Московский Государственный Технический Университет

им. Н.Э.Баумана


Факультет «Робототехники и комплексной автоматизации»


Кафедра «Теории механизмов и машин»








РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ

ЗАПИСКА



к курсовому проекту на тему:




«Проектирование и исследование механизма привода антенны»












Выполнила : __________________(Буторова А.О.) студентка группы РК6-51


Руководитель проекта: __________________(Тарабарин В.Б.)











Москва, 2003г.

Содержание.

Содержание. 1

Реферат. 3

Техническое задание 4

Исходные данные. 6

1. Определение закона движения механизма. 8

1.1. Число степеней свободы механизма и структурная схема. 8

1.2. Определение основных размеров механизма. 9

1.3. Анализ характера изменения внешних сил, действующих на рефлектор. 10

1.4. Нахождение передаточных функций и передаточных отношений основного механизма. 11

1.5 Определение суммарного приведенного момента инерции механизма. 13

1.6. Определение суммарного приведенного момента. 14

1.7. Построение графика суммарной работы. 15

1.8. Определение угловой скорости звена приведения. 15

1.9. Определение углового ускорения звена приведения. 16

2. Силовой расчет механизма. 17

2.1. Цели и задачи силового расчета. 17

2.2. Определение скоростей и ускорений звеньев и кинематических пар. 17

2.2.1. Построение плана скоростей. 17

2.2.2. Построение плана ускорений. 18

2.3. Нахождение главных векторов сил и моментов инерции. 19

2.4. Нахождение неизвестных сил и моментов. 20

3. Проектирование цилиндрической эвольвентной зубчатой передачи и планетарного редуктора. 21

3.1. Цели и задачи расчета эвольвентного зацепления. 21

3.2. Проектирование зубчатой передачи. 22

3.2.1 Геометрический расчет эвольвентной зубчатой передачи внешнего зацепления. 22

3.2.2 Исполнительные размеры зубчатого колеса. 24

3.2.3.Качественные показатели зубчатой передачи 26

3.2.4 Построение станочного зацепления и зубчатой передачи. 27

Расчет зубчатой передачи. 29

Исходные данные. 29

Результаты расчета зубчатой передачи. 29

3.3 Проектирование планетарного редуктора 32

3.3.1. Исходные данные 32

3.3.2 Подбор чисел зубьев механизма 32

3.3.3 Условия, которым должны удовлетворять зубья механизма 33

3.3.4. Определение межосевого расстояния и радиусов колес 33

4. Проектирование кулачкового механизма. 34

4.1. Исходные данные и основные этапы проектирования. 34

4.2. Определение кинематических передаточных функций кулачкового механизма. 34

4.3. Определение основных размеров кулачкового механизма. 35

4.4. Определение координат и построение профиля кулачка. 36

Заключение: 37

Литература: 38


Реферат.


Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту "Проектирование и исследование механизма привода антенны»

содержит 43 страницы машинописного текста, 21 рисунок.


В расчетно-пояснительной записке проведено проектирование механизма привода антенны, определение действующих силовых факторов, исходя из закона его движения, расчет силовых факторов, действующих в кинематических парах механизма с учетом геометрии масс звеньев; проектирование цилиндрической эвольвентной зубчатой передачи, планетарного редуктора, расчет и исследование кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем.

Техническое задание


Антенна радиолокатора предназначена для обнаружения летающих объектов в атмосфере. Рефлектор 3 антенны с облучателем совершает два основных движения: вращение вокруг вертикальной оси и одновременно колебание вокруг горизонтальной оси. Для осуществления кругового обзора поворотная платформа 7 получает вращение от электродвигателя Д2 через пару зубчатых колес Z6, Z7 и волновую зубчатую, состоящую их двух жестких колес Z8, Z9, гибкого колеса-кольца Z10 и трех деформирующихся дисков 4, установленных в подшипниках на эксцентричных шейках вала 6.

Колебание рефлектора антенны вокруг горизонтальной оси осуществляется механизмом секторного обзора, установленным на платформе. Движение от электродвигателя Д1 через двухступенчатый планетарный редуктор и цилиндрическую зубчатую передачу с колесами Z4, Z5 передается на кривошип 1 шарнирного четырехзвенника 1,2,3. При этом происходит возвратно-вращательное движение рефлектора 3 антенны в пределах угла качания от 15 градусов ниже линии горизонта до 30 градусов выше ее. Заданная неравномерность вращения кривошипа 1 обспечивается маховиком.

Кулачковый механизм обеспечивает подачу смазки в шарниры кривошпно-коромыслового механизма антенны. Вращение кулачка 8 осуществляется от электродвигателя Д1 через планетарный редуктор и преобразуется в возвратно-поступательное движение толкателя-плунжера 9. Замыкание высшей пары в кулачковом механизме осуществляется пружиной 10. Закон изменения ускорения толкателя приведен на стр. 5.

Ветровая нагрузка на рефлектор зависит от проекции точки зеркала на направление ветрового потока, изменяющейся при вращении платформы: p=k·p0, где p0=500 Па - давление ветрового потока, k = 1,5 - при высоте до 50 м; k=2 - при высоте более 50 м.

























Исходные данные.



ц/п

Наименование параметра

Обозначение

Единица СИ

Численные значения для вариантов

А

1

Расстояние между шарнирами C и D рефлектора (длина коромысла 3)

l3=lCD

м

0,25

2

Коэффициент изменения средней скорости коромысла

K

------

1,12

3

Относительное положение центра масс S2 шатуна

S2=lBS2/lBS

------

0,35

4

Относительное положение центра масс S3 рефлектора

S3=lCS3/lCD

------

0,32

5

Диаметр рефлектора

D

м

0,75

6

Частота вращения кривошипа 1

n1

об/с

0,6

7

Коэффициент неравномерности вращения

кривошипа 1

------

1/45

8

Высота установки антенны

H

м

75,0

9

Момент трения в шарнирах A, С и D:

MТА

Н·м

5,6

MТC

Н·м

8,8

MТD

Н·м

10,6

10

Масса кривошипа 1

m1

кг

1,1

11

Масса шатуна 2

m2

кг

1,2

12

Масса рефлектора 3

m3

кг

32,0

13

Момент инерции шатуна 2 относительно его центра масс

I2S

кг·м2

0,112

14

Момент инерции рефлектора 3 относительно его центра масс

I3S

кг·м2

1,125

15

Приведенный к валу кривошипа 1 момент инерции колес зубчатой передачи и планетарного редуктора

I3Kпр

кг·м2

1,15

16

Угловая координата кривошипа (для силового расчета механизма)

1

град

100

17

Число зубьев колес:

Z4

------

10

Z5

------

22

18

Модуль колес

m

мм

5

19

Передаточное отношение планетарного редуктора

uр

------

36

20

Ход толкателя

h

м

0,03

21

Внеосность толкателя

е

м

0,01

22

Допустимый угол давления в кулачковом механизме

доп

град

20

23

Угол рабочего профиля кулачка

р

град

300

24

Изменение ускорений толкателя

а1 / а2

------

2,0

25

Передаточное число волновой зубчатой передачи

uв

------

100

26

Частота вращения платформы 9

n9

град/с

1,5


1. Определение закона движения механизма.


1.1. Число степеней свободы механизма и структурная схема.


Число степеней свободы плоского механизма по формуле П.Л.Чебышева.


Количество избыточных связей механизма, считая плоский механизм пространственным, по формуле А.П.Малышева.


Устраним избыточные связи, путем замены двух одноподвижных вращательных пар на две трехподвижные вращательные. Определим число степеней свободы пространственного механизма по формуле П.Л.Чебышева.

.

имеем одну основную подвижность и одну местную подвижность.


Количество избыточных связей для пространственного механизма по формуле А.П.Малышева.

механизм самоуравновешивающийся без избыточных связей.


1.2. Определение основных размеров механизма.


Необходимо синтезировать кривошипно-коромысловый механизм.

По условию задан угол и коэффициент изменения средней скорости коромысла . Углы и поворота кривошипа за период рабочего и вспомогательного ходов коромысла отличаются от на величину угла перекрытия .

Из тр-ка С’’KD:

Из тр-ка С’’KM:


Из тр-ка ADM по т. косинусов:

Получаем квадратное уравнение относительно

Рассмотрим последовательно тр-ки AC’’D и ACD. Запишем для них теорему косинусов:

м м



1.3. Анализ характера изменения внешних сил, действующих на рефлектор.


Определим закон изменения силы ветровой нагрузки на рефлектор.

В произвольном положении рефлектор наклонен на угол к вертикали. Тогда площадь сечения рефлектора , которая будет воспринимать ветровую нагрузку, будет равна , где диаметр рефлектора антенны. Тогда сила , действующая на рефлектор со стороны ветра, будет равна где .

Построим график получившейся функции с помощью программы MathCAD 2001.





1.4. Нахождение передаточных функций и передаточных отношений основного механизма.




Все расчеты для получения выражений для передаточных функций получены с помощью программы MathCad 2001.



Все расчеты для получения выражений для передаточных отношений получены с помощью программы MathCad 2001.