Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Полная приведенная податливость зубчатого преобразователя движения с последовательно соединенными упругими валами и упругими зубчатыми колесами имеет вид (рис. 5.2, б): 6 9 Ф еп еп +еп,~~'„— з(-+ ~' -+ (5. 22) !м и~а Так как передаточное отношение одной ступени зубчатой передачи равно и;=2...5, то в среднем и! = !О.
Следовательно„в выражении (5.22) каждый предыдущий (! — !) член меньше каждого последующего ! члена приблизительно в !О раз. Тогда приближенно приведенную податливость зубчатого преобразователя движения можно принимать равной: ее +ее (5.23) Таким образом, приведенная податливость зубчатого преобразователя движения представляет собой суммарную податливость элементов его последней ступени (последней зубчатой передачи и выходного вала). Динамическая модель зубчатого преобразователя движения может быть представлена в виде двух масс с приведенными моментами инерции Уд и Ха, где Уд определяют с учетом всех движущихся частей двигателя, Х„- с учетом масс всех звеньев н приведенного момента инерции Хм движущихся звеньев, расположенных за звеном приведения (рис.
5.2„б). Замена зубчатого преобразователя движения двухмассовой динамической моделью с приведенной податливостью одного упругого элемента возможна лишь при условии, что моменты инерции зубчатых колес малы по сравнению с приведенными моментами инерции '~ян 'тм' !99 Глава 6 ЛЮФТОВЫБИРАЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ При конструировании мехатронных модулей к ним предъявляют повышенные требования в отношении точности их работы, что зависит от принятых и выполненных допусков на размеры сопрягаемых деталей, а также от величины мертвого хода.
Мертвый ход приводит к ошибкам перемещения, поэтому его стремятся уменьшить или устранить. Этого можно достичь с помощью специальных регулировочных устройств-механизмов выборки мертвого хода (люфтовыбирающих механизмов). 6.1.
Выборка мертвого хода в зубчатых преобразователях движения В мехатронных модулях используют механизмы выборки бокового зазора между зубьями колес зубчатых передач двух типов: автономные и с дополнительной кинематической цепью (замкнутым энергетическим потоком) [39). В автономных механизмах выборки мертвого хода используют метод раздвоения ведомого колеса, где в качестве силовых элементов используют пружины. На рис. 6.1 приведена конструктивная схема такого механизма. Основная половина 1 раздвоенного зубчатого колеса закреплена на валу, а вторая половина 2 образует с втулкой основной половины ! колеса подвижное соединение и ее фиксируют от осевого смещения шайбой 3.
Под влиянием пружины 4, закрепленной одним концом на половине 1 колеса, другим — на половине 2, половинки колес поворачиваются относительно друг друга в разные стороны и выбирают боковой зазор между зубьями ведущего и ведомого колес. Пружину 4 устанавливают во время сборки механизма с предварительным натяжением, достаточным для выборки мертвого хода в данной зубчатой паре и передаче крутящего момента другого знака, т.е. при реверсе. Нарезание зубьев на половинках 1 и 2 раздвоенного колеса производят одновременно после их фиксации шайбой 3 и двумя цилиндрическими штифтами 5„которые после нарезания зубьев удаляют.
200 Силу Г„, пружины 4 (рис. 6.2) найдем из условия: р ф Ф~ Р где Р=Т/г — окружная сила, действующая на зубья одной из половинок колеса; Т вЂ” момент сопротивления на раздвоенном колесе; г — радиус делительной окружности раздвоенного зубчатого колеса; радиус окружности на которой установлены пружины; ~)=1,25...1,5 — коэффициент силы запаса пружины; ю — число пру- 201 ().Р р 1) Т пр гпр л гп л Но сила пружины пропорциональна ее деформации ) „р: '~пр Спр ~пр ' Тогда жесткость пружины будет равна: С б Т .).пр л Деформацию пружины найдем из соотношения: ьпр й~~~' пр (6.1) Откуда 4 Основными недостатками выборки мертвого хода методом раздвоения колеса являются: наличие большого числа дополнительных элементов (пружин, зубчатых колес, винтов и тд.), увеличенные потери в зацеплении, обусловленные тем, что трение возникает не только на рабочей стороне зуба, но и на нерабочей.
Это приводит к ускоренному 202 Х (6.2) где т — модуль зубьев; а' — число зубьев, на которое поворачиваются половинки колеса друг относительно друга. Следовательно жесткость пружины будет равна: Спр =— ()Тг (6.3) алтг. "г л Кроме выборки мертвого хода при помощи пружин используют жесткую фиксацию, заключающуюся в предварительном относительном смещении половинок раздвоенного зубчатого колеса и их жестком закреплении при помощи винтов, болтов, клеммовых соединений и тд. На рис. 6.3 показана червячная передача с раздвоенным червячным колесом. Зубья половинок 1 и 2 червячного колеса прижимают поворотом эксцентрика 4 к разным сторонам зубьев червяка и их жестко фиксируют, затягивая болт 3.
Фиксация осуществляется за счет сил трения. износу зубьев. Указанные недостатки частично могут быть устранены в механизмах выборки мертвого хода с дополнительной кинематической цепью (безлюфтовые механизмы с замкнутым энергетическим потоком). Они позволяют осуществить полный выбор люфтов во всех составляющих звеньях путем принудительного разворота в противоположные стороны двух соосно расположенных элементов однои из передач. Обычно для образования замкнутого контура к исходной кинематической цепи добавляют точно такую же параллельно расположенную кинематическую цепь, однако это необязательно.
Иногда замыкающая кинематическая цепь может представлять собой цепь иного рода, чем исходная. На рис. 6.4 приведена схема безлюфтового плане- в тарного механизма. Исходная кинематическая цепь со- ~,Н я 'з, н стоит из центрального колеса 6. 1, сателлита 3, закрепленного ~ ' + на водиле Н и неподвижного центрального колеса 5. Для выборки люфтов ус- т танавливают дополнительную кинематическую цепь, РЪа 6,4 состоящую из центрального колеса 2, соединенного с центральным колесом 1 при помощи упругого элемента (торсиона, пружины) 7, сателлита 4, подвижного центрального колеса б с внутренним зацеплением и винта 8.
При завинчивании винта 3 подвижное центральное колесо б поворачивается и выбирает зазор в паре зубчатых колес б-4. Затем начинается поворот сателлита 4 и выбирается зазор в паре 4-2, Далее через торсион 7 поворот передается центральному колесу 1 и выбирается зазор в паре 1-3 и далее поворот сателлита 3 приводит к выборке зазора в паре 3-5. После выборки всех зазоров во всей кинематической цепи происходит дополнительная закрутка торсиона 7, что обеспечивает постоянный натяг в цепи и исключает появление люфта при износе элементов отдельных передач.
Диаметр торсиона, мм, определяют из условия прочности на кручение [30): (б.4) где Т вЂ” вращающий момент на торсионе, Н мм; !т~ — допускаемое 203 касательное напряжение материала торсиона при кручении, МП !'[- —" Х,' тт — предел текучести материала торсиона при кручении, МПа; — допустимый (требуемый) коэффициент запаса прочности. П нимают [п[т=1,5...2,5. В проектных расчетах при отсутствии значений предела т чести тт материала торсиона можно принимать [т]т=450...500 М [39[.
Длину торсионного вала, мм, находят нз условия: где и — угол закручивания торсионного вала, рад. Обычно принимают в=0,09...0,18 рад (5'...10'); С вЂ” модуль упругости второго рода материала торсиона, МПа; У вЂ” полярный момент инерции поперечного сечения торсионного вала, мм4. Торсионы изготовляют из хромованадиевых сталей марок 60С2ХФА, 50ГФА и углеродистых сталей марок 60, 65, 70, 85. Различают два способа выборки бокового зазора в винтовых механизмах — радиальное и осевое смещение гайки относительно винта. При радиальном способе осуществляют сжатие гайки в радиальном направлении, а при осевом способе — смещение гайки относительно винта в осевом направлении.
Рассмотрим целесообразность использования этих способов. При одинаковом значении нормальной составляющей е.У, бокового зазора (рис. 6.5) радиальные составляющие бокового зазора равны: для метрической резьбы с углом профиля сгм=бба: ~ы ьйп 30' 2 для трапецеидальной резьбы с углом профиля ат=30е: 204 6.2. Выборка мертвого хода в винтовых преобразователихдвижения а: [л[т ри- екуПа (6.5) ,ут — ~~ —" = 3,86 Ы„. э1п аХ Яп15* 2 Осевые составляющие бокового зазора: для метрической резьбы дхм — - ~~ 11555 ° соз айаг соз 30' для трапецеидальной резьбы; ЛЯ~~ = — в — —" =1,04о| . т соэ ат сов 15 2 Следовательно, радиальный способ устранения мертвого хода целесообразно применять для метрических реэьб (рис. 6.5, а), т.е. для резьб с большим углом а профиля, а осевой способ — для трапецеидальных резьб (рис. 6.5, б) и резьб с малым углом профиля, а также для нестандартных резьб с прямоугольным илн квадратным профилем витка, так как зазор, влияюший на значение мертвого хода в винтовой передаче, имеет в них только осевую составляющую.
в) . Рис. б.б Устройства, обеспечивающие выборку радиальной составляющей бокового зазора, представляют собой разрезные гайки. Конструкция люфтовыбираюшего механизма с разрезной гайкой показана на рис. 6.6. Две половинки гайки 1 стягиваются винтами 3 и обжимают винт 2. При этом создается неравномерное обжатие винта, что вызывает неравномерный износ резьбы гайки. Рис. б.б На рис. 6.7, а, в, г, л и на рис. 6.8, а-г приведены механизмы выборки радиальной составляющей бокового зазора, в которых необходимо периодически осуществлять подрегулирование, а в устройстве (рис.
6.7, б) подрегулирование происходит автоматически за счет пружины. Устройства с разрезной гайкой и данговым зажимом (рис. 6.7, г и рис. 6.3, б, в, г) обеспечивают более равномерное обжатие винта, что способствует равномерному его износу. в) д) г) Рис. 6.7 Выборку осевой составляющей бокового зазора осуществляют путем относительного осевого смещения части составной гайки. На рис. 6.9, а показана конструктивная схема люфтовыбирающего механизма на основе гайки с жесткой регулировкой осевого зазора, в котором выборку осевой составляющей бокового зазора осуществляют поворотом гайки 1.
При этом обеспечивается одновременный контакт правых профилей резьбы винта 2 и левых профилей гайки 1, а также левых профилей резьбы винта 2 и правых профилей резьбы гайки 3 при сжатии витков винта (рис. 6.9, в). Люфтовыбирающий механизм на основе гайки с эластичной регулировкой осевого зазора показан на рис. 6.9, б. Выборку осевой составляющей бокового зазора осуществляет пружина 2, отжимая гайку 1 от гайки 4, обеспечивая двухпрофильный контакт резьбы винта 3 с резьбами щек 1 и 4 (рис. 6.9, г).
20в в) Вал А а) Рис. 6.6 Механизмы выборки мертвого хода на основе гаек с жесткой и эластичной регулировкой осевой составляющей бокового зазора обеспечивают высокую точность относительного перемещения винта и гайки при их движении как в прямом„так н в обратном направлениях. а) Гайки Гайки в) а) Рис.
6.9 Конструктивные схемы механизмов для выборки осевой составляющей бокового зазора с периодическим подрегулированием путем затяжки дополнительных винтов 1 приведены на рис. 6.10, а, б, в, и, перемещения дополнительных гаек 1 по дополнительным резьбам — на рис. 6.10, г, д и с автоматическим подрегулированием 207 за счет упругих элементов — пружин 1, резиновых шайб — на рис. 6.10, е, ж, з. ж) а) и) Рис. 6. 10 208 Гпава 7 ТОРМОЗНЫВ УСТРОйСТВд 'Тормозными называют устройства, которыми снабжают меха- тронные модули для уменьшения скорости подвижного звена, остановки и удержания (фиксации) его в неподвижном состоянии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
