Анализ и совершенствование импульсных рычажно-реечных механизмов для мускульных приводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат технических наук Тютрина, Лариса Николаевна

• Тютрина, Лариса Николаевна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тютрина, Лариса Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИЛИ ПРИГОДНЫХ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В МУСКУЛЬНОМ ПРИВОДЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА.

1.1. Понятия циклового и импульсного механизмов привода.

1.2. Цикловой привод.

1.2.1. Модификация траектории ведущего элемента.

1.2.2. Дополнительные приводы входного элемента.

1.2.3. Передаточный механизм.

1.2.4. Устройства модификации закона движения.

1.2.5. Механизмы изменения передаточного отношения.

1.3. Импульсный привод.

1.3.1. Входной элемент.

1.3.2. Дополнительные устройства возврата и синхронизации педалей.

1.3.3. Виды передач.

1.3.4. Механизм свободного хода.

1.3.5. Аккумулирование энергии.

1.4.Принципы действия устройств параметрического изменения передаточного отношения импульсного привода.

1.4.1. Изменение длины плеча ведущего звена.

1.4.2. Изменение радиуса ведомого звена.

1.4.3. Включение дополнительных звеньев и варьирование их параметров.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и совершенствование импульсных рычажно-реечных механизмов для мускульных приводов»

Причины, поддерживающие неослабевающий интерес к механизмам, приводимым в движение мускульной силой человека, лежат в сферах экономики, экологии и физической культуры. Это и средства малой механизации, и технологические машины, и транспортные средства, в частности велосипеды.

В пределах небольших расстояний, в центральных частях городов, которые часто закрыты для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, применение велотранспорта является одним из наиболее реальных решений проблемы загрязнения окружающей среды. При этом необходимые затраты на организационно-технические мероприятия будут минимальны по сравнению с другими возможными решениями. Актуальной эта тема является и в связи с естественной заботой человека о сохранении и укреплении своего здоровья.

Классическая схема двухколесного велосипеда с вращающимися педалями и цепной передачей в течение длительной истории своего существования доведена до высокой степени совершенства. Возможно, на данном этапе развития технологии она является идеальной для тех моделей велосипедов, которыми пользуются здоровые, физически развитые и специально тренированные люди. Однако область использования мускульной силы человека в приводах транспортных средств шире.

Не всем и не всегда удобно вращательное движение педалей. Людям с ограниченными физическими возможностями, инвалидам, передвигающимся в колясках с ручным приводом, больше подходит возвратное движение педалей (или рукояток) по дуговой или прямолинейной траектории.

С другой стороны, с наличием цепи либо с вращательным движением педалей, плохо сочетаются компоновочные особенности ряда транспортных средств, например, веломобилей.

Возвратное движение приводных звеньев транспортного средства может быть преобразовано во вращение ведущего колеса с помощью либо циклового, либо импульсного механизма. В последнем случае, помимо возможности включения привода в любой фазе движения педалей (рукояток), появляется возможность бесступенчатого регулирования передаточного отношения. Именно этот вариант схемы привода стал предметом предлагаемого исследования.

Практическое использование импульсного привода не ограничивается только транспортными средствами, однако отработку его принципиальной конструкции и ее апробирование представляется более удобным произвести на обычной схеме двухколесного велосипеда.

Предметом детального исследования, выполненного автором, явился конкретный вид импульсного механизма. Но ввиду отсутствия систематизированной информации, для корректного решения поставленных задач оказалось необходимым уточнение классификационных признаков и проведения патентного поиска в области механизмов, используемых или пригодных к использованию в биоприводах. Этому и посвящен первый раздел диссертации.

Заключение диссертации по теме «Машиноведение, системы приводов и детали машин», Тютрина, Лариса Николаевна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнен анализ и предложена классификация существующих технических решений в области механизмов приводов транспортных средств, использующих мускульную силу человека, согласно которой все механизмы привода разделены на две группы: цикловые и импульсные. Предложены обобщенные структуры привода.

2. По результатам выполненного анализа для дальнейшего исследования выбрана перспективная схема импульсной рычажно-реечной повышающей передачи, совмещающей функции МСХ, допускающая изменение передаточного числа.

3. Предложено в качестве начальной кривой рейки использовать логарифмическую спираль, что осуществляет постоянство угла давления в зацеплении. Получен патент РФ на изобретение. Проанализирована возможность аппроксимации логарифмической спирали дугой окружности.

4. Предложен принцип и разработана конструкция устройства, обеспечивающего надежную работу механизма в переходных режимах и отсутствие шума на холостом ходу. Получен патент РФ на изобретение.

5. Разработан метод и выполнено кинематическое исследование рычажно-центроидной схемы механизма. Получены зависимости передаточных функций, углов входа в зацепление, углов давления в рычажной части механизмов от геометрических параметров для различных схем рычажно-реечных механизмов.

6. Оценено влияние на передаточную функцию механизма Несопряженности цевочного варианта реечного зацепления. Сделан вывод о допустимости использования последнего в условиях малых скоростей мускульных приводов.

7. Для расчета на прочность зубчатой рейки применен метод конечных элементов. Получены теоретические коэффициенты концентрации напряжений кривого бруса постоянной кривизны с выкружкой и для рейки, выполненной по логарифмической спирали, с рядом односторонних выкружек. Предложен метод расчета на прочность зубчатой рейки при помощи коэффициента формы рейки.

8. Разработаны структурные схемы четырех-, шести- и восьмизвенных рычажно-реечных механизмов привода двухколесного велосипеда, допускающие регулирование передаточного отношения в процессе движения. В том числе - схемы с варьируемым параметром стойки. Получено решение о выдаче патента на изобретение.

9. Разработаны конструкции велосипедов с импульсным педальным приводом, содержащие рычажно-реечную передачу, подтвердившие свою работоспособность в процессе испытаний.

10.Предложена схема привода заточного станка, основанная на использовании импульсной повышающей рычажно-реечной передачи.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тютрина, Лариса Николаевна, 2004 год

1. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины: Учебник для вузов,- М.: Высш. шк., 1979.- 558 с.

2. Артоболевский И.И. Теория механизмов,- М.: Наука, 1967.- 720 с.

3. А. с.1281787 СССР, МКИ F 16 Н 19/04. Реечная передача/ В.А.Вакуленко (СССР).-№3856395/25-28; Заявлено 18.12.84; Опубл. 07.01.87, Бюл. №1.- 2 е.: ил.

4. А. с. 1326822 СССР, МКИ F 16 Н 19/02. Зубчатый мехнизм/ В.П.Прохоров, Н.И.Прохорова (СССР).-№3904135/25-28; Заявлено 03.06.86; Опубл. 30.07.87, Бюл. №28// Открытия. Изобретения,- 1987.- №28,- С. 126.

5. А. с. 1733029 СССР, МКИ А 63 Н 29/20. Привод для транспортной игрушки /В.М.Алютин (СССР).-№4779851/ 12; Заявлено 08.01.90; Опубл. 15.05.92, Бюл. №18// Открытия. Изобретения.- 1992.- №18,- С. 31.

6. Балжи М.Ф., Леонов А.И. К анализу некоторых схем планетарных импульсных механизмов// Сборник статей «Конструирование и расчет гусеничных машин».- Челябинск: Изд во ЧПИ, 1967.Вып. 44, - С. 49-50.

7. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник.- М.: Машиностроение, 1979.- 702 с.

8. Благонравов A.A. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа.- М.: Машиностроение, 1977.- 143 с.

9. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов.- М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1962,- 608 с.

10. ГОСТ 6693-83* Велосипеды. Основные параметры и размеры.- М.: Изд-во стандартов, 1988,- 4 с.

11. Волков Г.Ю. Исследование червячных передач с фиксированными шариками: Дис. .канд. техн. наук.- Курган, 1982.- 234 с.

12. Волков Г.Ю. О построении универсального языка описания механизмов// Теория механизмов, прочность машин и аппаратов: Сб. науч. тр. Вып. 2.- Курган: Изд-во Курганского гос. университета, 1997.-С. 49-58.

13. Волков Г.Ю. Структура и метрика механизмов: Учебное пособие.-Курган: Изд-во Курганского гос. университета, 1998.-35 с.

14. Довиденас В.И. Веломобили.- Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986.- 112 с.

15. Долматовский Ю.А. Автомобиль за 100 лет,- М.: Знание, 1986.- 240 с.

16. Дьяконов В.П. МаШсас! 2000: учебный курс.- СПб: Питер,2000,- 592с.

17. Заявка 2003105536 (005758) РФ, МКИ F 16 Н 19/04; В 62 М1/04. Реечная передача / Волков Г. Ю. (РФ), Тютрина JI.H. (РФ); Курганский государственный университет .-3аявлено25.02.2003; 0публ.2004, Бюл. № 27(ч.1). С.146.

18. Заявка 2003110561 (011223) РФ, МКИ В 62 М1/04. Мускульный при вод транспортного средства / Волков Г. Ю. (РФ), Тютрина JI.H. (РФ); Курганский государственный университет.-Заявлено 14.04.2003.

19. Карелин B.C. Проектирование рычажных и зубчато-рычажных механизмов: Справочник.- М.: Машиностроение, 1986.- 180 с.

20. Крайнев А.Ф. Механика машин.: Фундаментальный справочник,- М Машиностроение, 2000.- 904 с.

21. Леонов А.И. Инерционные автоматические трансформаторы вращающего момента.- М.: Машиностроение, 1978.- 223 с.

22. Леонов А.И. Микрохраповые механизмы свободного хода.- М.: Машиностроение, 1982.- 219 с.

23. Леонов А.И., Дубровский А.Ф. Механические бесступенчатые нефрикционные передачи непрерывного действия.- М.: Машиностроение, 1984,- 192 с.

24. Леонов А.И., Ефимов Н.П. Бесступенчатые рычажно-фрикционные передачи.- М.: Машиностроение, 1987.- 135 с.

25. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений,- М.: Наука, 1968.- 584 с.

26. Любовицкий В.П. Гоночные велосипеды.- Л.: Машиностроение. Ле-нингр. отд-ние, 1989.- 319 с.

27. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи.- М.: Машиностроение, 1978.- 367 с.

28. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР.- М.: Высш. шк., 1990,- 335 с.

29. Пат. 2141909 РФ, МКИ В 62 М 1/16. Мускульный привод транспортного средства /А.К.Исмаилов (РФ).-№98112945/28; Заявлено 08.07.98;Опубл. 27.11.99, Бюл. №33 (ч. II)//Изобретения.-1999.-№33 (ч.П).-С.148.

30. Пат. 2230244 РФ, МПК F 16 Н 19/04. Реечная передача / Волков Г. Ю. , Тютрина JI.H. (РФ); Курганский государственный университет.-№2003105536; Заявлено 25.02.2003; Опубл. 10.06.2004, Бюл. № 16 // Изобретения. Полезные модели.- 2004.- №16 (ч.П).-С.395.

31. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений: Графики и формулы для расчета конструктивных элементов на прочность.- М.: Мир, 1977.-304 с.

32. Пожбелко В.И.Инерционно-импульсные приводы машин с динамическими связями.- М.: Машиностроение, 1989,- 132 с.

33. Поляков B.C., Барбаш И.Д. Муфты. Конструкции и расчет,- JI.: Машиностроение, 1973.- 336 с.

34. Савелов A.A. Плоские кривые. Систематика, свойства, применение: Справочное руководство.- М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, I960.- 296 с.

35. Савин Г.Н., Тульчий В.И. Справочник по концентрации напряжений.- Киев: Вища школа, 1976,- 412 с.

36. Сопротивление материалов/ Под общ. ред. Писаренко Г.С.-Киев: Вища школа, 1973.- 672 с.

37. Таурок В.Г. Механические бесступенчатые передачи.- М.: Машгиз, 1947.- 154 с.

38. Теория механизмов и механика машин: Учеб. для втузов/ К.В.Фролов, С.А.Попов, А.К.Мусатов и др.; Под ред К.В.Фролова.- М.: Высш. шк., 1998.-496 с.

39. Шашкин A.C. Зубчато-рычажные механизмы.- М.: Машиностроение, 1971,- 192 с.

40. Шашкин A.C. Регулируемые зубчато-рычажные и волновые меха-низмы.-Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1987.- 248 с.