q
- угол поворота
q
q
r cos |
(8) |
r sin |
(9) |
В случае тангенсного механизма эти характеристики имеют вид
|
|
|
|
|
|
|
(q) |
l |
tg |
|
|
|
|
|
|
(10) |
|
|
|
|
||||||||
q |
|
- угол поворота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
cos2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2l |
tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(12) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
cos2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Для кривошипно-ползунного механизма функция положения |
|
|
(q) и |
||||||||||||||||||||||||
первая передаточная характеристика имеют вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
(q) r |
cos |
|
|
l 2 |
(r sin |
l |
0 |
)2 ) |
|
(13) |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
r sin |
|
cos |
|
(r |
sin |
l0 ) |
|
(14) |
|
||||||||||||||
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
l 2 |
|
(r |
sin |
l |
|
)2 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Вторая передаточная функция представляет производную от |
(q) |
||||||||||||||||||||||||||
для такого механизма: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
( |
|
sin )(r |
sin |
l |
0 |
) |
cos2 |
r |
|
|
l 2 |
(r sin |
l |
0 |
)2 |
|
|||||||||
|
|
r cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l 2 |
|
(r |
sin |
l |
0 |
)2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos (r sin |
l0 ) |
|
|
(r sin |
|
) |
l0 |
|
|
r cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
l 2 |
(r sin |
l ) 2 |
||||||||
|
|
|
(15) |
||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
l 2 |
(r |
sin |
l |
0 |
) 2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для большинства рычажных и кулачковых механизмов функции положения и передаточные характеристики являются нелинейными функциями поэтому эти механизмы используют в качестве исполнительных. Для цилиндрических зубчатых передач и фрикционных механизмов функция положения и передаточные характеристики q и q являются наоборот
линейными функциями. Поэтому эти механизмы используются часто в промежуточных звеньях. Для фрикционных и зубчатых
механизмов функция положения |
(q) равна |
|
(q) a |
b |
(16) |
a,b - постоянные; где q
- угол поворота, равный 
t . Первая и вторая передаточная функции равны
|
q |
|
a |
i 1 |
(17) |
|
|
|
12 |
|
|
|
|
a |
0 |
|
(18) |
|
|
|
|
|
|
Кинематический расчет таких механизмов включает |
|||||
определение передаточного отношения i12 |
и нахождения |
||||
передаточного числа U |
max i12 , i21 |
. Для фрикционных передач |
|||
передаточное отношение с учетом упругого скольжения равно
1 |
|
Д2 |
|
, |
(19) |
|
i12 |
|
|
|
|
||
|
|
Д |
|
|||
2 |
|
2 |
|
|
||
где
1.01 1.03 - коэффициент, учитывающий скольжение и зависящий от модуля упругости материала, шероховатости поверхности, наличия смазки и условий эксплуатации;
Д1 и Д2 -диаметры ведомого и ведущего дисков; |
|
1 и 2 - угловые скорости вращения этих дисков. |
|
В зубчатых передачах роль диаметров |
фрикционных |
катков играют диаметры d1 и d2 так называемых начальных окружностей находящихся в зацеплении зубчатых колес. Точки
касания |
этих окружностей |
имеют |
одинаковую |
скорость |
|||||||
U |
1 r1 |
2 r2 . Тогда передаточное |
отношение |
зубчатой |
|||||||
передачи, состоящей из двух колес, равно: |
|
|
|
|
|||||||
|
|
i12 |
1 |
|
r2 |
|
d2 |
|
z2 |
, |
(20) |
|
|
|
|
r1 |
d1 |
|
|||||
|
|
|
2 |
|
|
z1 |
|
||||
где знак минус относится к внешнему, а знак плюс – к внутреннему зацеплению; z1 и z2 - число зубьев второго и
первого колес.
Таким же образом определяется передаточное отношение для конической зубчатой передачи. Для червячной передачи передаточное отношение i12 равно /3/:
1 |
|
z2 |
(21) |
|
i12 |
|
|
|
|
|
|
z1 |
||
2 |
|
|
||
где z2 - число зубьев колеса; z1 - число заходов червяка.
В многоступенчатой цилиндрической зубчатой передаче с последовательным соединением зубчатых колес (рис. 6) передаточное отношение равно:
i |
1 |
i |
i |
|
i ... i |
|
( 1)k |
zn |
, |
(22) |
|
23 |
n 1,2 |
|
|||||||
1n |
|
12 |
|
34 |
|
z1 |
|
|
||
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
где k- число пар сопряжения колес внешнего касания
(зацепления); zn - |
число зубьев последнего n |
|
– го колеса; z1 - |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
число зубьев первого колеса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
Z1 |
|
|
Z2 |
|
Z3 |
|
Z4 |
|
|
Zn-1 |
Zn |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6
Промежуточные колеса не влияют на величину передаточного отношения и получили название передаточных. Назначение паразитных колес сводится к изменению направления вращения ведомого звена механизма, а также к уменьшению габаритов последнего при значительных массовых расстояниях. Для механизмов со ступенчатым соединением колес (рис. 7) на каждом промежуточном валу закреплено по два колеса, а на ведущем и ведомом валах – по одному. Передаточное отношение такого механизма с учетом того, что
2 |
2 |
и |
3 |
3 |
определяется выражением: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
z2 |
z3 |
z4 |
|
|
|
|
|
i14 |
|
i14 |
i14 |
i14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z1 |
z2 |
z2 |
|||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||
Z2 Z1
Z3 |
Z2' |
|
|
Z3' |
Z4 |
Рис. 7
Или в общем случае n – колес:
i |
( 1)k |
z2 |
z3 |
z4 ... zn |
, |
(23) |
|
|
|
||||
1n |
|
z1 |
z2 |
z3...zn 1 |
|
|
|
|
|
|
|||
где k – число пар |
сопряженных колес внешнего |
касания |
||||
(зацепления); z1, z2 , z3...zn - число зубьев соответствующих колес.
Рассмотренное соединение колес позволит реализовать большое передаточное отношение.
3. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИИ ПЕРЕДАЧИ И ЕЕ ДЕТАЛЕЙ
3.1 Фрикционные передачи
Фрикционные передачи роликами осуществляют передачу движения между параллельными и пересекающимися валами. Сила трения возникает на образующей роликов (рис. 2.а) или на их торцовых поверхностях (рис. 2.б).