с планетарной ступенью
Условие. Зубчатый механизм (рис.8) имеет частоту вращения 1- го колеса n1 = 750 об/мин. Числа зубьев колес: Z1= Z4 =16, Z2 = 40, Z 5 = 64.
Решение.
1. Определяем степень подвижности механизма по формуле
П.А. Чебышева для плоских механизмов
W = 3 × n - 2 × р5 - р4.
Подвижные звенья n:
1- колесо 1; 2 - колеса 2 и 3, установленные на одной неподвижной оси; 3 - колесо 4 (сателлит); 4 - подвижная ось Н (водило). Итого, n = 4.
Колесо 5 - неподвижное, т.к. жестко крепится к стойке.
Кинематические пары 5-го класса (вращательные) представляют собой подвижные соединения осей O1, О2 со стойкой, оси O4 с водилом Н, а также соединение водила со стойкой. Таким образом, р5 = 4.
Кинематические пары 4-го класса, т.е. высшие кинематические пары, находятся в точках касания колес: 1 и 2, 3 и 4, 4 и 5. Итого, р4 = 3.
Рис. 8. Механизм с планетарной ступенью
Вычисляем степень подвижности механизма
W = 3∙4 - 2∙4 – 2 =1.
2. Определяем число ступеней в механизме.
I ступень, образованная колесами 1 и 2, - рядовая.
|
|
II.ступень, включающая колесо 3, неподвижное колесо 5, сателлит 4 и водило Н — планетарная.
3. Определяем передаточное отношение I ступени.
(3.4)
Зацепление внешнее, поэтому отношение имеет значок «минус».
Определяем передаточное отношение II ступени (планетарной).
Применяем метод обращенного движения. Для этого всему механизму условно задается дополнительная частота вращения, равная и противоположно направленная частоте вращения водила (- nн).
Частоты вращения звеньев в обращенном движении изменяется на
- nн и станут равны
(3.5)
где, n3, n4, n5 и nH – соответственно частоты вращения колес 3,4,5 и водила в реальном механизме. Верхний индекс Н показывает, что водило остановлено.
Передаточное отношение обращенного механизма
(3.6)
отсюда
(3.7)
где U3H – передаточное отношение от колеса 3 к водилу Н.
При остановленном водиле ступень II представляет собой обычную рядовую передачу, поэтому величину передаточного отношения находим как обратное отношение чисел зубьев крайних колес. При этом учитываем знаки: "минус" - для внешнего зацепления колес 3 и 4, "плюс" - для внутреннего зацепления колес 4 и 5.
(3.8)
Неизвестное число зубьев Z3 определяем из условия соосности, согласно которому
(3.9)
где , , - радиусы начальных окружностей колес 3,4,5, соответственно.
Формулу (3.9) можно представить в виде
здесь m - модуль колес.
Так как модули всех колес одинаковы, то
Z3 = Z5 – 2 Z4
Z3 = 64 - 2∙16 = 32.
4. Определяем общее передаточное отношение зубчатого механизма путем перемножения передаточных отношений отдельных ступеней.
|
|
U 1H = U 12 ∙ U 3H (3.10)
Подставляя полученные выражения (3.6), (3.7) и (3.8) в формулу (3.10), имеем
Знак «минус» показывает, что колесо 1 и водило Н вращаются в противоположные стороны.
Частота вращения водила Н
.
Примечание. Передаточное отношение от водила Н к колесу 3 определяется как обратное отношение по формуле
Если колесо 5 сделать подвижным, то получим дифференциальную ступень.