поршневого компрессора

    1.5.5. “Жесткий рычаг” Жуковского 

    Определяем  погрешность расчетов:

2. Проектирование планетарной передачи 

    Планетарной зубчатой передачей называют механизм для передачи и преобразования вращательного движения, содержащий зубчатые  колеса с перемещающейся в пространстве осью вращения хотя бы одного из них. 

    2.1 Определение передаточного  отношения аналитическим способом 

Вычисляем величину U_пл по формуле:

Для расчета дан редуктор Давида. При неподвижном солнечном колесе 1 с числом зубьев Z₁ и ведущем водиле Н передаточное отношение определится по формуле: , откуда следует, что наибольшему передаточному отношению соответствует наименьшая разность . Это возможно при и . Принимая и получим:

. Отсюда видно, что:  , тогда , , .

    Определим передаточное отношение при найденных числах зубьев:

    Определим отклонение от заданного передаточного  отношения: .

    Данное  значение погрешности не превышает 3%, что является допустимым.

    2.2. Определение передаточного отношения планетарной передачи графо-аналитическим методом 

    В основу метода графического определения передаточного отношения планетарной передачи положен треугольный  закон распределения окружных скоростей точек вращающегося звена. Еcли известна скорость какой-либо точки звена, вращающегося относительно неподвижного шарнира с угловой скоростью ,  то скорости  остальных точек звена определяются прямой, соединяющей точку неподвижного шарнира и конец вектора скорости данной точки. Определяются делительные диаметры колес передачи d=mz из расчета, что все колеса имеют одинаковый модуль (m=4) и нарезаны без смещения:

     , .

    Выбираем  значение масштаба: .

    Проводим  вспомогательную вертикаль, на которую  будем проектировать точки центров колеса и сателлитов, а также, точки контакта. Задаемся произвольной величиной скорости точки, являющейся осью вращения сателлита и одновременно принадлежащей водилу H. Проводим линию распределения скоростей ЭпV_H для точек водила, которая пройдет через точку О₁ и конец вектора . Тогда линия ЭпV₂ = ЭпV₃ распределения скоростей сателлита 2 и 3 пройдут через конец вектора и точку , в результате чего получим след . Теперь, проведя из точки О₁ через точку прямую, получим эпюру распределения скоростей ЭпV₄.

    Построенные линии ЭпV_H и ЭпV₄ распределения скоростей для солнечного колеса и водила соответственно определяют величины углов Θ_H Θ₄ для ведущего и ведомого звеньев. Тогда величина передаточного соотношения может быть определена отношениями:

     .

    Определи  величину погрешности: .

3. Проектирование кулачкового механизма 

    3.1 Определение минимального  начального радиуса  и эксцентриситета  кулачка 

    Кулачок – звено механизма, имеющее элемент  высшей пары в виде поверхности переменной кривизны.

    Толкатель – звено кулачкового механизма, взаимодействующее с рабочей поверхностью кулачка своим наконечником, и совершающее поступательное или вращательное движение.

    Кулачковый  механизм – механизм, в состав которого входит кулачок. Он может быть плоским или пространственным. Замыкание в высшей паре может быть силовым (пружина, вес толкателя) или геометрическим.

    Для получения кулачкового механизма  наименьших размеров необходимо определить минимальный радиус кулачка, для которого угол давления не превышает допустимого значения ά≤[ά_доп]. Эта задача решается графо - аналитическим путем построения вспомогательной диаграммы, отражающей зависимость смещения толкателя S от аналога скорости V  толкателя: S = f(V_q).

    При проектировании механизма с роликовым толкателем возвратно - поступательного движения вспомогательную диаграмму получают путем графического исключения параметра φ из законов S=f(φ)  и V_q =f(φ). При этом необходимо, чтобы масштабы скорости V_q и перемещения S были одинаковыми.

    Чтобы привести масштаб графика скорости V_q к масштабу перемещения S, через точку на продолжении оси абсцисс диаграммы перемещения проводят  вспомогательную  линию  под углом γ, величина которого определяется по формуле: γ=arctg (M_S/M_V). M_S и M_V – это масштабы графика перемещения толкателя м/мм и его скоростей м/мм. Так, как по нашему построению эти масштабы между собой равны, (M_S=M_V= 0,00016 м/мм) то угол γ = 45°. Значение углов указываем с учетом, что масштаб М_φ= 2 (град/мм).

    При проектировании реверсивного кулачкового  механизма, т.е. допускающего изменение  направления вращения кулачка, для  определения минимального начального радиуса кулачка к вспомогательной диаграмме S=f(V_q) проводят правую и левую касательные под заданным максимально допустимым углом давления  [ά_доп]=30° (углы  давления  откладываются от вертикали). Полученная таким образом на пересечении касательных точка О₀ будет центром ( )_. В зависимости от своего положения относительно главной (“нулевой”) вертикали в плоскости, знак эксцентриситета может быть как положительным, так и отрицательным. В нашем случае по построению он будет с отрицательным знаком (e_натур =-e*M_S=-22,25*0,00016=-3,56 (мм)). Данный факт повлияет на способ построения профиля кулачка. 

    3.2 Построение профиля  дискового кулачкового  механизма 

    Для построения центрового профиля кулачка используют метод обращенного движения: условно всему механизму сообщают вращение вокруг оси кулачка с угловой скоростью –ώ, равной по абсолютной величине угловой скорости ώ кулачка, но противоположно направленной (т.к. эксцентриситет отрицательный). Кулачок при этом останавливается, а стойка, ранее неподвижная, и вместе с ней толкатель, начинают вращаться в противоположную сторону истинного направления движения кулачка и смещаться на необходимую величину.

    Принимаем за положительное направление вращения кулачка направление по часовой стрелке. Вычисляем масштаб М = 0,003 (м/мм), .

    Конструктивный  профиль кулачка эквидистантен  центровому: его точки отстоят от центрового профиля на расстоянии, равном радиусу ролика.

     .

    Конструктивный  профиль строят как внутреннюю огибающую к окружностям радиусом ролика, центры которых расположены на центровом профиле кулачка. По измеренным фактическим углам давления строят график зависимости ά=f(φ). Принимаем масштаб М_φ= 2 (град/мм) и М_ά=2(град/мм). Проверяем выполнение условия отсутствие заклинивания:

    -[ά_доп] ≤ ά ≤ [ά_доп], где [ά_доп] = 30°.  

    Литература 

1. Теория  механизмов и машин: методические рекомендации по курсовому проектированию/ сост.: С.Ф. Яцун, Б.В. Лушников, В.Я. Мищенко; Курск. гос. техн. ун-т, Курск, 2007. 71 с.
2. Проектирование планетарных зубчатых механизмов: Методические рекомендации к курсовому проектированию по теории механизмов и машин/ Курск. гос. техн. ун.-т; Сост. Б.В.Лушников. Курск, 2001. 22 с.
3. Проектирование кулачкового механизма с прямолинейно движущимся роликовым толкателем с применением ЭВМ: Методические рекомендации к курсовому проектированию по теории механизмов и машин/ Курск. гос. техн. ун.-т; Сост. Б.В.Лушников. Курск, 1997. 29 с.
4. Теория механизмов и машин. Под ред. В.А.Гавриленко.- М.: Высш. шк. 1973.