Перспективными , особенно для станков с ЧПУ , являются линейные ЭД , применение которых позволит исключить все названые виды передач.

Тяговые устройства привода подачи.

Передача винт–гайка качения обладает свойствами , позволяющими применять её как для привода подач без отсчета перемещений (универсальные МРС, силовые столы агрегатных станков) , так и в приводах подач и позиционирования станков с ЧПУ.

Для ПВ–ГК характерны, —

• высокий КПД (0,8...0,9);

• небольшое различие между силами трения движения и покоя

• изначальное влияние частоты вращения винта на силу трения в механизме;

• полное отсутствие осевого зазора.

Недостатки : высокая стоимость , пониженное демпфирование , отсутствие самоторможения.

Устройство и размеры передачи. ПВ–ГК состоит из винта 1 , гайки 2 , шариков 3 и устройств для возврата шариков.

Обычно применяют передачи с наиболее технологичным полукруглым профилем резьбы : r_в = r_г (1,03...1,05) r₁ – для снижения контактных напряжений.

Размеры элементов ПВ–ГК стандартизованы (ГОСТ 25329–82).

Расчет передачи винт–гайка качения (В–ГК).

Исходные данные и цель расчета.

ПВ–ГК выходит из строя в результате , —

• усталостного разрушения поверхностных слоёв шариков , гайки и винта;

• потери устойчивости винта;

• износа элементов передачи и снижения точности.

Возможные причины, —

• слишком большая нагрузка на винт;

• низкая расчетная долговечность;

• значительный относительный перекос В и Г;

• неудовлетворительная защита от загрязнений.

Цель расчета ПВ–ГК состоит в определении номинального диаметра винта d₀ и в подборе по каталогу такой передачи, которая удовлетворяла бы всем требованиям работоспособности.

Исходные данные , —

• длина винта, наибольшая расчетная длина;

• способ установки на опорах;

• ряд значений осевой нагрузки, которые определяются для различных операций, выполняемых на МРС;

• ряд частот вращения В(г).

Можно исходить из величины крутящего момента на ходовом винте

М = М_д * / где:

М_д – крутящий момент на валу ЭД;

– КПД передачи от ЭД к винту;

– передаточное отношение этой передачи.

Осевая сила действующая на винт,

, где – угол подъема резьбы; угол трения (f=(57..85)10^–5–коэффициент трения качения)

Предварительный выбор параметров передачи.

Предварительно передачу выбирают по осевой нагрузке, конструктивным и технологическим соображениям.

Затем проверяют усталостную прочность рабочих поверхностей винта и гайки по критериям усталости и осевой жесткости.

Номинальный диаметр винта d₀ принимают равным L/(20...25), где L –длина резьбовой части винта.

Расчет на жесткость. Потребный номинальный диаметр винта d₀ можно определить из условия обеспечения жесткости привода , которая связана с жесткостью шарико-винтового механизма , винта _в и его опор ₀ :

Осевая жесткость привода оказывает влияние на виброустойчивость. Чтобы исключить резонансные явления, собственную частоту колебаний механической части привода f = (3...3,5) f₁ , где f₁ – частота импульсов, вырабатываемых системой измерения перемещений.

Для крупных станков f₁ = 10...15 Гц

для средних и малых f₁ = 15...25 Гц.

Исходя из условия f = (3...3,5) f₁ ,потребная жесткость механической части привода

j = 4 * 10^–6 * ² * f² * m (Н/мкм) , где

m – масса узлов механической части привода (ходового винта, исполнительного узла и установленных на нём приспособлений, заготовки), кг.

Жесткость шарико-винтового механизма (с предварительным натягом и возвратом шариков через вкладыши при r₁/r₂=0,96) :

где К = 0,3...0,5 – коэффициент учитывающий погрешности изготовления резьбы гайки , а также жесткость стыков винтового механизма;

U – число витков резьбы в гайке;

d₀ – номинальный диаметр винта , мм;

р – шаг резьбы , мм;

, Н – допустимая сила натяга, отне–

сённая к одному шарику , где К_z = 0,7...0,8 – коэффициент учитывающий погрешности изготовления резьбы винта ; Z₁ – рабочее число шариков в одном винте; – угол контакта шариков с винтом и гайкой; – угол подъёма резьбы.

Наименьшая жесткость ходового винта зависит от способа установки его на опорах.

1

M

L₁

, H/м , где –наибольшее расстояние от опоры винта до середины гайки, м; d₀ ,н; E–модуль упругости материала винта, МПа.

–одностороннее закрепление;

–с дополнительной опорой.

Приближенное значение жесткости опор винта

j₀=ed₀ , H/мкм , где е=5,10,10 соответственно д/РУ ,шариковых и роликовых опор.

d₀ –гарантирует осевую жесткость привода

3

Лекция 15. "Основы конструирования"

Основы художественного конструирования.

До сих пор мы говорили об инженерном конструировании :

Инженер–конструктор обеспечивает взаимодействие узлов и деталей машины, её высокие эксплуатационные характеристики , максимальный КПД минимальную материалоёмкость ( при оптимальной прочности и жёсткости ) и высокий уровень технологичности .

Художественное конструирование ( design ) возникло в среде инженерного конструирования в связи с развитием массового производства изделий , непосредственно предназначенных для использования человеком , а также в связи с общим повышением потребительских требований к качеству промышленных изделий .

Иначе говоря , промышленные изделия , прошедшие Художественно–конструкторскую разработку должны быть полезными и красивыми .

Поэтому художник–конструктор обеспечивает ,– зрительную целостность формы изделия, – правильное выражение в форме изделия его назначения и способа его эксплуатации , – соответствие (соразмерность ) изделия человеку , – отражение в форме изделия признаков господствующего в настоящий момент стиля в формообразовании изделий данного вида .

Художественное конструирование – комплексная междисциплинарная конструкторско– художественная деятельность , интегрирующая в себе элементы естественно–научных , технических , гуманитарных знаний , инженерного конструирования и художественного мышления .

Центральная проблема Дизайна – создание предметного мира , эстетически оцениваемого как «соразмерный» , «гармоничный» , «целостный» .

Дизайнер создаёт такие продукты и орудия труда , которые сами получают способность «по–человечески относиться к человеку» , т.е. обладают эстетической ценностью .

Конструирование ( проектирование ) промышленного изделия лишь тогда приводит к желаемому результату , когда конструктор , технолог и дизайнер работают в тесном творческом контакте и когда каждый из них хорошо понимает задачу другого и её значение .

Цель изучения Основы Художественного Конструирования – получение минимальных теоретических знаний в области дизайна .

Мы рассмотрим такие вопросы :

элементы инженерной психологии и эргономики ;

основы композиции и цветоведения ;

элементы промышленной эстетики .

Техническая эстетика – теория дизайна , изучающая особенности художественной деятельности в сфере техники . Эта отрасль общей эстетики обобщает практику массового изготовления орудий труда (станков , машин ) и других предметов , сочетающих в себе утилитарные (практически полезные ) и эстетические качества , т.е. – законы красоты , действующие в промышленном производстве .

* Эстетика ( общая) – наука об национально , классово , исторически обусловленной сущности общечеловеческих ценностей , их создании , восприятии , оценки и освоении . Это– философская наука о наиболее общих принципах освоения мира по законам красоты ....

теория искусства .

Инженерная психология – отрасль психологии , изучающая закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники .Данные этой науки используются для проектирования , производства и эксплуатации систем «человек– машина» и систем «человек–машина–среда».

Эргономика ( от греческого ergon – работа и nomos – закон ) – научная дисциплина , комплексно изучающая человека ( группу людей ) в конкретных условиях его (их) трудовой деятельности с использованием технических средств . Цель Эргономики – оптимизация предметного содержания , орудий , условий и процессов труда , повышение привлекательности и удовлетворенности трудом .

Промышленная эстетика ( искусство ) – весь предметный мир , создаваемый человеком средствами промышленной техники по законам красоты и функциональности .

Элементы Промышленной эстетики :

промышленный интерьер ;

промышленная графика ( товарные и фирменные знаки ) ; реклама; тара и упаковка .

Система « Человек – машина » «Человек–машина–среда» .

Человек ( человек– оператор ) занимает основное место в управлении созданной им техникой . Технические средства помогают человеку усиливать его возможности с точки зрения физической силы , скорости действия производительности труда .

Ведущий принцип организации взаимодействия в системе « Человек–Машина » – ориентация на человека , как субъекта труда и творчества , с целью наиболее полного и рационального использования его интеллектуального и творческого потенциала . Т.О–М.– средство поддержания профессиональной деятельности человека : « Машина – для человека , а– не человек для машины !!! » .

NB Научная и практическая задача организации систем «Человек–Машина–(Среда)» состоит в рациональном распределении и согласовании функций между Человеком и Машиной при сохранении ответственности за Человека !

Эту задачу решает Инженерная психология . При этом Человек–Оператор рассматривается в первую очередь не как звено системы , а именно как живого человека , обладающего такими свойствами , как :

восприятие ;