CC BY
51
Из формулы (2) следует, что длина грани обратно пропорциональна числу заходов Ъ\ резьбы и количеству п гребенок червячной фрезы.
Развернем резьбовую поверхность 1 на плоскость (рис.2,б). Высоту стыка граней обозначим Кн. К образованию стыка граней приводит отсутствие процесса резания при повороте фрезы на угол X (,). Нерабочее осевое смещение режущей кромки зуба фрезы и определяет высоту Ян стыка граней. Обозначим Рф винтовой параметр поверхности червячной фрезы (мм/рад). Его значения
рФ = ГФ =РФ
360° 2 л"
где Рф — шаг (мм) винтовой линии червячной фрезы.
Высоту стыка граней определяем по формуле:
Кн=Рф^(о (4)
Из сопоставления соотношений (1) и (4) следует, что высота стьжа граней 11„ находится в обратной зависимости от числа заходов Ъ\ нарезаемой резьбы и количества п гребенок червячной фрезы.
В качестве примера с целью определения длины граней и высоты их стыка рассмотрено фрезерование метрической резьбы М64х2, ГОСТ 9150-81; червячной фрезой диаметра с1а2 = 116 мм с числом заходов г2=1 и количеством гребенок п =98. Расчет параметров производился по приведенным выше соотношениям.
(3)
Наибольшая длина грани
Zi п Д1,мм
1 98 2,05
2 1,025
3 0,68
Высота стыка граней
Zi п Рф мм/рад X (¡>,рад RhMKM
1 0,0641 20,4
2 98 0,3185 0,0320 10,2
3 0,0214 6,8
Расчеты показывают, что высота стыка граней, нумеруемая в микрометрах, не может оказать существенного отрицательного влияния на неподвижные резьбовые соединения, т.к. размер RH стыков измеряется в микрометрах. Наоборот, такое соединение может оказаться более прочным.
Кочегаров Б.Е., Кочегаров М.Б.
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТОВ АНИМАЦИИ
Основными задачами дисциплины «Теория механизмов и машин» являются задачи синтеза и анализа кинематических схем механизмов. При начальном изучении данной дисциплины,в учебном процессе широко применяются стандартные модели, планшеты, макеты, то есть полный набор средств ТСО, который способствует лучшему усвоению материала, но если предмет изучается самостоятельно или дистанционно, таких средств обычно под рукой нет, и материал воспринимается с трудом. Исключить этот недостаток позволяют компьютерные средства, дающие возможность получить виртуальные модели кинематических схем механизмов, на которых имитируются все возможные движения звеньев и проводятся требуемые исследования. Одним из таких средств, является программное обеспечение, разработанное автором для класса рычажных механизмов, как наиболее сложных структурных образований в теории механизмов и машин.
Программа написана на языке Delphi и представляет собой комплекс для решения задач визуального представления подвижных кинематических схем рычажных механизмов и их кинематического исследования (рис. 1). Первый этап в исследовании рычажных механизмов - это построение спроектированной или заданной виртуальной кинематической схемы механизма. Принцип построения схемы аналогичен блочной сборке любой конструкции. Имеются блоки (звенья) из которых собирается кинематическая схема механизма прямо на экране монитора, путем последовательного их подсоединения друг к другу, посредством манипулятора «мышь».
Сборка схемы может осуществляться двумя путями: по известным линейным (х, у) координатам центров шарниров звеньев или по известным угловым координатам каждого звена в отдельности
с учетом его длины. Для контроля координат точек на мониторе имеется специальный счетчик отслеживания и при перемещении курсора манипулятора «мышь» по экрану, в специальном окошке указываются координаты рассматриваемой точки. После завершения сборки схемы, проверяется ее работоспособность, запускается движение ведущего звена (наиболее распространенный случай - это вращательное движение кривошипа), и все ведомые звенья механизма получают вполне определенные единственные движения относительно стойки. Если схема собрана неверно (не выдержаны требуемые кинематические размеры звеньев или точек стоек), то программа указывает место ошибки, окрашивая проблемное звено в красный цвет. Пользователю остается подкорректировать координаты точек центров шарниров и проверить схему на подвижность еще раз. Программа обеспечивает возможность вращения ведущего звена с различной угловой скоростью и с направлением реверса, а также мгновенное построение траекторий движения точек центров шарниров и построение кинематических характеристик (перемещение, скорость, ускорение) в различных координатных осях.
Программа проста в управлении и поэтому легко воспринимается студентами. Практика показала, что оптимальный вариант ее применения - это дистанционное обучение. Студенты получают программный модуль на дискетах, либо через интернет. Осваивают несложные манипуляции построения схем на индивидуальных компьютерах и результат пересылают автономно проверяющему задание преподавателю на институтский e-mail.
Скриншот фрагмента программы визуализации
Дополнительные визуальные средства обучения, аналогичные рассмотренным, являются эффективными технологиями при изучении сложного теоретического материала, так как: они позволяют быстро и доходчиво изобразить вещи, которые невозможно передать словами; они экономят время; они вызывают интерес; они усиливают воздействие воспринимаемого материала; они долго остаются в памяти, в то время как слова забываются.
Кочегаров Б.Е., Кочегаров М.Б.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДВИЖЕНИЯ В ПРИЛОЖЕНИИ MICROSOFT ЕХСЕ
При решении задач синтеза и анализа различных механизмов и машин конструктор сталкивается с проблемой визуального представления движения сложных многозвенных структур. Особенно это проявляется при исследовании, например, рычажных многозвенных механизмов. В таких механизмах проблематично определить траектории движения точек звеньев, совершающих плоскопараллельное (сложное) движение, не построив совокупность ряда положений схем этих механизмов, что трудоемко и не эффективно. Движения звеньев в «мертвых», неподвижных схемах, вы все равно не увидите и не представите, если даже обладаете хорошим воображением. А что говорить о студентах, которые только начинают изучать подобный материал, им необходимо видеть все процессы движения или хотя бы иметь хорошие модели, если не реальные, то хотя бы виртуальные.
Один из путей решения проблемы - создание специальных программ, обеспечивающих реализацию элементов движения систем. Но для написания таких программ необходимо быть хорошим математиком, да еще и не плохим программистом. Более простой путь для решения этой проблемы -воспользоваться обычным приложением операционной системы Windows - Microsoft Excel. Для простых пользователей - это электронные таблицы, ячейки которых могут нести в себе набор команд, функций и иных операций. А еще, это удобный аппарат для построения различного рода диаграмм и графиков, что очень удобно при решении рассматриваемых задач.
Каким же образом получить движущееся изображение в электронных таблицах? Дело в том, что кинематические схемы любых механизмов можно представить в виде набора точек звеньев с определенными координатами в плоскости (х,у). В процессе движения звеньев, координаты точек изменяются в зависимости от времени или обобщенной координаты. Расчетные зависимости для вычисления координат точек заносятся в ячейки электронных таблиц в определенной последовательности. По полученным координатам организуется построение диаграммы с использованием «Мастера диаграмм», причем оптимальным вариантом является построение точечного типа диаграммы. Таким образом, мы получаем первое неподвижное изображение кинематической схемы механизма (картинку), причем вспомогательные атрибуты диаграммы (оси, шкалы и т.д.) убираются, чтобы не затенять картинку.
Теперь картинку необходимо привести в движение. Следующий шаг в решении задачи - организация циклической ссылки, для обеспечения итерационных (пошаговых) расчетов. При этом необходимо предварительно выполнить некоторые настройки в приложении Excel: войти в «Меню» «Сервис» -» « Параметры» -> « Вычисления» и установить флажок в окне «Итерации», чем вы активизируете автоматический итерационный процесс. В окне «Число итераций» для определенности установить «1», для нашей задачи это не принципиально. В ячейках таблицы с адресами, например, «AI» и «В1» записать признаки циклической ссылки (в дальнейшем, для удобства пользователя, столбцы таблицы, где расположены эти ячейки скрываются в невидимую зону, чтобы случайно не сбить настройку). В ячейку «AI» записать «О», а в ячейку «В1» значение шага, с которым будут изменяться ваши циклические расчеты. После того, как программа расчетов будет запущена, значение ячейки «AI» автоматически изменится на «1» (то есть единица является признаком того, что выполнялись расчеты), а значение ячейки «В 1 » останется неизменным, если вы только не пожелаете изменить значение шага сами. Для принудительного изменения величины шага необходимо зарезервировать еще одну ячейку на поле листа, в приведенном ниже примере - это ячейка с адресом «D8», что и позволит вам менять значение шага, не открывая поля итерационных настроек.
Управлять «движением диаграммы» удобно через «горячие клавиши», для чего необходимо записать макрос, то есть подпрограмму, обеспечивающую циклический расчет. Для этого, необходимо войти в «Меню» « Сервис» -» « Макрос» « Макросы» -> « Начать запись» и выбрать «го-
