Министерство образования Российской Федерации

Саратовский Государственный Технический Университет

Кафедра «Приборостроения»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по

«Теории расчетов

и проектированию приборов и систем»

на тему:

«Модернизация программного механизма»

Выполнил:

студент ФЭТиП

группы ПБС-31

Акмаев А.

Проверил:

Черепанов Д.В.

Саратов 2002

Содержание

Аннотация

Введение

1. Описание конструкции, принципа действия и работы прибора

2. Расчет и конструирование кулачкового механизма

   1. Расчет профиля кулачка

      1. Определение начального радиуса кулачка

      2. Определение профиля кулачка

   2. Силовой расчет кулачкового механизма

   3. Расчет цилиндрической пружины толкателя

   4. Расчет толкателя

3 Расчет храпового механизма

3.1 Расчет храповика

3.2 Расчет храпового колеса на прочность

3.3 Расчет толкающей собачки

3.4 Расчет стопорной собачки

4 Расчет червячного механизма

4.1 Кинематический расчет червячной передачи

4.2 Расчет модуля червячной передачи

4.3 Расчет червячной передачи

4.3.1 Исходные данные

4.3.2 Расчет геометрических параметров

4.4 Точность червячной передачи

4.5 Силовой расчет червячной передачи

4.6 Расчет зубьев на контактную прочность

4.7 Расчет зубьев червячного колеса на изгиб

4.8 КПД зубьев червячной передачи

5 Расчет контактной пары

6 Расчет валов и опор

6.1 Расчет вторичного вала но прочность

6.2 Расчет первичного вала но прочность

6.3 Выбор и расчет шарикоподшипников

Выводы

Литература

Заключение

Приложение

Аннотация

В данной пояснительной записке к курсовому проекту на тему "Программный механизм" приведен расчет такого устройства, как программный механизм. Рассчитаны его основные узлы и конструкция прибора. Расчет велся на основе соответствующей литературы, а также с активным применением вычислительной техники - все численные значения, приведенные в пояснительной записке, получены при использовании программного обеспечения, значительно упрощающего процесс расчета. В качестве примера в приложении приведена программа расчета профиля кулачка, написанная на языке программирования Паскаль.

Основной целью данного курсового проекта является ознакомление с основными приемами проектирования гироскопических устройств, а также, в частности, с конструктивными особенностями, принципом работы и т.д. последних.

Введение

В системах автоматического управления часто используются механизмы, которые позволяют осуществлять замыкания и размыкания различных контактов с заданной выдержкой времени и в определенной последовательности, соответствующей заранее установленной программе, которая по мере надобности также может изменяться.

Программный механизм, расчет которого приведен в пояснительной записке, является основным узлом арретирующих устройств. Арретирующие устройства обеспечивают жесткую фиксацию подвижных узлов гироприбора относительно друг друга, а также корпуса прибора.

Поэтому все параметры, характеризующие арретирующее устройство, определяются именно программным механизмом. Такими параметрами являются:

- Время арретирования и разарретирования.

- Точность арретирования.

К этим параметрам зачастую предъявляются весьма жесткие требования. Поэтому они являются определяющими при расчете конструкции арретирующего устройства, и программного механизма, в частности.

Т.к. главным элементом в нашем программном механизме является кулачок, то по мере надобности программа может изменяться путем изменения профиля кулачка (для этого требуется произвести перерасчет начального радиуса кулачка и всех параметров толкателя). В данных механизмах применяется электромеханический способ осуществления требуемой выдержки времени срабатывания контактов. При этом используются синхронные электродвигатели или двигатели постоянного тока, имеющие регулятор скорости.

1. Описание конструкции, принципа действия и работы прибора

Программный механизм является электромеханической системой, предназначенной для обеспечения поступательного движения толкателя (выходного звена) по определенному закону (программе) за счет профиля кулачка, выполненного по определенной программе.

Программный механизм состоит из шагового электродвигателя, привода кинематической передачи и кулачкового механизма. Толкатель кулачкового механизма соединяется с исполнительным элементом системы управления движением летательного аппарата.

Входной величиной программного механизма является число импульсов, подаваемых на шаговый электродвигатель, выполненный из электромагнита, храпового колеса, толкающей и стопорной собачек, а выходной - прямолинейное перемещение толкателя по заданной программе.

При подаче импульсов на электромагнит шагового механизма, движение от якоря, жестко связанного с толкающей собачкой, передается на храповик, затем через червячную передачу передается на выходной вал с кулачком и к толкателю. Стопорная собачка предохраняет храповик от поворота в обратную сторону при возвращении якоря в исходное положение (при отсутствии импульса). Пружина обеспечивает силовое замыкание кулачка и толкателя между собой.

Контактные группы служат для выключения электромагнита при отработке программы, а также для коммутации других электрических цепей управления.

Кинематическая схема программного механизма приведена в приложении.

Исходные данные

Частота импульсов20 Гц.

Цена оборота кулачка6500 импульсов/оборот.

Ход толкателя5 мм.

Наибольшее давление на толкатель6 Н.

ПрограммаЛинейная

Условия эксплуатации прибора

Температурный режим ± 40°С.

Линейные перегрузки 4 ед.

Амплитуда и частота колебаний ЛА 0,02-0,04 мм, 500 Гц.

Смазка механизма - разовая, консистентными маслами.

Срок службы - не менее 2000 ч.

2. Расчет и конструирования кулачкового механизма

2.1 Расчет профиля кулачка

Исходные данные:

1. Ход толкателя – 5 мм;

Рис.1 Кинематическая схема кулачкового механизма.

Закон движения функция sin для от 0⁰ до 90⁰.

1. Определение начального радиуса кулачка

Радиус-вектор, описывающий профиль кулачка, определяется по формуле: ,

где - начальный минимальный радиус, который выбирается конструктивно, но от него зависит угол давления .

- закон изменения хода толкателя от угла поворота толкателя .

Т.к. в данном механизме необходимо обеспечить движение толкателя с постоянной скоростью (программа - линейная), то используем кулачок с профилем спирали Архимеда. Для нашего случая рабочего кулачка выбираем рабочий угол 360⁰, значит:

, [2](1)

На рис.1 - угол, по которому изменяется радиус кулачка; ;

- угол давления толкателя.

Для кулачков центрального действия принимаем равным .

Так как ход толкателя , то значение R и необходимо выбирать из расчета

(2)

примем мм, и угол по которому изменяется радиус кулачка , тогда угол давления толкателя на кулачек

(3)

(4)

условие выполняется

1. Определение профиля кулачка

Рабочий угол кулачка равный и .

(5)

Далее по данным таблицы построим профиль кулачка.

Таблица 1

0	18		95	20,01		190	21,68		285	22,73
5	18,10		100	20,11		195	21,75		290	22,76
10	18,21		105	20,21		200	21,83		295	22,8
15	18,32		110	20,3		205	21,89		300	22,82
20	18,43		115	20,4		210	21,96		305	22,85
25	18,54		120	20,5		215	22,03		310	22,88
30	18,65		125	20,59		220	22,09		315	22,9
35	18,76		130	20,68		225	22,15		320	22,92
40	18,86		135	20,77		230	22,21		325	22,94
45	18,97		140	20,86		235	22,27		330	22,95
50	19,08		145	20,95		240	22,33		335	22,97
55	19,18		150	21,04		245	22,38		340	22,98
60	19,29		155	21,12		250	22,43		345	22,98
65	19,39		160	21,21		255	22,48		350	22,99
70	19,5		165	21,29		260	22,53		355	22,99
75	19,6		170	21,37		265	22,57		360	23
80	19,71		175	21,45		270	22,61
85	19,81		180	21,53		275	22,66
90	19,91		185	21,61		280	22,69

R_min=18 мм, R_max=26 мм.

1. Силовой расчет кулачкового механизма

Раскладываем силу нормального давления P на Р₁ и Р₂.