Проектування механізму повороту і відліку аттенюатора

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Московський ордена Леніна, ордена Жовтневої Революції і ордена Трудового Червоного Прапора

Державний Технічний Університет ім. Н.Е. Баумана

Калузький філія

РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту на тему:

Проектування механізму повороту і відліку аттенюатора

Калуга

Зміст

  1. Завдання на проектування

  2. Мета і призначення виробу

  3. Проектування кінематичної схеми

  4. Опис конструкції

  5. Розрахунок спіральної багатооборотної шкали

  6. Опис конструкції шкали

  7. Розрахунок черв'ячної передачі

  8. Вибір діаметра вала-черв'яка

  9. Вибір підшипників для вала-черв'яка

  10. Вибір підшипників для рухомого хвилеводу

Література

Програми

  1. Завдання на проектування

Тема завдання: розробити конструкцію механізму повороту поглинаючої пластини П центрального хвилеводу 2 поляризаційного аттенюатора в поєднанні зі звітним пристроєм за кінематичною схемою, вихідним даним та наступним технічним вимогам:

  1. Загасання сигналу в хвилеводі 3 забезпечити поворотом хвилеводу 2 з пластиною П на кут від Q = 0 до Q = Q max

  2. Пластину П виготовити з подвійного шару слюди, товщиною 0.25 мм з нанесенням поглинаючого шару з графіту.

  3. Отвори вхідного і вихідного хвилеводів виконати прямокутними з розмірами 18 '28 мм. На кінцях передбачити контактні фланці.

  4. З'єднання центрального рухомого хвилеводу з нерухомим виконати дросельними фланцями.

  5. Для поліпшення електричних характеристик контура контактні і струмопровідні поверхні срібла.

  1. Мета і призначення виробу. Опис принципу дії

Для зменшення потужності у відоме число разів використовуються прилади, які називаються аттенюатора. Вони застосовуються в різних вимірювальних приладах, наприклад, у генераторах малих потужностей. Аттенюатор будь-якого типу характеризується внесеним в тракт загасанням, тобто ставленням потужностей на вході і виході.

У радіотехнічному діапазоні хвиль застосовуються атенюатори різних типів, у тому числі атенюатори, що забезпечують затухання за рахунок поглинання потужності матеріалом, вміщеним в електромагнітне поле. Вони бувають коаксіальні та хвилеводні. Схема аттенюатора для круглого хвилеводу, збуджуваного хвилею Н1, показана на малюнку 1.



Рис. 1.

Тут 1 і 3 - нерухомі ділянки хвилеводу, 2 - його обертовий ділянку. Коли всі три поглинають пластини П лежать в одній площині, то загасання близько до нуля. У міру повороту поглинаючої пластини під обертається хвилеводу затухання на вихідному кінці хвилеводу збільшується. Принцип виникнення загасання показаний на малюнку 2.

Рис. 2.

Вектор напруженості поля Е може бути розкладений на складову Esin Q в площині пластини і складову Ecos Q, перпендикулярну їй. На виході середньої секції хвилеводу складова Esin Q не пропускається. Минула складова Ecos Q в нерухомій третьої секції відновлює первинну поляризацію, утворюючи складові Еcos 2 Q і Esin Q Ecos Q, на виході сусідній секції залишається лише складова Еcos 2 Q. Згасання такого аттенюатора визначається виразом:

А = М lg cos Q,

де М - постійна загасання.

  1. Проектування кінематичної схеми

Кінематична схема повинна забезпечувати поворот рухомої частини хвилеводу 2 (див. креслення) з поглинаючою пластиною П щодо нерухомих ділянок 1 і 3. Її поворот на кут Q здійснюється за допомогою рукоятки 5, яка управляє черв'ячної передачею Z 1 - Z 2. Черв'ячне колесо закріплене при цьому на рухомому ділянці хвилеводу. Відлік загасання будемо вести за шкалою 4. Графік функції загасання А = М lg cos Q показаний на малюнку 3.

Рис. 3.

  1. Опис конструкції

Аттенюатор складається з корпусу, відлитого з магнієвого сплаву МЛ5, з'єднаного фланцями з вхідним і вихідним хвилеводами. Усередині корпусу на кулькових підшипниках обертається рухомий хвилевід з поглинаючою пластиною. Її обертання здійснюється від ручки настройки за допомогою черв'ячної передачі, що складається з черв'яка і черв'ячного колеса, насадженого на зовнішню поверхню рухомого хвилеводу. Поглинаючі пластини зі слюди з графітовим покриттям встановлено також у нерухомих хвилеводах. Шкала звітного пристрої багатооборотна і закріплена на осі черв'яка. З'єднання хвилеводів безконтактне, дросельного типу. Для зменшення випромінювання в зазорі в волноводном тракті встановлені поглинають шайби. Шайби фіксуються на хвилеводі за допомогою стопорних кілець. Так як частота внутрішньої поверхні хвилеводу сильно впливає на величину загасання, чистоту поверхні призначають не гірше Ra = 0.32 з наступним срібленням. Поглинаючі пластини виготовлені з двох шарів слюди, товщиною 0.25 мм з нанесеним на їх зовнішню поверхню поглинає шару з графіту. Передаточне число черв'ячної передачі u = 12, Заходне черв'яка Z 1 = 4, число зубів на колесі Z 2 = 48, модуль зачеплення m = 1 мм.

  1. Розрахунок спіральної багатооборотної шкали

Вихідні дані для розрахунку: Тема № 8 Варіант № 5

  1. Постійна загасання М = -45

  2. Найбільша відносна похибка настроювання

e = 0,5 для 0 <Q <45 про

e = 2,0 для 45 про <Q <Q max

  1. Діапазон загасання

А min = 0 Дб А max = 70 Дб

  1. Внутрішній діаметр центрального хвилеводу

d в = 32 мм

  1. Діаметр шкали (початок оцифрування) відлікового пристрою

D ш = 150 мм

Порядок розрахунку:

  1. Визначаємо кут повороту елементу настройки, відповідний найбільшому загасанню

Q max = arccos 10 Amax / M

Q max = Arccos 10 70 / -45 = 88,384 °

  1. Розрахунок для відносної похибки

e = 0.5 при 0 <Q <45 про

    1. Знаходимо кут повороту елементу настройки, відповідний заданій величині абсолютної похибки D А, виходячи з

A 1 = A max - 2 * D A = A max -2 * e * A max / 100% = 70 - 2 * 0,5 * 70 / 100 = 69,3 Дб

Q 1 = arccos 10 A1 / M = arccos 10 69,3 / -45 = 88,347 °

    1. Вибираємо припустиму похибку переміщення на ручці налаштування з умови

[Dj n] = 1 ... 1.5 o. Вважаємо [dj n] = 1 о.

    1. Розрахуємо величину коефіцієнта уповільнення

i = [dj n] / dj n = [dj n] / (Q max - Q 1) = 1 / (88,384-88,347) = 37

  1. Проводимо розрахунок шкали, виходячи з довжини поділу

[B] = 1 ... 1.5 мм. Покладемо [b] = 1.5мм

    1. Ціна ділення

H = 2 * D A = 2 * A max * e / 100 = 2 * 70 * 0.5/100 = 0,7 Дб

    1. Число поділок шкали

N = A / H = 70 / 0.7 = 100

    1. Число оборотів шкали при куті повороту елементу настройки

Q max = 88,384 °

K = Q max i / 2 p = 88,384 * 37/360 = 9,08

Число поділок на кожному обороті

N '= N / K = 100 / 9,08 = 11,01

    1. Найменша довжина поділки шкали при найбільшому радіусі шкали

R o = D ш / 2 = 150 / 2 = 75 мм

і далі окресленої дугами кіл буде на кожному полувітке

b k '= 2 p R m / N' = 2 p (R o - (t / 4) * m) / N '

де t - крок спіралі шкали

t = 4 мм

b 1 = 2 p (75 - 1 * 1) / 11,01 = 42,02

b 2 = 2 p (75 - 1 * 3) / 11,01 = 41,07

b 3 = 2 p (75 - 1 * 5) / 11,01 = 39,93

b 4 = 2 p (75 - 1 * 7) / 11,01 = 38,9

b 5 = 2 p (75 - 1 * 9) / 11,01 = 37,65

b 6 = 2 p (75 - 1 * 11) / 11,01 = 36,5

    1. Розрахунок зроблений правильно, тому що b k> [b]

  1. Розрахунок для відносної похибки

e = 2 при 45 о <Q <Q max

4.1 Знаходимо кут повороту елементу настройки, відповідний заданій величині абсолютної похибки D А, виходячи

A 1 = A max - 2 * D A = A max -2 * e * A max / 100% = 70 - 2 * 2 * 70 / 100 = 67,2 Дб

Q 1 = arccos 10 A 1 / M = Arccos 10 67,2 / -45 = 88,161 °

4.2 Вибираємо припустиму похибку переміщення на ручці налаштування з умови [dj n] = 1 ... 1.5 o. Вважаємо [dj n] = 1 о.

4.3 розрахуємо величину коефіцієнта уповільнення

i = [dj n] / dj n = [dj n] / (Q max - Q 1) = 1 / (88,384-88,161) = 2,23

4.4 Проводимо розрахунок шкали, виходячи з довжини поділу

[B] = 1 ... 1.5 мм. Покладемо [b] = 1.5мм

4.5 Ціна ділення

H = 2 * D A = 2 * A max * e / 100 = 2 * 70 * 2 / 100 = 2.8 Дб

4.6 Число поділок шкали

N = A / H = 70 / 2,8 = 25

4.7 Число обертів шкали при куті повороту елементу настройки

Q max = 88,384 °

K = Q max i / 2 p = 88,384 * 2,23 / 360 = 0,55

4.8 Число поділок на кожному обороті

N '= N / K = 25 / 0,55 = 45,4

4.9 Найменша довжина поділки шкали при найбільшому радіусі шкали

R o = D ш / 2 = 150 / 2 = 75 мм

і далі окресленої дугами кіл буде на кожному полувітке

b k '= 2 p R m / N' = 2 p (R o - (t / 4) * m) / N '

де t - крок спіралі шкали

b 1 = 2 p (75 - 2 * 1) / 45,4 = 10,1

b 2 = 2 p (75 - 2 * 3) / 45,4 = 9,5

b 3 = 2 p (75 - 2 * 5) / 45,4 = 8,9

b 4 = 2 p (75 - 2 * 7) / 45,4 = 8,4

b 5 = 2 p (75 - 2 * 9) / 45,4 = 7,9

b 6 = 2 p (75 - 2 * 11) / 45,4 = 7,3

і далі окресленої дугами кіл буде на кожному полувітке

де t - крок спіралі шкали

t = 8 мм

4.10 Розрахунок зроблений правильно, тому що b k> [b], де [b] = 1.5мм

6. Опис конструкції шкали

Конструкція звітного пристрої з багатооборотної шкалою в основному аналогічна звітному пристрою за однооборотной шкалою. Відмінність полягає в кінематичного зв'язку між обертанням шкали 1 і переміщенням покажчика 2 в радіальному напрямку за один оборот шкали, що дорівнює одному кроку спіралі. Це забезпечується входженням виступів з одного боку покажчика в проріз спіралі шкали, а виступу з іншого боку покажчика в направляючі 3 утримувача шкали (рис. 4).

Шкалу зі спіраллю виготовляють з металу, шкалу виготовляють з оргскла. На оргскло наносимо оцифровку. Написи на шкалі

Рис.4

виконуємо шрифтом за ГОСТ 2930-62. Технічні вимоги до конструкції шкали

  1. Число поділок шкали - 125. Шкала містить 37 головних відміток, які діляться середньої відміткою навпіл.

  2. Допустиме зміщення оцінок від номіналу ± 3

  3. Ризики і цифри гравірують. Ширина рисок - 0,2 мм, глибина - 0,85 мм. Шрифт написів ПО-5 за ГОСТ 2930-62. Гравіювання заливають емаллю.

Рис.5

Розмітка на багатооборотної шкалою наноситься з урахуванням проведених розрахунків. Шкала закріплюється на валу за допомогою штифта. Шкалу і спіральну шкалу з'єднуємо склеюванням.

7. Розрахунок черв'ячної передачі

Вихідні дані:

Передаточне число черв'ячної передачі

Заходне черв'яка

Число зубів на черв'яка

Модуль зачеплення

U = 12

Z 1 = 4

Z 2 = 48

M = 1

7.1 Розрахунок параметрів зачеплення

7.1.1 Міжосьова відстань

a w = 0.5 M (Z 2 + q) = 0.5 * 1 (48 +20) = 34

де q - коефіцієнт діаметра черв'яка. Він вибирається зі спеціального ряду. Приймемо = 20, тому що необхідно підвищити жорсткість черв'яка.

7.1.2 Приймаються h а * = 1 за ГОСТ 9036 - 73.

7.1.3 Передаточне число U = 12.

7.1.4 Модуль зачеплення M = 1

7.2 Розрахунок черв'яка

7.2.1 Довжина нарізаної частини черв'яка

b 1 ³ (12.5 +0.09 * Z 2) * M

b 1 ³ (12.5 +0.09 * 48) * 1 = 16.89; b 1 = 17

На кінці нарізний частини виконують фаски під кутом 20 о. Забезпечення жорсткості - основна умова, що пред'являється до конструкцій черв'яків. Тому відстань між опорами вала - черв'яка приймають по можливості мінімальним.

7.2.2 Знаходимо ділильний кут підйому витка

tg g = Z 1 / q

g = arctg Z 1 / q = arctg 4 / 20 = 11.3 °

7.2.3 Знаходимо висоту витка

h = (2 h а * + Cos 20 ° ) M = 2.25 * 1 = 2.25

7.2.4 Знаходимо ділильний діаметр черв'яка

d = q * M = 20 * 1 = 20

7.2.5 Визначаємо діаметр вершин витків

d a 1 = d 1 + 2 M = 20 +2 = 22

7.2.6 Знаходимо діаметр западин витків

d f 1 = d 1 - 2.5 M = 20 -2.5 = 17.5

7.2.7 Знаходимо крок черв'яка

p = p M = 3.14

7.2.8 Хід витка розраховуємо за відомим модулю зачеплення

p z 1 = p * Z 1 = 3.14 * 4 = 12.56

7.2.9 Вибираємо архимедів черв'як та праве напрямок лінії витка

7.2.10 Визначаємо коефіцієнт зміщення

x = a w / M - 0.5 (Z 2 + q) = 34 - 34 = 0

Відношення фактичного передавального від заданого становить не більше 4%. Черв'як виготовляється зі сталі 45 відповідно до ГОСТ 1050 - 74.Діаметр не нарізану частини черв'яка вибирають таким чином, щоб забезпечувати вихід інструменту по можливості вільним при обробці витків.

7.3 Розрахунок черв'ячного колеса

7.3.1 Визначаємо ділильний діаметр колеса

d 2 = Z 2 * M = 48 * 1 = 48

7.3.2 Діаметр вершин зубів визначаємо за формулою

d a 2 = d 2 + 2 M = 50

7.3.3 Обчислюємо діаметр западин зубів

d f 2 = d 2 - 2.5 M = 45.5

7.3.4 Найбільший діаметр черв'ячного колеса

d am2 £ d a2 + 6M / Z 1 + 2 = 50 + 6 / 4 + 2 = 53.5; d am2 = 52

7.3.5 Ширина вінця зубчастого колеса

b 2 £ 0.67 d a 1 = 14.74; b 2 = 14

7.3.6 Кут обхвату черв'яка колесом вибираємо в залежності від призначення передачі

2 d = 22 ... 66 °

У зв'язку з великим діаметром отвору в колесі вважаємо.

7.3.7 Визначаємо радіус виїмки поверхні вершин зубів

R = 0.5 q - M = 0.5 * 20 -1 = 9

Зубчастий вінець виготовляється з бронзи і насаджується з натягом на сталеве кільце. Марка бронзи ШЛЮБ - 9 - 4л за ГОСТ 1586 - 70. Кільце насаджуємо з натягом на поверхню хвилеводу.

7.3.8 Визначаємо радіуси заокруглень западин і вершин зубів

P f 2 = 0.3 M = 0.3; P k 2 = 0.1 M = 0.1

7.3.9

Допуски на розміри черв'яка і колеса призначені відповідно до таблиці за ГОСТ 9368 - 60. З'єднання в натяг можна отримати безпосередньо після виготовлення колеса.

8. Вибір діаметра валу - черв'яка

Діаметр валу визначаємо з умови міцності на кручення, а вигин враховується шляхом зниження допустимих напружень

d ³ = 2

де Mk-крутний момент, який обирали з конструктивних міркувань Mk = 20

[T] - допустиме напруження [t] = 20 мПа

У зв'язку з тим, що вал виготовляють заодно з черв'яком приймаємо d = 12мм. У процесі розробки конструкції вала розміри призначають, виходячи з конструктивних міркувань. Номінальні діаметри всіх посадочних місць узгодять із стандартним поруч номінальних розмірів. Для підвищення технологічності конструкції розміри жолобників і розміри фасок на одному валу приймають по можливості однаковими. Ширина канавок для виходу інструмента також будемо приймати однаковою. У місцях зміни діаметра валу виконуємо плавний перехід-жолобник постійного радіусу. Для зменшення концентрації напружень різниця між діаметрами ступенів валу повинна бути мінімальною, а радіус галтелі максимальним. На кресленні також показані граничні відхилення розмірів, допуски форм і розташування поверхонь, параметри шорсткості, вказівки про матеріал, інші відомості, необхідні для виготовлення деталі. Вимоги до шорсткості поверхонь, що сполучаються встановлюють виходячи з величини призначеного допуску. Максимально необхідну шорсткість поверхні деталі можна визначити по заданому допуску в довіднику.

9. Вибір типу підшипників для валу черв'яка

Приймаються попередньо підшипник кульковий радіально-упорний легкої серії 36100 з кутом a = 12 °.

F r 1 = F r 2 = 10.517 H; F a = 40.17 H

Частота обертання вала n = 300 об / хв. Необхідна довговічність підшипника L = 6300 год. Діаметр посадкової поверхні d = 10 мм.

Для цього підшипника на стор.201 у книзі [3] за таблицею знаходимо:

С = 5030 - динамічна вантажопідйомність

З о = 2180 - статична вантажопідйомність

Визначаємо відношення:

F a / C o = 40.17/2180 = 0.02

X = 0.014; Y = 1.81; l = 0.3

Ці значення знаходимо для заданого відношення за таблицею в підручнику [2]. Знаходимо відношення

F a / VF r = 40.17 / 1 * 10.517 = 2.74

Остаточно приймаємо

X = 0.014: Y = 1.81

Визначаємо еквівалентну динамічне навантаження. Приймаються значення коефіцієнтів K r = 1; K б = 1.3 згідно з таблицею підручника [3].

P f = (VXF r + YF r) * K r * K б = (1 * 0.014 * 10.517 +1.81 * 40.17) * 1 * 1.3 K r = 50.81 H

Визначаємо необхідну вантажопідйомність за формулою:

C mp = P f = 47.48H

Так як C mp <C, то даний підшипник підходить. Характеристики підшипника:

d = 10мм; B = 8мм; r = 0.5мм; D = 26мм; a = 20 °

Спосіб установки підшипників на валах показаний на складальному кресленні аттенюатора.

10. Вибір типу підшипника для рухомого хвилеводу


Вибираємо попередньо кульковий радіальний підшипник особливо легкої серії 107.

Для цих підшипників з таблиці в підручнику [2] знаходимо, що

C o = 15900 H - динамічна вантажопідйомність.

Так як підшипник радіальний, то осьова складова дорівнює 0. З умови рівноваги знаходимо

F a = 40.17 H; F r = 17.1 H

Знаходимо відносини за таблицею в підручнику [3] знаходимо, що

X = 0.56; Y = 2.3; l = 0.19

Знаходимо відношення

F a / VF r = 40.17/17.2 = 2.54,

що більше l = 0.19.

Остаточно приймаємо X = 0.56; Y = 2.3.

Знаходимо еквівалентну динамічне навантаження

P e = (F r * XV + XF a) * K б * K r

Приймаються K r = 1 (температура підшипника менше 100 ° C;

K б = 1, див. таблицю в підручнику 2).

P e = (1 * 0.56 * 17.1 + 2.3 * 40.17) = 40.263 H

Визначаємо необхідну динамічну вантажопідйомність

C mp = P e = 49.574H

Так як C mp <C, то попередньо обраний підшипник підходить. Цей підшипник має следуюшіе характеристики:

d = 31,5 мм; B = 14 мм; r = 1.5мм; D = 62мм;

C = 15900 H; C o = 8500 H.

Література



1.Елементи приладових пристроїв (курсове проектування) у 2-х частинах під ред. О.Ф. Тащенко. М. «Вища школа» 1978.

2.Дунаев П.Ф. Конструювання вузлів і деталей машин. - М.: «Вища школа» 1978.

3. «Довідник конструктора точних приладів» під. Ред. Н.Я. Левіна. М.: «Машинобудування» 1964.

4.Курсовое проектування механізмів РЕЗ: Навчальний посібник для вузів за спец. «Конструювання і технолог. радіоелектр. засобів »/ В.В. Джамай, І.П. Плеве, Г.І. Рощин та ін; Під ред. Г.І. Рощина. - М.: «Вища школа», 1991.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
65.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Проектування механізму повороту торкретфурми
Проектування системи автоматичного регулювання кута повороту вала електродвигуна
Проектування підйомного механізму
Проектування гвинтового механізму
Проектування зубчастого механізму
Проектування та дослідження механізму хитного конвеєра
Проектування програмного механізму чотириступінчастому редуктора
Проектування механізму підйому вантажу мостового крана
Проектування та дослідження кривошипно-ползунного механізму гуркоту
© Усі права захищені
написати до нас