Расчет основных узлов и конструкции прибора с применением вычислительной техники. Ознакомление с основными приемами проектирования гироскопических устройств, их конструктивными особенностями, принципом работы. Кинематический расчет, выбор электромагнита.
Аннотация к работе
В системах автоматического управления часто используются механизмы, которые позволяют осуществлять замыкания и размыкания различных контактов с заданной выдержкой времени и в определенной последовательности, соответствующей заранее установленной программе, которая по мере надобности также может изменяться. Программный механизм, расчет которого приведен в пояснительной записке, является основным узлом арретирующих устройств. Арретирующие устройства обеспечивают жесткую фиксацию подвижных узлов гироприбора относительно друг друга, а также корпуса прибора. Поэтому все параметры, характеризующие арретирующее устройство, определяются именно программным механизмом. Программный механизм является электромеханической системой, предназначенной для обеспечения поступательного движения толкателя (выходного звена) по определенному закону (программе) за счет профиля кулачка, выполненного по определенной программе.Программный механизм состоит из следующих блоков: Шаговый механизм. Оно, как известно, находится как отношение выходной и входной угловых скоростей. Определим угловую скорость на храповом колесе в зависимости от входной частоты и геометрических параметров шагового механизма. Как видно из рисунка, выражение для угловой скорости может быть записано в следующем виде: ?(1.1) где: А - целая часть от отношения h2/t. Вводится в рассмотрение так как если ход толкающей собачки не кратен шагу зубьев храпового колеса, то при возврате толкающей собачки колесо вернется на величину излишка хода (за счет прижима стопорной собачки).Отсюда определяем z2, принимая число заходов z1=1: Типовое значение коэффициента диаметра червяка q=20. Модуль червячной передачи определяем исходя из условия прочности на изгиб: (2.3) где Мк - момент на червячном колесе. Может быть определен, как момент трения пары кулачок-толкатель: (2.4) где f - коэффициент трения пары кулачок-толкатель - принимаем f=0,15 (сталь по стали). Для червяка выбираем [5] материал Сталь 45Х, обладающую высокой прочностью на изгиб. Т.о. определяем: Т.к. передачи с очень малым модулем обладают большей, по сравнению с передачами с большим модулем, погрешностью передачи, то увеличим модуль в четыре раза: m=0.5.Шаговый механизм, применяемый в программном механизме, обеспечивает дискретное вращение вала, на котором закреплено храповое колесо, с заданной частотой.Сначала определим момент на входном валу по известному выходному моменту: Момент на валу, на закреплен кулачок с учетом потерь на трение в шарикоподшипниках (3.1.1) с учетом двух пар подшипников , получаем: Н мм. Теперь определим нормальную силу на червячном колесе: =2*45.(0.5*100*cos2.52*cos20)=1.89 Н. Отсюда - момент, который должен обеспечивать электромагнит, определяем из соотношения плеч ярма электромагнита (см. рис. Принимая для определенности =2/1 (учитывая влияние этого отношения на величину хода толкающей собачки, а в конечном счете и на величину шага зубьев храпового колеса), находим: =6.4 Н мм.(3.2.1) где t - шаг зубьев храпового колеса. По рис.1: (3.2.2) определим величину модуля храпового колеса. Согласно нормали станкостроения Н22-4 выбираем храповое колесо со следующими параметрами: Модуль m=0.6Форма профиля кулачка определяет программу, согласно которой будет происходить движение толкателя.Линейный закон перемещения выходного звена может обеспечить кулачок с профилем в виде спирали Архимеда [5]. В кулачковых механизмах с выходным звеном типа толкатель угол давления ? , то есть угол между нормалью к профилю кулачка в точке контакта с толкателем и направлением скорости толкателя, должен быть менее 30?. Для исключения резких ударов толкателя о кулачок при завершении программы (одного оборота кулачка) примем рабочий угол кулачка ??270???Оставшаяся часть будет служить для плавного возврата толкателя в исходное положение. Отсюда определим аналог скорости толкателя: (4.1.2) с=7/(270*3.1415/180)=1.4875 мм/рад. Согласно формуле [4]: (4.1.3) определим минимально допустимый минимальный радиус кулачка: =16.98 мм.Цилиндрическая винтовая пружина, работающая на сжатие, служит для обеспечения механического контакта между кулачком и толкателем. Расчет пружины будем производить по изложенной в [5] методике. Число рабочих циклов не менее 2000*3600сек*6500/22=0.27* , что соответствует пружине I класса. Материал для пружины Сталь У9А. Наиболее полно нашим требованиям подходит пружина номер 144 ГОСТ 13766-86 [5] со следующими параметрами: Сила максимальной деформации пружины =8.5 Н.Конструктивно, выберем толкатель в форме стержня с круглым сечением и сферическим наконечником. Толкатель должен иметь также ступицу в качестве упора для пружины, прижимающей сам толкатель к кулачку. Сила Q, прижимающая толкатель к кулачку, является равнодействующей нескольких сил: Qпс-полезного сопротивления. Кулачок давит на толкатель с силой Р, которая направлена перпендикулярно профилю кулачка и составляет с направлением вектора скорости толкателя угол давления ???В нашем случае он составляет (см. п.4.1) 5?. Раскладывая силу Рп на две составляю
План
Содержание
Аннотация
Введение
Описание конструкции. Принцип действия прибора.
1. Кинематический расчет.
2. Расчет червячной передачи.
3. Расчет шагового механизма.
3.1 Выбор электромагнита.
3.2.Расчет храпового колеса.
4. Расчет кулачкового механизма.
4.1 Расчет кулачка.
4.2 Расчет цилиндрической пружины толкателя.
4.3 Расчет толкателя. Определение реакций опор толкатель
5. Контактный расчет.
5.1 Контактный расчет кулачкового механизма.
5.2 Контактный расчет червячной передачи.
6. Расчет опор выходного вала. Выбор шарикоподшипников.
Заключение.
Список используемой литературы.
Приложение.
Аннотация
Введение
В системах автоматического управления часто используются механизмы, которые позволяют осуществлять замыкания и размыкания различных контактов с заданной выдержкой времени и в определенной последовательности, соответствующей заранее установленной программе, которая по мере надобности также может изменяться. В данных механизмах применяется электромеханический способ осуществления требуемой выдержки времени срабатывания контактов.
Программный механизм, расчет которого приведен в пояснительной записке, является основным узлом арретирующих устройств. Арретирующие устройства обеспечивают жесткую фиксацию подвижных узлов гироприбора относительно друг друга, а также корпуса прибора. Это необходимо, например, при транспортировке гироприборов для избежания повреждений, также, как для начальной выставки подвижного узла гироприбора, так и для разворотов этих узлов на заданные углы.
Поэтому все параметры, характеризующие арретирующее устройство, определяются именно программным механизмом. Такими параметрами являются: Время арретирования и разарретирования.
Точность арретирования.
К этим параметрам зачастую предъявляются весьма жесткие требования. Поэтому они являются определяющими при расчете конструкции арретирующего устройства, и программного механизма, в частности.
Описание конструкции. Принцип действия прибора
Программный механизм является электромеханической системой, предназначенной для обеспечения поступательного движения толкателя (выходного звена) по определенному закону (программе) за счет профиля кулачка, выполненного по определенной программе.
Программный механизм состоит из шагового электродвигателя, привода кинематической передачи и кулачкового механизма. Толкатель кулачкового механизма соединяется с исполнительным элементом системы управления движением летательного аппарата.
Входной величиной программного механизма является число импульсов, подаваемых на шаговый электродвигатель, выполненный из электромагнита, храпового колеса, толкающей и стопорной собачек, а выходной - прямолинейное перемещение толкателя по заданной программе.
При подаче импульсов на электромагнит шагового механизма, движение от якоря, жестко связанного с толкающей собачкой, передается на храповик, затем через червячную передачу передается на выходной вал с кулачком и к толкателю. Стопорная собачка предохраняет храповик от поворота в обратную сторону при возвращении якоря в исходное положение (при отсутствии импульса). Пружина обеспечивает силовое замыкание кулачка и толкателя между собой.
Контактные группы служат для выключения электромагнита при отработке программы, а также для коммутации других электрических цепей управления.
Кинематическая схема программного механизма приведена в приложении.
Исходные данные
Частота импульсов 22 Гц.
Цена оборота кулачка 5800 импульсов/оборот.
Ход толкателя 7 мм.
Наибольшее давление на толкатель 5,5 Н.
Программа Линейная
Условия эксплуатации прибора
Температурный режим ??40?С.
Линейные перегрузки 4 ед.
Амплитуда и частота колебаний ЛА 0,02-0,04 мм, 500 Гц.