ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ
И КОНСТРУИРОВАНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
Курск 2009
УДК 681.323
Составители: С.Ф. Яцун, В.Я. Мищенко, Е.Н. Политов
Рецензент
Кандидат физико-математических наук, доцент Курского государственного университета В.С. Соколов
Детали машин и основы конструирования [Текст]: Лабораторный практикум. Методические указания к выполнению лабораторных работ / сост. С.Ф. Яцун, В.Я. Мищенко, Е.Н. Политов; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2009, 23 с., ил. 15, таб. 3.
Изложены теоретические предпосылки, описание и конкретные методические указания к лабораторным работам по курсу «Детали машин и основы конструирования».
Материалы соответствуют требованиям программы, утверждённой учебно-методическим объединением.
Предназначены для специальности 220401 «Мехатроника», а также других специальностей машиностроительного, приборостроительного и технологического профиля.
Текст печатается в авторской редакции
Подписано в печать. Формат 60х84 1/16 Усл.печ.л. Уч.-изд.л. Тираж 50 экз. Заказ. Бесплатно.
Курский государственный технический университет.
Издательско-полиграфический центр Курского государственного технического университета. 305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение | |
| Лабораторная работа №1 Изучение конструкций фрикционных передач | |
| Лабораторная работа №2 Изучение конструкций ременных передач | |
| Лабораторная работа № 3 Изучение конструкций цилиндрических зубчатых передач | |
| Лабораторная работа № 4 Изучение конструкций конических зубчатых передач |
ВВЕДЕНИЕ
Механика формирует общетехническую подготовку инженеров специальностей машино- и приборостроительного, технологического профиля. Будучи комплексной дисциплиной, механика включает в себя основные положения курсов теория механизмов и машин, детали машин и основы конструирования, сопротивление материалов. Цель изучения дисциплины - дать студенту знания, умения и навыки, необходимые для последующего изучения специальных инженерных дисциплин, а также в дальнейшей его деятельности в качестве инженера-конструктора, инженера-эксплуатационника и других видах инженерной деятельности по освоению новой техники.
Лабораторные занятия по дисциплинам механического профиля проводятся с целью практического закрепления знаний, получаемых студентами в лекционном курсе, и выполняются в специализированных лабораториях кафедры теоретической механики и мехатроники Курского государственного технического университета. Кафедрой ТМиМ накоплен богатый опыт разработки лабораторных установок, макетов, методики проведения лабораторных работ.
Каждая лабораторная работа, как правило, выполняется студентами в количестве не более 2-х человек, что способствует лучшему усвоению изучаемого материала. Защита лабораторной работы проводится индивидуально, как правило, с использованием индивидуальных карт контроля знаний и решением задач.
Лабораторные работы оформляются в отдельной тетради в виде отчётов. Отчёт по работе включает в себя название работы, её цель, краткие теоретические сведения, изложенные студентом конспективно, а также ход выполнения работы и полученные результаты.
Предлагаемое пособие содержит теоретические предпосылки, описание и конкретные методические указания к четырём лабораторным работам по курсу «Детали машин и основы конструирования».
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ФРИКЦИОННЫХ ПЕРЕДАЧ
Цель работы: изучение конструкций и кинематических характеристик фрикционных передач.
Общие теоретические положения
Фрикционной передачей называют механизм, в котором движение одного жесткого звена преобразуется в движение другого жесткого звена за счет сил трения.
Во фрикционных передачах вращательное движение ведущего звена преобразуется или во вращательное или в поступательное движение ведомого звена. Передачи могут иметь как постоянное передаточное отношение (рис.1.1), так и переменное (рис.1.2 – 1.5). В последнем случае передача называется вариатором.
Рис.1.1. Схема фрикционного механизма: 1- ведущий каток; 2 – ведомый каток; 3 – неподвижная опора; 4 – подвижная опора
Достоинства передач: простота конструкции, плавность и бесшумность работы, возможность бесступенчатого регулирования угловых скоростей.
Рис.1.2. Схема фрикционного вариатора:
1 – ведущий каток; 2- ведомый диск
Недостатки: большое давление на валы и опоры, необходимость регулировки силы прижатия катков, сравнительно высокий износ.
Фрикционные механизмы характеризуется передаточным отношением. С учетом коэффициента проскальзывания 
можно записать для передачи
; (1.1)
для вариатора
;
; (1.2)
где 
и 
- соответственно диаметры ведущего и ведомого катков; Rmax, Rmin и R1 - соответственно радиусы диска и ведущего колеса.
В различных мехатронных устройствах нашли применение вариаторы различных типов.
Рассмотрим некоторые конструкции вариаторов.
Лобовые вариаторы (см. рис.1.3). Ведущий каток 1 радиуса R1, устанавливается на валу на скользящей шпонке и может перемещаться вдоль оси. Ведомый каток 2 радиуса R2 закреплен на валу неподвижно. За счет нажимного устройства создается сила трения, необходимая для работы вариатора. Бесступенчатое изменение угловой скорости в этом вариаторе достигается перемещением вдоль вала ведущего катка 7; при этом R1 = const; R2 
const. Отсюда передаточное число
,
здесь не учитывается проскальзывание катков, поэтому равенство приближенное.
Торовые вариаторы (см. рис. 1.3). На концы валов насажены две торовые чашки 1 и 2. Вращение от ведущей чашки к ведомой передается промежуточными дисками 3, свободно вращающимися на осях 4. Угловая скорость ведомой чашки изменяется при одновременном повороте осей 4 вокруг шарнира 5. При этом изменяются радиусы R1 и R2 чашек 1 и 2, т. е. 
; 
. Отсюда
Рис. 1.3. Торовый вариатор: 1 — ведущая торовая чашка; 2 — ведомая торовая чашка; 3 — ролик; 4 — оси дисков; 5 — шарниры осей
Вариатор с коническими катками (см. рис. 1.4). На ведущем и ведомом валу установлены катки 1 и 2 с рабочими поверхностями конической формы. Вращение от ведущего катка 7 к ведомому 2 передается промежуточным диском 3 цилиндрической формы, свободно вращающимся на оси 4. Пружина 5 обеспечивает необходимую силу нажатия для нормальной работы вариатора. При перемещении промежуточного диска 3 вдоль оси 4 радиусы Rl и R2 ведущего 1 и ведомого 2 катков изменяются. В данной конструкции вариатора Rl const; R2 const. Отсюда
Рис.1.4. Конусный вариатор: 1 – ролик, 2 – фиксатор, 3 - ведущий каток; 4 – ведомый каток; 5 – направляющая (стойка).
Содержание работы
1. Ознакомиться с конструкцией вариатора и нарисовать ее кинематическую схему.
2. Замерить основные геометрические параметры.
3. С помощь штангенциркуля измерьте диаметры d1 ведущего и d2 ведомого катков в точке их касания с роликом.
4. Составить формулу для вычисления передаточного отношения от входного к выходному звену и определить его значение.
5. Проверить передаточное отношение, через углы поворотов ведущего и ведомого вала. Для этого необходимо повернуть ведущий вал на угол φ1 и измерить угол поворота φi ведомого, после чего вычислить передаточное отношение по формуле
U1i = φ1 / φ2
6. Переместить ролик в некоторое следующее положение и повторить пункты 3-5 для этого положения.
7. Определить передаточное отношение вариатора для 5 фиксированных положений ролика, перемещая его от одного крайнего положения до другого.
8. Полученные результаты занести в таблицу.
9. Определить степень подвижности механизма:
W = 3·n – 2·p5 – p4
Таблица 1.1
Результаты измерений
| № | Перемещение ролика S, мм | Диаметры катков | Передаточное отношение U | Угол поворота катков, ° | Передаточное отношение U | ||
| d1, мм | d2, мм | φ1 | φ2 | ||||
10.Построить график зависимости передаточного отношения фрикционного вариатора от положения ролика.
11.Написать выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Какая передача называется фрикционной? Что такое вариатор?
2. Перечислите преимущества и недостатки фрикционных механизмов.
3. Как определяется передаточное отношение фрикционной передачи? Как меняется передаточное отношение механизма при изменении положения ролика?
4. Чему равна степень подвижности механизма?
5. Из каких звеньев состоит механизм?
6. Что такое коэффициент проскальзывания?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
