Каталог :: Технология

Курсовая: Основы конструирования элементов приборов

                                Содержание                                
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....3
Задание   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....5
1 Расчет геометрических параметров  . . . . . . . . . . . . . .  7
2 Проверочный расчет червячной пары на прочность  8
3 Расчет вала червяка (Построение эпюр)  . . . . . . . . . . 10
4 Выбор  подшипников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5 Расчет шкалы   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...14
6 Расчет редуктора на точность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....17
Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....18
Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....19
     
     
                                 Введение                                 
     Механизм поворота и отсчета аттенюатора. Прибор предназначен для
уменьшения мощности сигнала в известное число раз. Аттенюатор характеризуется
вносимым в тракт затуханием, т.е. отношением мощностей на входе и выходе.
     
     Рисунок 1 – Волноводный аттенюатор.
В данном случае прибор относится к числу аттенюаторов, обеспечивающих
затухание за счет поглощения мощности материалом, помещенным в
электромагнитное поле. Схема аттенюатора для круглого волновода,
возбуждаемого волной, показана на рисунке 1. Здесь 1 и 3 – неподвижные
участки волновода, 2 – его вращающийся участок. Когда все три поглощающие
пластины П во всех участках волновода лежат в одной плоскости, то затухание
близко к нулю. По мере
поворота поглощающей пластины 2 во вращающейся части волновода затухание на
выходном конце волновода увеличивается.
Проанализировав данный узел можно составить структурную схему взаимодействия
узлов и механизмов  аттенюатора.
На рисунке 2 в механизме условно выделены следующие составляющие звенья:
волноводы, которые в свою очередь можно разделить на подвижные и неподвижные,
и отсчетное устройство – собственно шкалу. Два последних звена
непосредственно контактируют с червячным редуктором.
                                Механизм поворота                                
                              и отсчета аттенюатора                              
      Волноводы                                       Отсчетное устройство      
      Неподвижные     Подвижные                                       Шкала      
                              
                                    Редуктор                                    
             Рисунок 2 – Структурная схема механизма поворота             
                              и отсчета аттенюатора                              
                                     Задание                                     
Разработать конструкцию механизма поворота поглощающей пластины П
центрального волновода 2 поляризационного аттенюатора в сочетании с отсчетным
устройством по кинематической схеме, исходным данным (Таблица 1) и следующим
техническим требованиям:
1) затухание сигнала в волноводе 3 обеспечить поворотом волновода 2 с  пластиной
П на угол от q=0 до q=qmax. Затухание А в децибелах определяют по
формуле  ;
2) пластину П изготовить из двойного слоя слюды толщиной 0,25 мм с нанесением
поглощающего слоя из графита;
3) отверстия входного 1 и выходного 3 волноводов выполнить прямоугольными с
размерами 12´28 мм. На торцах предусмотреть контактные фланцы;
4) соединение центрального подвижного волновода  с неподвижным выполнить
дроссельными фланцами;
5) для улучшения электрических характеристик контура контактные и
токопроводящие поверхности серебрить.
Из условия задачи имеем следующие исходные параметры:
- передаточное число червячной передачи и=12;
- заходность червяка z1=4;
- число зубьев на колесе z2=48;
- модуль зацепления m=1 мм.
                                            Таблица 1. Исходные параметры
     
Постоян-ная затуха-ния МНаибольшая относительная погрешность настройки и отсчетаДиапазон затуханияВнутренний диаметр центрального волновода Диаметр шкалы отсчетного устройства
q Î[0;45°]

q Î[45°;qmax]

Аmax

Amin

dв,мм

Dш,мм

-450,52,070032140
1 Расчет геометрических параметров Производим анализ технического задания: из условий следует, что делительный диаметр червячного колеса должен обеспечивать минимально необходимую высоту колеса над втулкой волновода. Выполним проверку этого условия. Делительный диаметр червячного колеса (мм). Внутренний диаметр волновода dв=32 мм. Отсюда видно, что диаметральная разность r=d2-dв=48-32=16 (мм), что конструктивно не исполнимо. Увеличиваем число зубьев на колесе z2=80. Производим пересчет передаточного числа u=z2/z1=80/4=20. Производим расчет геометрических параметров редуктора. 1 Ход червяка p1=pmz1=12,56(мм); 2 Угол подъема винта червяка g==11°19¢ где q=20 – коэффициент диаметра червяка по ГОСТ 2144-76; 3 Межосевое расстояние aw=0,5×m(z2+q)=50 (мм); 4 Делительный диаметр червяка d1=m×q =20 (мм); 5 Делительный диаметр червяка d2=m×z2=80 (мм); 6 Длинна нарезной части червяка b 1³2m( )=2×(8,9+1)=19,8(мм) принимаем b1=30 (мм); 7 Высота витка h1=h1*×m=2,2 (мм) тут h1*=2 ha*+c1*=2×1+0,2=2,2; 8 Высота головки ha1= ha*×m=1 (мм); 9 Диаметр вершин червяка da1=m(q+2 ha*)=20+2×1=22 (мм); 10 Диаметр вершин колеса da2=d2+2ha*m=80+2×1×1=82 (мм); 11 Диаметр впадин червяка df1=d1-2m(ha*1*)=20-2(1+0,2)=17,6 (мм); 12 Диаметр впадин колеса df2=d2-2m(ha*2*)=80-2(1+0,2)=77,6(мм); 13 Радиус кривизны rt1=rt2= m rt* =0,3×1=0,3 (мм); 14 Ширина венца b2=0,75d1=0,75×20=15 (мм); 15 Угол обхвата b=44°14¢ 16 Радиус дуги, образующей кольцевую поверхность вершин зубьев червячного колеса R=0,5d1- mha* =0,5×20-1×1=9 (мм). 2 Проверочный расчет червячной пары на прочность При расчетах принимаем, что к валу червяка приложен крутящий момент М1вх=1 Нм. 1 Определяем КПД редуктора h=0,93tgg×ctg(g+r)=0,93tg11°19¢×ctg(11°19¢+1°43¢)=0,8 где r=arctg f=arctg0,03=1°43¢. Момент на выходе редуктора (Нм). 2 Определяем силы, действующие в зацеплении (Н), (Н) °=145,6(Н) 3 Проверка по контактным и изгибающим напряжениям , из [3] для пары бронза-сталь ; для материала БрОНФ10-1-1 при центробежном литье предельнодопустимое напряжение [sн]=210Мпа [3,табл.20], откуда следует sн <[s н]. (Мпа), тут YF – коэффициент формы зуба, что зависит от эквивалентного числа зубьев . На основании [9,табл.3.1] выбираем YF=1,34. Коэффициенты КН и КF принимаются равными 1, исходя из того, что редуктор выполняется при высокой точности, скорость скольжения Vск<3 м/с и рабочая нагрузка постоянна. Для материала БрОНФ10-1-1 предельнодопустимое напряжение [sF ]=41Мпа [3,табл.21], откуда следует sF <[sF] . 3 Расчет вала червяка (Построение эпюр) 1 Определяем реакции опор и изгибающий момент в горизонтальной плоскости (Н) , (Н); (Нм); 2 Определяем реакции опор и изгибающий момент в вертикальной плоскости (Н) , (Н); (Нм), (Нм); (Нм); 3 Определяем эквивалентный изгибающий момент (Нм); 4 Строим эпюры (рисунок 2). RA F RB Рисунок 3 – Эпюры приложенных сил и моментов к валу червяка. 5 Определяем диаметр вала червяка 5.1 Из условия прочности на кручение , , где предельно допустимое напряжение кручения для стали 45 соответствует [sкр]=30 МПа [5]. 5.2 При действии эквивалентного момента , , где предельно допустимое эквивалентное напряжение для стали 45 соответствует [sэкв]=0,33sв=0,33×900=297 МПа [5]. 5.3 Из условия жесткости вала при кручении , где [j]=8×10-3 рад/м , G=8×105 МПа [3,5], откуда имеем 5.4 Выбираем диаметр вала червяка d=12 мм . 4 Выбор подшипников На подшипник поз.16 (см. СП-56.998.85000СБ) действует осевая нагрузка, равная осевой нагрузке в червячном зацеплении, т.е. Far=Fa1 =400 H. Выбираем подшипник из соотношения , где . Отсюда следует, что подшипник воспринимает в большей степени осевые нагружения, исходя из чего на основании [7], выбираем шариковый радиально-упорный однорядный подшипник типа 36140 ГОСТ 831-75 [1] со следующими параметрами: d=15мм, D=40мм, b=12мм, С=4250Н, C0=2672H, nmax=25000 об/мин, m=0,06кг. Находим эквивалентную динамическую нагрузку P=(XVFr+YFa)KsKT=(0,43×1×88+400) ×1×1=437,8(H), тут при вращении внутреннего кольца V=1; так как подшипник работает при температурах ниже 100°С, то KT=1; при нормальных условиях эксплуатации Ks=1 [8]; при a=18° по таблице на стр.394 [8] находим следующие значения коэффициентов X=0,43 Y=1,00, e=0,57. Расчетное значение базовой динамической грузоподъёмности , где n=2 об/мин – частота вращения подшипника; Lh=20000 ч. – долговечность подшипника. Находим эквивалентную статическую нагрузку P0=X0Fr+Y0Fa=0,5×88+0,43×400=216(H), где X0=0,5 и Y0=0,43 на основании [8] для a=18°. Из данных расчетов следует, что подшипник выбран правильно, так как 5 Расчет шкалы 1 Угол поворота элемента настройки, соответствующий наибольшему затуханию где Аmax =70дБ – максимальная величина вносимого затухания (табл.1); М=-45 – постоянная затухания (табл.1). 2 Абсолютная величина погрешности (дБ) где e=0.25 – относительная погрешность настройки (табл.1). 3 Цена деления шкалы H=2×DA=2×0.35=0.7(дБ/дел) 4 Число делений шкалы N=Amax/H=70/0.7=100 5 Число оборотов шкалы при угле поворота элемента настройки Qн=Qmax будет (об) 6 Число делений на каждом обороте N¢=N/K=100/4.9@20 7 Наименьшая длинна деления шкалы при наибольшем радиусе шкалы R0 =Dш/2=140/2=70(мм) и далее очерченной дугами окружностей будет на каждом полувитке (при m=1,3,...,2k) где величину [b] обычно принимают не менее 1..1,5 мм; 6 Расчет редуктора на точность Исходя из технического задания, выбираем 8-ю степень точности, так как данный редуктор является отсчетным и к нему предъявляются повышенные требования по точности передачи углов поворота. Определяем величину бокового зазора, соответствующего температурной компенсации: jn=0.68×aw[aз.к.(t з.к.-20)- aк.(t к.-20)], где aw – межосевое расстояние; aз.к. =11.5×10-6 1/°С – коэффициент линейного расширения материала колеса (сталь 35); aк.=22.7×10-6 1/°С – коэффициент линейного расширения материала корпуса (дюралюминий); t з.к , t к – предельные температуры зубчатого колеса и корпуса, принимаем равными t з.к= t к= -10°С. jn=0.68×50[11.5×10-6.(-10-20) - 22.7×10-6.(-10-20)]=0.011(мм). Сравнивая полученное значение jn=0,011мм с величинами наименьших боковых зазоров, по [3] определяем, что наиболее подходящим сопряжением для данной передачи является сопряжение Х, для которого jn min=12мкм. На основании данных расчетов, имеем следующие заключения: червячная передача выполняется по 8-й степени точности с видом сопряжения Х (ГОСТ 9368-60). Литература 1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2.- М.: Машиностроение, 1979. 2. Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник.-Л.: Машиностроение, 1990. 3. Милосердин Ю.В. и др. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок.-М.: Машиностроение, 1985. 4. Мягков В.Д. Допуски и посадки: Справочник. 5. Писаренко Г.С. Сопротивление материалов.-К.:“Вища школа”,1986. 6. Рощин . . Курсовое проектирование механизмов РЭС. 7. Справочник конструктора точного приборостроения. Под ред. К.Н. Явленского и др.- Л.: Машиностроение, 1989. 8. Справочник металиста. Под ред. С.А. Чернавского и В.Ф. Рещикова. М.:“Машиностроение”, 1976. 9. Тищенко О.Ф. Элементы приборных устройств.-М.: Высш. школа,1978.