Иванов А.С. - Конструируем машины Часть 1 (1053457), страница 4
Текст из файла (страница 4)
очень тяжелое тело с помощью рычага человек может поднять лишь на очень малую высоту. Для борьбы с этим недостатком в средние века придумали разные конструкции рычажных домкратов. На рис. 1.б представлен домкрат, описанный иезуитом Иоганном Лейрехоном (1591 — 1670), Домкрат состоит из деревянной стойки, в которой просверлено в шахматном порядке два вертикальных ряда отверстий, длинного рычага и двух металлических пальцев. Домкрат обслуживают два человека: один качает рычаг вверхвниз, а второй последова- Рис.
1.6. Рычажный домкрат тельно переставляет паль- с переставляемыми по отверстиям цы вверх при подъеме груза и вниз при его опускании. Таким способом удается поднять большой груз на довольно большую высоту. Несколько позже стали пользоваться рычажно-реечными домкратами. Рис. 1.7 заимствован из книги саксонского инженера Якоба Леупольда «Театр машин», опубликованной в Лейпциге с материальной помощью Петра Великого. Рис.
1.7. Рычажно-реечные домкраты: с — с иеподвижиой рейкой; б — с подвижной рейкой Домкрат, изображенный на рис. 1.7, а, состоит из стойки, на которой закреплены две зубчатых рейки; рычага с шарнирно подвешенными на нем двумя серьгами и грузового крюка, соединенного с концом рычага. Работа такого домкрата аналогична рассмотренной ранее: здесь роль отверстий выполняют зубья реек, а роль пальцев — серьги. Домкрат на рис.
1.7, б подобен домкрату на рис. 1.7, а. Отличает его лишь то, что крюк закреплен на рейке, а рычаг подвешен шарнирно на треноге. При качании рычага перемещается рейка с грузом. Сопоставляя конструкции демократов, видим, что ось качания рычагов, изображенных на рис. 1.6 и 1.7, а, поднимается при подъеме груза, а ось качания рычага, изобрюкенного на рис. 1.7, б, не зависит от высоты нахождения груза.
Представим себе рейку посл~птего рассмотренного нами домкрата навернутой на диск, т.е. выполненной в виде зубчатого колеса. Тогда, качая рычаг, мы создадим на колесе врашающий момент и приведем колесо в движение. Эта идея реализована, например, в педальной лебедке Г.И. Одегова (рис. 1.8), предназначенной для вспашки земли плугом. Барабан лебедки, на который наматывается канат с силой натяжения Г, приводится во вращение с помощью двух качающихся рычагов при переступании человека с рычага на рычаг. Храповые защелки рычагов зацепляются с храповыми колесами щек барабана.
Оба рычага имеют пружины, обеспечивающие возврат рычагов в верхнее положение. б Рис. 1.9. Ручной привод с двухступенчатой зубчатой передачей (а) и его рычажный аналог (б) той передачи находят в виде произведения передаточных чисел ее ступеней. На последующих шагах будет показано, что передаточное число ступени зубчатой передачи есть отношение числа зубьев зубчатых колес ведомого к ведущему. Учитывая сказанное, формулу для вычисления выигрыша в силе (потерями пренебрегаем) в рассматриваемом случае можно представить в виде Рис.
1.8. Педальная лебедка конструкции Г.И. Одегова дяя вспашки 23 22 На примере рассмотрения лебедки Г.И. Одегова мы показали, что принципы работы зубчатого колеса и рычага совпадают. Поэтому можно заключить, что любая зубчатая передача может быть представлена в виде комбинации рычагов, которые, обеспечивая выигрыш в силе, вследствие многократности зацеплений не ограничивают перемещение груза.
Поясним это утверждение на примере рассмотрдния ручного привода барабана с двухступенчатой зубчатой передачей, поднимающего груз (рис. 1.9). Из формулы (1.7) следует, что передаточное число зубча- Ггр/Гр = ]Яр/(0~5 2))] (от/г~т) (г1в/~1в) где Г, Г, — силы тяжести груза и прикладываемая к рукоятке; А Радйус РУкоЯтки; д — диаметР баРабаРа; ~1т, етт, ~~в, ~1 — числа зубьев соответственно ведущего и ведомого зубчатых колес тихоходной и быстроходной ступеней.
Если же представить рассматриваемый привод в виде эквивалентной системы рычагов, то выражение для выигрыша в силе будет иметь вид Г /Гр =(Г /Г2) (Р~/Г1 ) (Г1/Г ) = = ] 0,Вид~ /(0,5Ю)] ' ( 0,5швг2в~(0,5УиАт )] ' (д /(0,5глв~!в)] ' где ГР Г2 — силы, уравновешивающие рычаги (см. Рис. 1.9, б); 0,5т с2„' 0,5шу2 ', 0,5глтг1т, 0,5тлва~в — плечи соответствуюших рычагов; ит, е — модули зубчатйх колес (модуль равен окРужному шагу зубьев деленному на л) быстроходной и тихоходной ступеней передачи.
Из этого выражения видно, что оно равнозначно ранее приведенному. Система рычагов является аналогом не только зубчатой передачи, но и ряда других: фрикционной, цепной, ременной и т.д. В то же время, без передач невозможно было бы реализовать ни электрический привод, ни привод от двигателя внутреннего сгорания, ни газотурбинный, так как частота вращения двигателей обычно значительно превышает требуемую для привода исполнительного механизма. Таким образом, закон равновесия и работы рычага позволяет оценить взаимодействие деталей большинства передач.
В заключение возвратимся к роботу ПР161/60.1 (см. рис. 1.3) и рассмотрим его передачу, обеспечивающую вращение робота вокруг вертикальной оси (рис. 1.10, а), в виде системы рычагов (рис. 1.10, б). Из условия равновесия двигателя вращающий момент двигателя Т, уравновешивается силой Р в зубчато-ременной передаче, действующей на пл ечо 1 Р1 = Тдв/(0,5412). Сила Рг передается зубчатым ремнем на шкив Н2. Из условия равновесия соединенных вместе шкивов д и 41 следует, что 2 3 е ует, Р2 Ргд2/ДЗ Сила Р2 передается зубчатым ремнем на шкив 414. Из условия равновесия соединенных вместе шкива 414 с шестерн й и имеем 4 стре РЗ вЂ” Р2гге/г15- С ила Рз приводит во вращение зубчатое колесо 416 с внутренним зацеплением, создавая момент на исполнительном механизме: Тв м РЗ0,5416- 1З. Практика конструирования.
Расчет параметров лебедки для пахоты на приусадебных участках На рис. 1.8 была изображена лебедка конструкции Г.И. Одегова для пахоты н(а приусадебных участках. Из условия ограничения ее гарабитов длина рычага назначена 1= 450 мм. 24 Рнс. 1.10. Передача вращения робота ПР161160.1 вокруг вертикальной оси: а — передача; о — аналог передачи в виде системы рычагов Определим диаметр барабана д~, на который будет наматываться трос, тянущий плуг, и оценим производительность этой машины, учитывая, что, согласно данным справочника конструктора сельскохозяйственных машин, удельное сопротивление почвы перемещению плуга на глинистых участках д = = 70 кПа, а плошадь поперечного сечения обрабатываемого слои почвы при одинарном плуге обычно А = 0,03 м2. 1. Составляем расчетную схему.
Расчетная схема может быть представлена (рис. 1.11) в виде барабара диаметром е16, вращаемого рычагом длиной 1, жестко закрепленным на барабане. К Пролохееоие П. 1 2б 27 концу Рычага прикладывается сила тяжести рабочего Р . Со- р противление вращению барабана создает сила натяжения троса Е Из расчетной схемы Рис. 1.11. Р следует условие равновесия с... асчетная схема побед- рычага ки конструкции Г.И. Олегова Жв/2 = Р 1 В условии равновесия влиянием силы лев й ( пр нып ужи пренебрегаем 'вследствие малости силы ~ лево (вертикальной) жина п е на р д значена лишь для возвращения рычага в ис силы, так как пру- положение (см.
Рис. 1.8). Д рычага в исходное с.. ). Две другие пружины не оказывают влияния на соотношение сил Р и Р. Ве х рхняя из них жестко ет рычаг с барабаном при нажатии рычага ногой, ниж- няя — их размыкает при снятии ноги. 2. Оп ределяем силу нажатия рабочего на рычаг: Р„= в 8 = 709,8 700 Н, где юп = 70 кг — масса рабочего; 8 = 9,8 м/с свободного падения. м/с — ускорение 3. Находим силу натяжения троса: Р = дА = 7.104.0,03 2100 Н, 4. Определяем диаметр барабана: ф = 2 Гр!/Р= 2.700 450/2100 = 300 мм.
5.0 е ц ниваем производительность машины д, мз/ч вая, что и и выб а р р иной длине рычага угол поворота барабана ы Д, м /ч, учиты- за один ход рычага составляет Ь = 40о аб носить силу тяжести с одной ноги на другую не чаще, чем о ин раз в три секунды (г = 3 с) захва не чаще, чем один — с); ~~~т илу~~ по ширин~ составляет (40/380) 3 14 0 3 0 ,9 м ч. 20,7 ч. г Р тку б соток земли понадобится Таким образом, на об або ч.
Плуг обслуживают два человека: один нажимает на рычаги, второй идет за плугом. П.1.1. Осиоввые правила выполиевия чертежей Предмет можно представить на чертеже либо в изометрии, либо в прямоугольных проекциях. Первый метод нагляднее, второй общепринят в конструкторской практике. На рис. П.1.1 изображены в изометрии (точнее, в прямоугольных изометрических проекциях) куб с окружностями, вписанными в его грани.
Ось г вертикальна, оси х и у составляют с.горизонталью углы 30о. Размеры граней куба при изображении его в изометрии не искажаются, окружности превращаются в зллипсы с их большими осями, перпендикулярными к соответствующим осям координат, которые, в свою очередь, перпендикулярны к граням. Рис.
П.1.1. Куб с окружностями, изображенный в изометрии Подобно изображению куба может быть представлен любой предмет. При изображении в прямоугольных проекциях предмет предполагается расположенным между глазом наблюдателя и соответствующей плоскостью проекций. За основные плоскости проекций принимают шесть граней полого куба (рис. П.!.2). Грани куба развертывают в плоскости чертежа, как показано на рис.
П.1.3. Различают: 1 — вид спереди, 2 — вид сверху, 3 — вид слева, 4 — вид справа, 5 — вид снизу, б — вид сзади. Представленная система расположения изображений называется европейской и часто на чертежах снабжлется индексом Е. Она принята в России и в большинстве европейских Рис. П.1.2. Полый куб, используемый для изображения предмета в прямоугольных проекциях ложение видов слева и справа, а также сверху и снизу обратное расположению в европейской системе.) Изображение вида спереди (фронтальная проекция) принимается на чертеже в качестве главного. Предмет располагается относительно фронтальной поверхности так, чтобы изображение на ней давало наиболее полное представление о форме и размерах предмета.
Количество видов, разрезов, сечений должно быть наименьшим, но обеспечиваюшим наиболее полное представление о предмете. Как правило, для изображения предмета требуется не менее трех проекций. Для уменьшения числа изображений допускается на проекции показывать невидимые части поверхности предмета штриховыми линиями (рис. П.1.4). Рис. П.1.3. Изображение предмета в прямоугольных проекциях стран. (Однако США, Великобритания, Голландия и некоторые другие страны пользуются иным расположением проекций: предполагается, что грани (плоскости проекций) являются прозрачными и расположенными между глазом наблюдателя и изображаемым предметом. Такая система называется-американской и на чертеже обозначается индексом А.
В ней распо- 28 Рис. П.1.4. Сокрвшениое число проекций, необходимых лля представления предмета, за счет показа его невидимых частей штриховыми линиями Разрез — изображение предмета, мысленно рассеченного одной или несколькими плоскостями. На разрезе виден предмет в секущей плоскости и то, что расположено за ней (рис. П.1.5). Сечение — изображение, также получаюшееся при мысленном рассечении предмета одной или несколькими плоскостями, но на сечении виден лишь предмет в секущей плоскости. Сечение одной и той же детали на разных проекциях о штрихуется тонкими линиями, наклоненными под углом 45 в одну сторону.
29 Р- И- Тип передачи Открытая передача, ие эащищеииая от эа яэиеиил Закрытая передача, работающая в масляной ванне Передаточное число, и Зубчатая; с цилиндрическими колесами 0,92...0,94 0,96...0,98 0,95...0,97 0,94...0,96 2,0...6,3 0,91...0,93 0,94...0,96 0,92...0,95 0,93 0,3...0,6 1,0...6,3 2,0...4,0 1,0...5,0 1,О...!2 80...250 !6...80 0,68...0,86 0,6...0„9 О,!...0,6 РэД2я)' Р(/(2я)' (/! 0,9 шарика-виитовая Рычаг Блок 0,99 пб = 0,98 0,98 1!б( "' 1!б 0„6 Барабаи Полиспаст Лучковая А (2,5э1) Список литературы 30 31 Рис. П.1.5. Использование разрезов прн изображении предмета Если изображения находятся в проекционной связи, т.е. вид сверху расположен под видом спереди, виды слева и сзади — справа от вида спереди, вид справа — слева от вида спереди и все они представлены в одинаковом масштабе, то надписей, указывающих название вида, не делают. Если проекционная связь между главным и рассматриваемым видами нарушена или если между ними имеются какие-либо другие изображения, то рассматриваемый вид отмечают прописной буквой русского алфавита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
