1.4 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

2. 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.

2.1 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

2.2 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

2.3 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.