Курсовая работа (т): Исследование механизмов долбёжного станка с качающейся кулисой

Исследование механизмов долбёжного станка с качающейся кулисой

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Кафедра теоретической механики и механики машин

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

(по дисциплине Теория механизмов и машин) КП 151900 21 004 ПЗ

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ДОЛБЕЖНОГО СТАНКА С КАЧАЮЩЕЙСЯ КУЛИСОЙ

Проект выполнил

студент гр. КТМ-11 Бобрышев А.Д.

Нормоконтролер доцент А.П. Андросов

Барнаул 2014

Задание

Основной является кулисный механизм (рисунок 21,а) состоящий из кривошипа 1, камня кулисы 2, кулисы-коромысла 3, шатуна 4 и ползуна 5 с закрепленной на нем резцовой головкой.

Вращение кривошипу передается от электродвигателя через планетарный редуктор и пару зубчатых колес а и в (рисунок 21,б).

Диаграмма сил сопротивления, приложенных к ползуну 5 , показана на рисунке 21,в.

При исследовании механизмов станка считать известными параметры, приведенные в таблице 21.

Рисунок 1 - Схема основного механизма

Рисунок 2 - Схема планетарного редуктора

Рисунок 3 - Диаграмма усилий на ползуне

Рисунок 4 - Схема кулачкового механизма

Таблица 1. Задание

Содержание

Перечень условных обозначений

Введение

. Синтез кулачкового механизма

.1 Построение кинематических диаграмм

.2 Определение основных размеров кулачкового механизма

.3 Построение теоретического профиля кулачка

.4 Построение практического профиля кулачка

. Силовой анализ механизма

.1 Кинематический синтез рычажного механизма

.2 Кинематический анализ механизма графоаналитическим методом

.2.1 Определение угловой скорости кривошипа

.2.2 Построение планов скоростей для заданного положения

.2.3 Построение планов ускорений для заданного положения механизма

.3 Определение сил сопротивления в двенадцати положениях

.4 Силовой расчет методом планов сил

.4.1 Определение сил тяжести и сил инерции

.4.2 Расчет группы 4.5

.4.3 Расчет группы 2.3

.4.4 Расчет механизма 1-го класса

.5 Определение уравновешивающего момента методом рычага Жуковского

. Динамический анализ и синтез машинного агрегата

.1 Расчет параметров динамической модели в заданном положении

.2 Определение параметров динамическое модели в двенадцати положениях на ЭВМ

.3 Построение диаграммы энергомасс

.4 Определение момента инерции и размеров маховика

.5 Определение закона движения входного звена после установки маховика

. Синтез зубчатых механизмов

.1 Синтез рядовой зубчатой передачи

.1.1 Выбор коэффициентов смещения

.1.2 Расчет геометрических параметров

.2 Синтез планетарного механизма

Литература

Перечень условных обозначений

n - число подвижных звеньев,

p5 - число кинематических пар пятого класса,

p4 - число кинематических пар четвертого класса,

ni - частота вращения i-го звена машины ,об/мин,

ωi - угловая скорость i-го звена ,рад/с,

ωк - угловая скорость кулачка

εi - угловое ускорение i-го звена , рад/с2,

VА - скорость точки (в данном случае точки А), м/с,

VB2А - относительная скорость (в данном случае точки B2 относительно точки A), м/с,

aА - ускорение точки (в данном случае точки А), м/с2,

anВ2А - нормальное ускорение (в данном случае точки В2 относительно А), м/с2,

aτDС - тангенциальное ускорение (в данном случае точки D относительно C), м/с2,

ak В2В3,0 - кориолисово ускорение (в данном случае точки В2 относительно В3,0), м/с2,

ar В2В3,0 - относительное ускорение (в данном случае точки В2 относительно В3,0),м/с2,

ab- длина вектора, мм,

lО1А - длина звена (в данном случае О1А) ,м,

Фi - главный вектор сил инерции i-го звена, Н,

mi - масса i-го звена, кг,

МФi - главный момент сил инерции i-го звена, Нм,

JSi - момент инерции относительно оси, проходящей через центр масс i-го звена,кгм2,

Gi - сила тяжести i-го звена, Н,

Rij - сила реакции в кинематической паре со стороны i-го звена на j-тое, Н,

P -внешняя сила (Н).

hФi - плечо пары сил инерции в масштабе кинематической схемы, мм.

Jпр - приведенный момент инерции машины, кгм2

Мс - приведенный момент сил сопротивления ,Н;

Мд - приведенный момент движущих сил, Н;

Введение

Настоящий курсовой проект посвящен исследованию механизмов транспортного устройства автоматической линии. Графическая часть проекта выполнена на четырех листах формата А1. Пояснительная записка содержит 29 страниц.

В проекте выполнены:

·        Синтез кулачкового механизма

·        Силовой анализ механизма

·        Динамический синтез и анализ машинного агрегата

·        Синтез зубчатых механизмов

Исследования выполнены с использованием графических и графоаналитических методов. Достоверность результатов подтверждена сравнительным анализом. Полученные данные могут быть использованы для конструирования механизмов транспортного устройства.

. Синтез кулачкового механизма

Целью синтеза является проектирование профиля кулачка, обеспечивающего заданный закон движения толкателя. Дополнительное условие: углы давления на участках удаления и сближения не должны превышать предельно допустимые.

1.1 Построение кинематических диаграмм [1]

Закон движения толкателя задан как зависимость ускорения (а) толкателя от угла поворота кулачка(φ) для каждой из фаз движения. Для получения аналогов ускорений поделим ускорения на  .В результате получим:

для участка удаления

 (1)

для участка сближения

 (2)

Разобьем углы удаления и сближения на некоторое количество частей и вычислим значения аналогов ускорения в этих точках.

Таблица 2- Значения аналогов ускорения

По результатам расчетов строим график . Масштаб =0,0005, .

Графики аналога скорости . и перемещения  толкателя получаем поочередно графическим интегрированием. При этом масштаб сохраняется, а для того, чтобы масштабы были равны масштабу графика аналога ускорения , полюсные расстояния H1 и Н2 примем равными:

Н1 =Н2 = 1/µf (3)

Н1 =Н2=1/0,0174=57мм

.2 Определение основных размеров кулачкового механизма [1]

При построении фазового портрета ( зависимости S = S(SI) ) , ось перемещений S направляем вертикально вверх по ходу толкателя. Так как кулачок вращается по часовой стрелке, то положительные значения SI, соответствующие фазе удаления толкателя, откладываем вправо, а отрицательные (фаза сближения) влево от оси перемещений, .

К построенной диаграмме проводим касательные: под углом со стороны фазы удаления и под углом  со стороны фазы сближения. Точка пересечения этих касательных определяет ось вращения кулачка O1 Расстояние от точки O1 до начала координат дает минимальный радиус основной шайбы ; расстояние до оси S - соответствующий эксцентриситет е.

 , (5)

 , (6)

Примем r0=70мм,e=25мм

1.3 Построение теоретического профиля кулачка [1]

Профиль кулачка строим, используя метод обращения движения, заключающийся в том что всему кулачковому механизму вокруг центральной оси задаем угловую скорость равную угловой скорости кулачка, но противоположно направленную. В результате в обращенном механизме кулачок неподвижен , а толкатель вращается вместе со стойкой.

При построении профиля кулачка используем стандартный чертежный масштаб М 2:1, которому соответствует вычислительный масштаб

.4 Построение практического профиля кулачка [1]

Экспериментально определяем минимальный радиус кривизны кулачка.

Радиус ролика:

 (7)

мм

Найденным радиусом ролика из произвольных точек теоретического профиля описываем дуги и строим их огибающую, в результате чего получаем рабочий профиль кулачка.

Силовой анализ механизма

Целью силового анализа является определение реакций в кинематических парах и уравновешивающего момента. Расчет выполняется методом планов сил, а уравновешивающий момент дополнительно рассчитывается методом рычага Жуковского.

.1 Кинематический синтез рычажного механизма [1]

Для построения кинематической схемы определим недостающий размер механизма lОА

Рисунок 5-Кинематический синтез рычажного механизма

, (8)

, (9)

 =

θ =  (10)

θ ==

 (11)

.2 Кинематический анализ механизма графоаналитическим методом [2]

Строим кинематическую схему механизма в 12 положениях, приняв за первое положение в начале рабочего хода.

Результаты структурного анализа приведены на листе 2 графической части.

2.2.1 Определение угловой скорости кривошипа

, (13)

2.2.2 Построение планов скоростей для заданного положения

Из структурной схемы следует, что построение планов нужно начинать с Мех.1кл

, (14)

Изобразим скорость точки А вектором , перпендикулярным кривошипу.

Масштаб планов скоростей: