Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
В.И. Воронин, Г.В. Конюшков, С.М. Лисовский
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И МЕХАНИЗМЫ
ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
Допущено УМО по образованию в
области прикладной математики и
управления качеством в качестве
учебного пособия для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по
специальности 200500 – Электронное
машиностроение
2006
Стр.1
2
УДК 621.38
ББК 34.4
В 75
Рецензенты:
Кафедра ―Технология металлов и материаловедение‖
Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова
Доктор технических наук, профессор
А.А. Игнатьев
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного технического университета
Воронин В.И.
В 75 Типовые узлы и механизмы электронного машиностроения: учеб.
пособие / В.И. Воронин, Г.В. Конюшков, С.М. Лисовский. Саратов:
Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. 80 с.
ISBN 5-7433-1637-6
В учебном пособии изложены принципы конструирования основных
механизмов электронного машиностроения. Особое внимание уделено рентабельности
механизмов и влиянию их параметров на характеристики электронных машин.
Рассмотрены вопросы оптимизации, снижения металлоемкости узлов и выбора
материалов для их изготовления.
Предназначено для студентов вузов обучающихся по специальности 200500
«Электронное машиностроение».
УДК 621.38
ББК 34.4
© Саратовский государственный
технический университет,2006
ISBN 5-7433-1637-6
© Воронин В.И., Конюшков Г.В.,
Лисовский С.М., 2006
Стр.2
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ .................................................................................................... 3
Предисловие ......................................................................................................... 5
Введение ............................................................................................................... 6
1 Механизмы и устройства программного управления .................................. 7
1.1 Командаппараты с кулачковыми механизмами ..................................... 7
1.2 Командаппараты с ШПМ ......................................................................... 9
2 Ступенчатые вариаторы скоростей (коробки скоростей) .......................... 12
2.1. Особенности эксплуатации ................................................................... 12
2.2 Коробки скоростей с передвижными блоками зубчатых колес ......... 12
2.3 Коробки скоростей с кулачковыми муфтами ....................................... 13
2.4 Многоступенчатые КС со сменными зубчатыми колесами, муфтами,
переборами и блоками колес ........................................................................ 14
2.5 Определение основных параметров коробок скоростей ..................... 15
2.5.1 Кинематический расчет ................................................................... 15
2.5.2 График частот вращения шпинделя ............................................... 18
2.6 Блокировочные устройства .................................................................... 18
2.6.1 Механизм для переключения блоков зубчатых колес ................. 19
2.6.2 Механизм блокировки взаимно перпендикулярных валов.......... 19
2.6.3 Замочная блокировка рукояток на параллельных валах .............. 20
3 Передача винт-гайка скольжения ................................................................. 21
3.1 Общие сведения ....................................................................................... 21
3.2 Конструктивные элементы передачи .................................................... 21
3.3 Геометрические характеристики ........................................................... 22
3.4 Кинематические характеристики .......................................................... 23
3.5 Силовые характеристики ........................................................................ 23
3.6 Материалы винтов и гаек ....................................................................... 24
3.7 Расчѐт передачи ....................................................................................... 24
4 Передача винт-гайка качения ........................................................................ 27
4.1 Схема передачи........................................................................................ 27
4.2 Кинематический расчет .......................................................................... 28
4.3 Силовые соотношения ............................................................................ 28
4.4 Проектный расчет передачи ................................................................... 29
4.5 Профили резьбы передачи ..................................................................... 30
4.6 Определение размеров гайки ................................................................. 30
4.7 Определение допускаемых нагрузок..................................................... 31
4.8 Проверочный расчет передачи по контактным напряжениям ........... 31
4.9 Расчет передачи на статическую грузоподъемность ........................... 33
4.10 Расчет передачи на долговечность ...................................................... 34
5 Реечная передача ............................................................................................ 35
5.1 Схема передачи........................................................................................ 35
Стр.3
4
5.2 Основные соотношения в реечной передаче ........................................ 35
6 Тросовая передача .......................................................................................... 38
6.1 Типы передач ........................................................................................... 38
6.2 Кинематические и геометрические параметры .................................... 39
6.3 Силовой расчет ........................................................................................ 39
6.4 Расчет на прочность ................................................................................ 40
6.5 Определение ошибки положения тросовой передачи ......................... 41
7 Передача зубчатым ремнем ........................................................................... 42
7.1 Схема передачи........................................................................................ 42
7.2 Геометрические параметры зубчатых ремней ..................................... 42
7.3 Основные параметры передачи ............................................................. 43
7.4 Силовой расчет передачи ....................................................................... 44
7.5 Расчет зубьев ремня на прочность ........................................................ 44
8 Храповые зубчатые механизмы .................................................................... 46
8.1 Виды храповых механизмов .................................................................. 46
8.2 Основные размеры храповых колес и собачек..................................... 47
8.3 Расположение собачек ............................................................................ 49
8.4 Геометрический расчет храповых механизмов .................................... 50
с вращательным движением оси собачки ................................................... 50
8.5 Геометрический расчет храповых механизмов .................................... 52
с прямолинейным движением оси собачки ................................................ 52
8.6 Конструкция зубчатых храповых механизмов..................................... 54
8.7 Материал деталей храповых механизмов ............................................. 56
8.8 Технические условия на детали храповых механизмов ...................... 57
9 Механизмы-усилители ................................................................................... 58
10 Расчеты зажимающих элементов и узлов .................................................. 66
10.1 Усилие, сообщаемое через резьбовую пару ....................................... 66
10.2 Усилие, сообщаемое через клин ...................................................... 70
10.3 Усилие, сообщаемое через клино-плунжерный механизм .............. 71
с двухопорным плунжером .......................................................................... 71
10.4 Усилие, сообщаемое через клино-плунжерный механизм с
консольным плунжером ............................................................................... 72
10.5 Зажим круглым эксцентриком ......................................................... 74
Список литературы ........................................................................................... 78
Стр.4
5
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие является попыткой систематизировать конструкции
и методы расчета механических приводов электронных машин.
Электронная промышленность характеризуется большой
номенклатурой оборудования, что обусловлено большим количеством
типов выпускаемых изделий и быстрой сменяемостью в производстве
отдельных типов оборудования. Большое значение при проектировании
оборудования уделяется вопросам автоматизации оборудования.
В связи со сложностью технологических процессов производства
изделий электронной техники к оборудованию предъявляются
повышенные требования по надежности, безотказности и
технологичности. Быстрая сменяемость объектов производства диктует
необходимость быстрой переналадки оборудования при производстве
изделий различных типоразмеров.
На основании анализа работ различных авторов были выявлены
основные типовые механические приводы, применяемые в электронных
машинах, приведены их описания и методики расчета.
Стр.5
6
ВВЕДЕНИЕ
Электронное машиностроение – ведущий комплекс в обеспечении
выпуска высококачественных изделий электронной техники. Уровень
электронного машиностроения определяет дальнейшее развитие всей
электронной промышленности.
Конструкторами электронного машиностроения проделана большая
работа по разработке механических передач и приводов электронных
машин, конструкция которых определяет параметры машин, их
производительность и коэффициент полезного действия.
При конструировании механических приводов конструктор должен
учитывать возможность улучшения параметров машин: снижение их
материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления,
нормализации и унификации их элементов, их механизации и
автоматизации.
Учебное пособие рассчитано на студентов машиностроительных
специальностей, а также инженеров-конструкторов машиностроения.
Для успешной работы по расчету и конструированию приводов
машин и механических передач конструктор должен обладать
определенным объемом знаний по дисциплинам «Материаловедение»,
«Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения»,
«Сопротивление материалов», «Детали машин», «Техническая механика».
Зная принципы и методику конструирования, студенты и инженеры
могут творчески подойти к созданию работоспособного,
высокопроизводительного и экономичного оборудования без слепого
копирования существующих конструкций.
Учебное пособие может быть использовано при курсовом и
дипломном проектировании; дополнительными материалами могут
служить соответствующие стандарты, справочники, альбомы и
монографии.
В учебном пособии рассмотрены конструкции механизмов и
устройств программного управления машин-автоматов, приведены
конструкции и методы расчета механизмов для периодического и
непрерывного перемещения, ступенчатых вариаторов скоростей.
Приведены конструкции и методы расчета зажимных устройств,
применяемых при обработке изделий и механизмов-усилителей.
Стр.6
78
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Орлов П.И. Основы конструирования: справочно-методическое
пособие: в 2 кн. / П.И Орлов; под ред. П.Н. Учаева. – М.: Машиностроение,
1988. Кн. 1– 560 с.
2. Куркин В.И. Основы расчета и конструирования оборудования
электровакуумного производства /В.И. Куркин. – М.: Высш. шк.,
1971. – 544 с.
3. Куркин В.И. Основы расчета и конструирования оборудования
электровакуумного производства /В.И. Куркин. – М.: Высш. шк.,
1980. – 407 с.
4. Кузнецов В.Г. Приводы станков с программным управлением
/В.Г. Кузнецов. – М.: Машиностроение, 1983. – 248 с.
5. Гузенков П.Г. Детали машин: учеб. для вузов /П.Г. Гузенков. – 4е
изд., испр. – М.: Высш. шк., 1986. - 359 с.
6. Тамарченко В.С. Основы конструирования сборочных машин
электровакуумного производства / В.С. Тамарченко. – М.: Энергия,
1968. – 136 с.
7. Механика промышленных роботов: учеб. пособие для втузов: в 3
кн. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов /Е.И. Воробьев,
О.Д. Егоров, С.А. Попов. – М.: Высш. шк., 1988. – 367 с.
8. Справочник конструктора точного приборостроения /под ред.
Ф.Л. Литвина. – М. – Л.: Машиностроение, 1964. –944 с.
9. Лариков Е.А., Узлы и детали механизмов приборов. Основы теории
и расчета / Е.А. Лариков, П.И. Орлов, Т.Н. Виляевская. – М.:
Машиностроение, 1974. – 328 с.
10. Муха Т.И., Приводы машин: справочник / Т.И. Муха, Б.В. Януш,
А.П. Цупиков; под ред. В.В. Длоугого. – Л.: Машиностроение,
1975. – 344 с.
11. Кудрявцев В.Н. Детали машин: учебник для студентов машиностроительных
специальностей вузов / В.Н. Кудрявцев. – Л.: Машиностроение,
1980. – 464 с.
12. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие для студентов
машиностроительных специальностей вузов /В.Н. Кудрявцев,
Ю.И. Державец, И.И. Арефьев и др.; под общ. ред. В.Н. Кудрявцева:–
Л.: Машиностроение, 1984. – 400 с.
13. Детали машин. Расчет и конструирование: справочник /под ред.
Н.С. Ачеркана. – М.: Машиностроение, 1969. Т.З. – 472 с.
14. Чертов А.Г. Международная система единиц: справочник / А.Г.
Чертов. – М.: Высш. шк., 1967. – 288 с.
15. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: в 3 т. /
И.И. Артоболевский. – М.: Наука, 1970. Т. 1-3. – 608 с.
Стр.78
79
16. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя /В.И.
Анурьев. – М.: Машиностроение, 1973. Кн. 1, 415 с.; кн. 2, 576 с.
17. Лариков Е.А. Расчет и проектирование кулачковых механизмов
приборов /Е.А. Лариков. – М.: Машиностроение,1968. – 104 с.
18. Светлицкий В.А. Передачи с гибкой связью / В.А. Светлицкий. –
М.: Машиностроение,1967. – 154 с.
19. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин /П.Ф.
Дунаев. 3-е изд. – М.: Высш. шк., 1978. –352 с.
20. Иванов М.Н. Детали машин. Курсовое проектирование /М.Н.
Иванов, В.Н. Иванов– М.: Высш. шк., 1975. –552 с.
21. Прочность и надежность механического привода /под ред. В.Н.
Кудрявцева и Ю.А. Державца. – Л.: Машиностроение, 1977. –
240с.
22. Конструирование рациональных механизмов /Л.Н. Решетов. – 2-е
изд. – М.: Машиностроение, 1972. – 256 с.
23. Пронин Б.А. Бесступенчатые клиноременные передачи (вариаторы),
/ Б.А. Пронин, Г.А. Ревков. – М.: Машиностроение, 1967. –
172 с.
Стр.79