Кинематика винтового механизма.

Прибор для измерения параметров ионного пучка

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по курсу

«КП ОКПУ и САПР»

Выполнил:

Студент группы ф6-07

Иванникова Я.Ю.

Проверил:

Стаина Т.А.

Оценка:

СОДЕРЖАНИЕ

1.Техническое задание

1.1 Краткое описание

1.2 Технические условия

1.3 Задание

2. Расчетная часть

3. Список использованной литературы.

1.Техническое задание

Краткое описание

Измерительный зонд предназначен для изучения радиационных характеристик материалов путем измерения параметров заторможенного ионного пучка при проведении эксперимен­тальных работ с рекуператорами (преобразователями энергии) различного типа. В проек­тируемом устройстве применен метод одиночного электрического зонда, который позво­ляет измерять размеры пучка, распределение плотности потока ионного пучка и его угловую расходи­мость. Этот метод диагностики основан на возможности получения па­раметров пучка путем обработки вольтамперных характеристик зон­да, помещенного в пучок ионов. Измерение вольтамперных характери­стик производится в продольном и поперечном направлении оси пучка.

Одна из возможных принципиальных схем измерительного зонда при­ведена на рис 1. Зонд (1) расположен в герметичной камере (2) и соединен с

источником тока свободно подвешенной проводкой, проходящей в камере через вакуум­ный токоввод (3). Измеряемый пучок создается ионной пушкой (4) и рекуператором (5). Для получения вольтамперных характеристик требуется обеспечить постоянную скорость перемещения зонда как вдоль так и поперек пучка. В процессе измерения вольтамперных характеристик пучка зонд совершает возвратно-поступательное перемещение поперек оси пучка и одновременно перемещается вдоль его оси.

В предполагаемой кинематической схеме продольное перемещение зонда обеспечивается винтовым механизмом (б), который перемещает каретку (7) с зондом вдоль вала (8), Попе­речное перемещение зонда предусмотрено с помощью токателя (9) кулачка (10). Вращение кулачка осуществляется валом (8) с помощью шпонки, обеспечивающей перемещение ку­лачка вдоль вала, Число циклов возвратно поступательных движений определяется задан­ной скоростью перемещения зонда при пересечении пучка и скоростью перемещения карет­ки (7). Винт (6) вращает зубчатая пара (12). Вращение зубчатой пары обеспечивается элек­тродвигателем (13) через редуктор (14).

Технические условия

Задание

Разработка конструкции камеры с механизмом движения датчика (общий вид).

Разработка конструкции редуктора.

Разработка рабочих чертежей.

Приведение соответствующей расчетной части :

- Выбор электродвигателя;

- Выбор вакуумного ввода;

-Кинематический расчет винтового механизма

Кинематические и прочностные расчеты механизмов измерительного зонда.

Кинематические расчеты состоят в определении размеров механизмов, которые обеспечили бы перемещение зонда вдоль и поперек ионного пучка с заданными скоростями. В процессе кинематических и прочностных расчетов определяются скорости перемещения зонда, гео­метрические размеры пучка, винтового механизма и элементов электромеханического при­вода.

Кинематическая характеристика измерительного зонда.

Время поперечного перемещения зонда на участке пересечения ионного

пучка:

, с

Период вращения кулачка определяется из условия, что продолжительность периода изменения направления движения зонда составляет к=10% от времени поперечного перемеще­ния зонда при пересечении ионного пучка:

, с

Число оборотов вала кулачка (число пересечений зондом пучка состав­ляет удвоенное число оборотов вала кулачка):

, об/мин

Угловая скорость вращения вала кулачка:

, 1/с

Кинематика винтового механизма.

Расчет винтового механизма, обеспечивающего продольное перемещение зонда про­водится с использованием прикладной программы. Программа определяет парамет­ры для однозаходной и многозаходной трапецеидальной резьбы при следующих ус­ловиях:

осевая сила 100 (Н)

коэффициент трения в резьбе 0.05

допускаемое касательное напряжение 45 (МПа)

предел текучести 350 (МПа)

допускаемое давление в резьбе 11 (МПа)

длина винта 0.8*12 (мм)

число рабочих витков 10

Число оборотов вала винта определялось из выражения:

, об./мин

где:

N_V- число оборотов вала винта (об./мин)

L₂- расстояние между пушкой и рекуператором (мм)

n₂- число пересечений пучка с зондом

Т- период вращения кулачка (с)

р- шаг винта (мм)

z- число заходов винта

Угловая скорость вращения вала с винтом:

, 1/с

Момент вращения винтового механизма определялся из выражения:

, Н*мм

где:

Р- осевая сила (Н)

d₂- средний диаметр винта (мм)

у_а- угол подьема резьбы

y_f- угол трения в резьбе

Передаточное число зубчатой пары 4

, где

Профиль кулачка.

Профиль кулачка на участке пересечения зондом пучка выполняется по архимедовой спирали, обеспечивающей постоянство скорости перемещения толкателя с зондом. При постоянной угловой скорости вращения кулачка текущий радиус кулачка через угол его поворота определится из выражения:

где

r-текущий радиус кулачка

r_о-минимальний радиус кулачка

dt- максимальное перемещение толкателя равное d₀*(l+k)=l,2*d0

θ-текущий угол поворота кулачка на участке пересечения пучка зондом (рад.)

Текущий угол давления кулачка определится из выражения :

Максимальный угол давления будет равен:

=14.3

Полагая в приведенном выражении величину угла давления равной 9^о градусам определим наименьший радиус кулачка:

В процессе конструирования кулачкового механизма, минимальный радиус кулачка может быть увеличен, но он не должен быть меньше полученного расчетного значе­ния. Из условия расположения направляющих толкателя кулачка максимальный угол давления должен быть не более:

где:

f - угол трения между кулачком и толкателем;

s₁ - расстояние между кулачком и ближайшей направляюшей;

s₂- расстояние между направляющими толкателя.

Из приведенного виражения определяется наибольшее допусти­мое отношение s_l/s₂ равное:

В программе прочностного расчета измерительного зонда

минимально допустимый радиус кулачка, и взаимное расположение направляющих опреде­лены для заданного угла давления 9 градусов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: