Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 60
Текст из файла (страница 60)
7.22). Реечная передача служит для преобразования вращательного движения шестерни в поступательное — рейки и, наоборот, поступательного движения рейки во вращательное - шестерни. Она проста по конструкции и в изготовлении, компактна и отличается высокой надежностью. Недостатком реечной передачи является отсутствие выигрыша в силе, так как ее передаточное число равно единице. Реечная передача (рис. 7.23) состоит из шестерни 1 и зубчатой рейки 2 и может рассматриваться как частный случай цилиндрической зубчатой передачи, у которой колесо обращено в рейку. В качестве материалов для реечных пар, как и для зубчатых передач, применяютсл углеродистые конструкционные и легированные стали с объемной или поверхностной термообработкой.
Рассмотрим кинематические соотношения для преобразования вращательного движения в поступательное. Передаточное отношение, м ', ы 4~ 2л 2 У 8 лб, а,' (7.28) угол поворота шестерни, род, 8 5 25 Ф = а„ /г а, /7. ) где и — угловая скорость шестерни, с ', у- скорость перемещения рейки, м с ', ~Р - угол поворота шестерни, рад; Я вЂ” величина перемещения рейки, м; г(, = гпг, — делительный диаметр шестерни, м; гп-модульзубьев, м; зт-число зубьев шестерни.
Уголовая скорость шестерни 2У Я г(, /2 бт (7.34) Перемещение рейки, м, 2 2/сТ = ~— (7.29) ы Ф г( у = — = — = и -1- ! 2/г(г 2 (?.30) Передаточное число Уш и с~,/2 и = — = — = т ыб /2 (7.3 т) где у — окружная скорость шестерни по делительной окружш ности, м с КПД реечной передачи достаточно высок и в зависимости от точности изготовления находится в пределах от 0,94 до 0,98. Для случая преобразования поступательного движения во вращательное передаточное отношение, м, 1 — 1 У 5 лб б ш 9 2л 2 (7.32) Скорость перемещения рейки, м ° с-т, Осевая сила, приложенная к рейке, равная окружной силе, действующей на шестерню, Н, Р = Рг= 2М/д~, где Р - осевая сила, приложенная к рейке, Н; Рт - окружная сила, приложенная к шестерне, Н; М - вращающий момент, приложенный к шестерне, Н м.
7.8.4. Тросовая передача Тросовые (или канатные) передачи предназначены для передачи вращательного движения на некоторые расстояния и могут использоваться для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Они просты по конструкции, сравнительно дешевы, поэво. ляют передавать движение на расстояния, плавно работают. К их недостаткам относятся непостоянство передаточных чисел из-за скольжения в передаче, повышенные нагрузки на опоры иэ-за необ. ходимости натяжения ветвей троса и пониженная точность.
Тросовая передача вращательного движения (рис. 7.24, а) является аналогом ременной передачи и состоит из ведущего шкива троса2 и ведомого шкива 3. Необходимым условием работы передачи является предварительное натяжение обеих ветвей троса существенно больше передаваемой окружной силы, для чего применяют различные натяжные устройства Тросоввя передача (рис.
7.24,б) часто используется в манипуляторах для преобразования поступательного движения во вращательное, для чего штоки пневмо- или гидроцилиндров 4 соединяют с концами троса 5, который вращает ведомый шкив 6. Для преобразо. ванна вращательного движения (рис. 7.24,е) ведущего шкива 7 в поступательное движение звена 8 используют трос 9 и пружину 10. Тросы изготавливают плетением на специальных канатовьющих машинах из оцинкованных стальных проволочек марок 50, 60, 65. Рассмотрим кинематические соотношенил.
При передаче поащательного движения передаточное отношение тросовой передачи 299 цт пт чт Оз Оз и. ф, О,(! г)=О, (7.36) О, лО,п, ы 1 1 ! 2 60 (7.40) О поп уг ыг— 2 60 (7.41) 2М 1 О, ехр(та ) = Р ехр((а ) - ! (7.44) Р,-Р 88т (7.37) 1 Рг = Р! ! ехр((а)-1 (7.46) Ртк ехР((а)+! Р 2 ехр ((а) — ! (7.46) О, (1- г) з 1 О (7.38) (7.47) ы, О,(1- г) 2 1 О (7.39) где ит и яз — угловые скорости ведущего и ведомого шкивов соответственно, с ', и, и и, — частоты вращения ведущего и ведомого шкивов соответственно, об/мин; ф, и фз - углы поворота ведущего и ведомого шкивов соответственно, рад; с - коэффициент скольжения г б б рис.
724. Тросовая передача' а — вращательного движения, б — для преобразования поступательного движения во вращательное, в — для преобразования вращательного движения в поступательное где Ет и Р - натяжения ведущей и ведомой ветвей соответственно, Н; Вт площадь поперечного троса, м,' Е = ч Ем - модуль упругости троса; ч = 0,66 — 0,86 для тросов одинарной свивки, ч = 0,36 для тросов двойной свивки; Ем — модуль упругости материала проволоки тРоса, МПа; Дла стали Вм = (2,1- 2,2) ° 10з МПа Угол поворота ведомого шкива, рад, Угловая скорость ведомого шкиве, с ', -1 Окружная скорость на ведущем шкиве, м ° с Окружная скорость на ведомом шкиве, м с ', или Уз=У,(1- г). (7.42) Рассмотрим силовые соотношения.
Окружная сила передачи на ведущем шкиве где М, -крутящий момент на ведущем шкиве. Натяжение ведущей ветви троса, Н, Натяжение ведомой ветви троса, Н, Предварительное натяжение ветвей троса, Н, где ехр = 2,71828! ... — основание натурального логарифма; ( = 0,1...0,2 - коэффициент трения скольжения между тросом и шкивом; К = 1,06...1,1 — коэффициент запаса пРеДваРительного натвжениЯ Ро, гарантирующий работу передачи без проскальзывания и мертвого хода, возникающего из-за неплотного прилегания троса к шкивам. Мощность на ведомом шкиве, Вт, где М, -крутящий момент на ведомом шкиве, Н ° м.
Рт=а 2 б Ча (7.49) ы и 1 — 1 Мощность на ведущем шкиве, Вт, ыа И = а — а (7.48) 7.8.5. Зубчатоременная передача б Чт 1Ра = — = 'Р1— б 1 з = Чт — ° за (7ЛО) б 1 ы, ба (7.51) — 1 ы ы ! Окружная скорость на линейная скорость ремня, м б, л б, и, ба — " ба и, 60 а 2 80 2 (7.52) Мощность на ведомом шкиве Вт (7Л5) 2 2 2 Мощность на ведущем шкиве, Вт, где Д =0,90... 0,95-КПД тросовой передачи. Передача зубчатым ремнем служит для передачи вращательного движения на некоторое расстояние. При относительно малых габаритных размерах она отличавтся высокой нагрузочной способностью, плавностью и бесшумностью в работе, возыожностью реализации сравнительно больших передаточных чисел, отсутствием скольжения и постоянством передаточного числа, высоким КПД и малыми нагрузками на валы и опоры.
К недостаткам передачи следует отнести высокие требования к технологии и качеству изготовления, а также вез ложность старения ремня в процессе эксплуатации. г 2 3 Рог. 725. Передача зубчатым ремнем Зубчаторвменная передача (рис. 7.25) состоит из ведущего шкива 1, зубчатого ремня 2 и ведомого шкива 3. На поверхности шкивов нарезаны трапецеидальные зубья, входящие в соответствующие впадины ремня. Таким образом, передача аналогична цепным и работает по принципу зацеплвния, а к ременным относится по названию и конструкции тягового органа.
Зубчатые ремни изготавливаются из неопрена или полиуретана, армируются стальным тросом, стекловолокном или полиамидным шнуром. Для повышения износостойкости зубья ремня покрываются тканым нейлоном. Наличие жесткого и прочного каркаса практически гарантирует постоянство шага ремня. Передача позволяет передавать мощности в очень широком диапазоне — до нескольких сот киловатт, передаточные числа до 12 (иногда до 20) при высоком значении КПД вЂ” 0,92 ... 0,98.
Рассмотрим кинематические соотношения. Передаточное отношение 302 где ы,и ы — угловые скорости ведущего и ведомого шкивов соотл и и - частоты вращения ввдущего и ведомого шкивов соответственно, об/мин; 'Ю, и 1Р— углы поворота ду ведомого шкивов соответственно, ра)0 б, = гпг, и б, = гпз — диаметры окр жностей ведущего и ведомого шкивов соответственно, м; г, и за — число зубьев ведущего и ведомого шкивов соответственно; гп — модуль зубьев, м. угол поворота ведомого шкива, рад, -1 угловая скорость ведомого шкива, с г, ы за делительной окружности шкивов, или -с ', Рассмотрим силовые соотношения.
Окружная сила, передаваемая ремнем, Н, 2М, 2М, 2М 2Ма (7.53) т т а б лтг, б П гпг,р М Ма — кр ящие моменты на ведущем и ведомом шкивах соответственно, Н м; Ч = = 0,92 ...0,98 — КПД зубчаторемвнной передачи. Радиальная сила, действующая на валы, Н, (?Л4) Г = ( 1,0 - 1,2) Е1 . — 2 И 7.8.6. Волновая передача Волновые передачи служат для передачи вращательного движения, а также могут быть использованы для преобразования вращательного движения в поступательное (волновая резьбовая передача) с большими передаточными числами.
Они отличаются сравнительной простотой конструкции, возможностью реализации больших передаточных чисел в одной ступени, малыми габаритными размерами и массой при высокой нагрузочной способности, практической безлюфтовостью (многопарное зацепление) и достаточно высоким КПД (до 0,86). К недостаткам волновых передач относятся пониженная жесткость, относительная сложность изготовления и достижения достаточной долговечности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
