Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Теория механизмов и машин Методы изготовления зубчатых колес Конические зубчатые передачи Трение в кинематических парах Коэффициент полезного действия (КПД) Повышение надежности машин

Теория машин и механизмов

Спироидные передачи

Спироидные передачи по внешнему виду похожи на гипоидные, имеющие большой угол наклона и малое число зубьев ведущего колеса. Ведущим звеном спироидной передачи является спироидный конический червяк с постоянным шагом и углом наклона боковой поверхности витка (винтовые зубья). Е –– смещение конического червяка относительно оси ведомого колеса (рис. 44).

По кинематике зацепления спироидные передачи аналогичны червячным: они также имеют значительное число зубьев в одновременном зацеплении и поэтому могут передавать большие крутящие моменты по сравнению с передачами других видов.

С помощью осевого перемещения червяка в спироидных передачах можно регулировать боковой зазор между зубьями колеса и червяка, а также компенсировать износ зубьев в процессе эксплуатации передачи. Передача дает возможность достигать передаточного отношения 300:1 и больше. С увеличением передаточного числа и смещения конического червяка КПД спироидной передачи уменьшается. При передаточном числе до 25:1 КПД спироидных передач то же, что у червячных передач. В пределах передаточных чисел ниже 25 КПД спироидных передач заметно возрастает. Вследствие небольшого межосевого расстояния между колесом и червяком корпус спироидной передачи может быть очень компактным.

Рис. 44. Схематическое изображение спироидной передачи

По кинематике зацепления спироидные передачи аналогичны червячным: они также имеют значительное число зубьев в одновременном зацеплении и поэтому могут передавать большие крутящие моменты по сравнению с передачами других видов.

С помощью осевого перемещения червяка в спироидных передачах можно регулировать боковой зазор между зубьями колеса и червяка, а также компенсировать износ зубьев в процессе эксплуатации передачи. Передача дает возможность достигать передаточного отношения 300:1 и больше. С увеличением передаточного числа и смещения конического червяка КПД спироидной передачи уменьшается. При передаточном числе до 25:1 КПД спироидных передач то же, что у червячных передач. В пределах передаточных чисел ниже 25 КПД спироидных передач заметно возрастает. Вследствие небольшого межосевого расстояния между колесом и червяком корпус спироидной передачи может быть очень компактным.

Спироидные передачи целесообразно применять в тех случаях, когда требуется получить высокую точность деления, беззазорное зацепление, а также большие передаточные числа в одной паре колес.

Спироидные передачи являются малораспространенными.

Эвольвентно-конические колеса

Можно различать два типа конических эвольвентных зубчатых передач:

1) передачи, составленные из двух конических колес, у которых в сечениях сферы с боковыми поверхностями зубьев можно обнаружить сферическую эвольвенту (рис. 45);

2) передачи, составленные из эвольвентно-конического колеса, у которого в каждом сечении, перпендикулярном к оси колеса, профиль зуба очерчен по плоской эвольвенте, и из цилиндрического обыкновенного эвольвентного колеса.



а)

б)

Рис. 45. Образование эвольвентно-конической поверхности:

  а) образование эвольвенты; б) параметры эвольвенты

Эвольвентное коническое колесо для передачи первого типа (сферическое) показано на рис. 45. Достаточно одного беглого взгляда на рис. 45, чтобы сразу обнаружить на сфере уже знакомые элементы геометрии эвольвентной плоской передачи. Эго сходство говорит о том, что обыкновенная плоская эвольвентная зубчатая передача является лишь частным случаем конической, сферическо-эвольвентной передачи, когда при бесконечно большом увеличении радиуса Rсф сферы последняя вырождается в плоскость. Само собой разумеется, что геометрия конической эвольвентно-сферической передачи будет более общей, т.е. при некоторых частных значениях параметров она приведет к знакомым расчетным уравнениям, применяемым при проектировании эвольвентной конической зубчатой передачи. Таким образом, все приемы, используемые при проектировании цилиндрических эвольвентных передач, могут быть вполне применены и для конических эвольвентно-сферических передач и, в частности, можно регулировать межосевой угол (соответственно межцентровому расстоянию в цилиндрической передаче) при заданной сумме чисел зубьев, что очень ценно и полезно, например, при проектировании конических планетарных зубчатых механизмов (дифференциалов).

Для зубонарезания этих конических колес необходимо применять инструмент с профильным углом зуба, что приводит к быстрому износу режущей кромки инструмента. Поэтому эвольвентно-сферические передачи не получили до сих пор широкое применение.

Другое положение вещей имеет место в отношении эвольвентно-конических колес, входящих в состав конических передач второго типа. Последние получили применение, например, для зубчатых вариаторов, т.е. для зубчатых механизмов, способных менять (переключать) передаточное отношение под нагрузкой.

Эвольвентно-конические колеса изготовляются методом огибания реечным инструментом. Применение долбяка исключено, так как в этом случае коническое колесо получается неэвольвентным.

При зубонарезании цилиндрического эвольвентного колеса поступательно-возвратное движение реечного инструмента происходит таким образом, что средняя плоскость исходного контура инструмента перемещалась параллельно станочно-поллоидной плоскости или же (при нарезании колес с равноделенным шагом) обе плоскости сливались. При нарезании эвольвентно-конического колеса плоскость перемещается относительно станочно-поллоидной плоскости под некоторым углом (т.е. пересекает ее). Это обусловливает получение у нарезаемого колеса поверхности впадин конической формы. Такие условия станочного зацепления неизбежно приведут к тому, что в каждом сечении, перпендикулярном к оси нарезаемого колеса, расстояние между средней прямой исходного контура инструмента и делительной окружностью колеса будет переменным. Это равносильно тому, что в каждом сечении, перпендикулярном к оси колеса, обеспечиваются условия для нарезания эвольвентного колеса при различном коэффициенте смещения, изменяющемся по закону прямой линии вдоль обода колеса, а профили зубьев его во всех сечениях будут очерчены по эвольвенте.

Разработкой именно передач с использованием эвольвентно-конических колес занималась кафедра технической механики нашего университета.

На основе всего, сказанного выше, можно сказать, что у этих типов зубчатых передач большое будущее. Это обусловлено тем, что эти передачи предоставляют большие возможности при конструировании тех или иных механизмов благодаря их разнообразным свойствам. Т.е. при конструировании механизма с теми или иными заданными параметрами, можно подобрать передачу, которая будет наиболее соответствовать этим требованиям.

Статическая и динамическая балансировка роторов Развитие техники характеризуется повышением мощности агрегатов и расширением класса быстроходных машин, что обуславливает возрастание их динамической нагруженности и увеличения влияния колебательных явлений на их работу. Именно вибрационное состояние во многом определяет ресурс и надежность машины, интенсивность и характер износа подшипников, точность выполнения заданного технологического процесса и т.п. Вибрация оказывает вредное влияние на организм человека, возникающие при работе машин резонансные явления могут служить причиной серьезных поломок и аварий. В связи с этим проблема снижения уровня вибраций машин приобретает первостепенное значение.

Динамическая балансировка Роторы, размеры которых вдоль оси вращения значительны, требуют динамической балансировки, так как главный момент дисбалансов таких роторов будет существенным. Поэтому неуравновешенность будет выражаться не только главным вектором дисбалансов или двумя скрещивающимися векторами дисбалансов, т.е. будет динамической.

Виброизоляция и виброзащита Создание высокопроизводительных машин и скоростных транспортных средств, форсированных по мощностям, нагрузкам и другим рабочим характеристикам, неизбежно приводит к увеличению интенсивности и расширению спектра вибрационных и виброакустических полей. Этому способствует также широкое использование в промышленности и строительстве новых высоко эффективных машин, работающих на основе вибрационных и виброударных процессов

Эффективность виброзащиты Под эффективностью виброзащиты понимается степень реализации виброзащитным устройством целей виброзащиты.

Одноосное сжатие также относится к рассматриваемому классу напряженных состояний и возникает, в частности, при чистом изгибе
и сжатии однородного стержня (рис. 1.20, д).

Рисунок 1.20

Рисунок 1.21

Рисунок 1.22

К третьему классу относятся так называемые смешанные напряженные состояния, в которых наибольшее и наименьшее из главных напряжений имеют разные знаки. Напряжение  может быть положительным, так и отрицательным. Круговые диаграммы напряженных состояний этого класса располагаются в средней части плоскости ,  (рис.1.21). Смешанное трехосное напряженное состояние возникает, например, при нагружении толстостенного цилиндра внутренним давлением (рис. 1.22, а). Для изгибаемого и одновременно закручиваемого бруса характерно возникновение двухосного смешанного напряженного состояния (рис. 1.22, б). Чистый сдвиг также представляет собой смешанное двухосное напряженное состояние (рис. 1.22, в).

Контрольные вопросы

1. На какие классы делится напряженное состояние в точке в зависимости от знака главных напряжений?

2. Что такое чистое трехосное растяжение? Где и при каких условиях оно может возникнуть? Что представляют собой круги Мора?

3. В какой детали возникает объемное напряженное состояние, когда два главных напряжения равны, но отличны от третьего? Сколькими кругами Мора изображается напряженное состояние?

4. Какое напряженное состояние в точке возникает в быстро вращающемся диске постоянной толщины? Как изображаются круги Мора?

5. Какое напряженное состояние в точке возникает в сферическом сосуде при внутреннем давлении? Как это отражается кругами Мора?

6. Как достигнуть чистого трехосного сжатия?

7. В каких деталях возникает неравномерное трехосное сжатие?

8. Приведите пример элемента конструкции, испытывающей смешанное трехосное напряженное состояние. Как выглядят круги Мора?

9. Какое напряженное состояние представляет собой чистый сдвиг?

Основные допущения в сопромате. Из-за сложности задачи расчета элементов конструкции в сопромате принимаются упрощающие допущения относительных свойств материала, нагрузок, характера взаимодействия детали и нагрузок. Материал тела имеет сплошное (непрерывное) строение. (Структура мелкозернистая: бетон, дерево, металл, камень, а размеры реальных деталей во много раз больше межатомных расстояний). Материал детали однороден, т.е. обладает во всех точках одинаковыми свойствами ( металл – более высокая однородность, чем у бетона – включения из камней, древесины – сучки - , пластмасс – свойства смол и наполнителей разные – тем не менее расчеты дают удовлетворительные результаты)


Расчет напряжений и перемещений при сложной деформации