Реферат: 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:

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 ;
пластину П изготовить из двойного слоя слюды толщиной 0,25 мм с нанесением поглощающего слоя из графита;
отверстия входного 1 и выходного 3 волноводов выполнить прямоугольными с размерами 12ґ28 мм. На торцах предусмотреть контактные фланцы;
соединение центрального подвижного волновода с неподвижным выполнить дроссельными фланцами;
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 М	Наибольшая относительная погрешность настройки и отсчета		Диапазон затухания		Внутренний диаметр центрального волновода	Диаметр шкалы отсчетного устройства
	q О[0;45°]	q О[45°;qmax]	Аmax	Amin	dв,мм	Dш,мм
-45	0,5	2,0	70	0	32	140

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°19ў

где q=20 – коэффициент диаметра червяка по ГОСТ 2144-76;

3 Межосевое расстояние aw=0,5Чm(z2+q)=50 (мм);

4 Делительный диаметр червяка d1=mЧq =20 (мм);

5 Делительный диаметр червяка d2=mЧz2=80 (мм);

6 Длинна нарезной части червяка b1і2m()=2Ч(8,9+1)=19,8(мм)

принимаем b1=30 (мм);

7 Высота витка h1=h1*Чm=2,2 (мм)

тут h1*=2 ha*+c1*=2Ч1+0,2=2,2;

8 Высота головки ha1= ha*Чm=1 (мм);

9 Диаметр вершин червяка da1=m(q+2 ha*)=20+2Ч1=22 (мм);

10 Диаметр вершин колеса da2=d2+2ha*m=80+2Ч1Ч1=82 (мм);

11 Диаметр впадин червяка

df1=d1-2m(ha*+с1*)=20-2(1+0,2)=17,6 (мм);

12 Диаметр впадин колеса

df2=d2-2m(ha*+с2*)=80-2(1+0,2)=77,6(мм);

13 Радиус кривизны rt1=rt2= m rt* =0,3Ч1=0,3 (мм);

14 Ширина венца b2=0,75d1=0,75Ч20=15 (мм);

15 Угол обхвата b=44°14ў

16 Радиус дуги, образующей кольцевую поверхность вершин зубьев червячного колеса R=0,5d1- mha*=0,5Ч20-1Ч1=9 (мм).

2 Проверочный расчет червячной пары на прочность

При расчетах принимаем, что к валу червяка приложен крутящий момент М1=Мвх=1 Нм.

1 Определяем КПД редуктора

h=0,93tggЧctg(g+r)=0,93tg11°19ўЧctg(11°19ў+1°43ў)=0,8

где r=arctg f=arctg0,03=1°43ў.

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 [sн].

(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 Vски 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

Из условия прочности на кручение

, ,

где предельно допустимое напряжение кручения для стали 45

соответствует [sкр]=30 МПа [5].

При действии эквивалентного момента

, ,

где предельно допустимое эквивалентное напряжение для стали 45 соответствует [sэкв]=0,33sв=0,33Ч900=297 МПа [5].

5.3 Из условия жесткости вала при кручении

,

где [j]=8Ч10-3 рад/м , G=8Ч105 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=(0,43Ч1Ч88+400) Ч1Ч1=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=0,5Ч88+0,43Ч400=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=2ЧDA=2Ч0.35=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 Nў=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=0.68Чaw[aз.к.(t з.к.-20)- aк.(t к.-20)],

где aw – межосевое расстояние; aз.к.=11.5Ч10-6 1/°С – коэффициент линейного расширения материала колеса (сталь 35); aк.=22.7Ч10-6 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=0.68Ч50[11.5Ч10-6.(-10-20) - 22.7Ч10-6.(-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

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2.- М.: Машиностроение, 1979.

Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник.-Л.: Машиностроение, 1990.

Милосердин Ю.В. и др. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок.-М.: Машиностроение, 1985.

Мягков В.Д. Допуски и посадки: Справочник.

Писаренко Г.С. Сопротивление материалов.-К.:“Вища школа”,1986.

Рощин . . Курсовое проектирование механизмов РЭС.

Справочник конструктора точного приборостроения. Под ред. К.Н. Явленского и др.- Л.: Машиностроение, 1989.

Справочник металиста. Под ред. С.А. Чернавского и В.Ф. Рещикова. М.:“Машиностроение”, 1976.

Тищенко О.Ф. Элементы приборных устройств.-М.: Высш. школа,1978.