книги / Теория механизмов и машин задания, упражнения и задачи к курсовому проекту
..pdf4.Построить схему механизма в 12 положениях и определить графически траекторию движения центра тяжести звена 4. Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата А1.
5.Построением планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости всех характерных точек механизма и в 6 положениях их ускорения и конечное положение рабочего органа.
6.Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещение, путь, скорость и ускорения рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. График перемещения и пути построить в одной системе координат. В пояснительной записке необходимо привести значения скоростей и ускорений, определенных как графическим способом, так и из планов.
7.Построить графики изменения угловой скорости и углового ускорения звена 4 по углу поворота кривошипа.
8.Построить годограф скорости центра тяжести звена 4. II. Профилирование кулачка
1. Построить в произвольном масштабе заданный закон движения рычага и двукратным графическим дифференцированием получить графики
dS |
dS |
|
и |
d 2S |
d 2S |
. |
d |
d |
|
d 2 |
d 2 |
2.По заданному радиусу кулачка построить график изменения угла давления от угла поворота кулачка.
3.Подобрать диаметр ролика кулачка.
III.Проектирование зубчатой передачи
1.По заданному числу оборотов кривошипа и электродвигателя подобрать число зубьев сменных шестерен редуктора z1 и z2.
2.Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес zш и zк. Применить неравносмещенное зацепление.
3.Построить рабочие участки профилей, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графоаналитический. Рассчитать
ипостроить эпюры относительных скольжений профилей.
4.Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса zш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения (сдвига) и со смещением b x1 m.
71
IV. Силовой расчет механизма
1.В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающую силу на кривошипе. Вращение ведущего звена считать равномерным.
2.Определить по рычагу Жуковского уравновешивающую силу на кривошипе. Расхождение в полученных результатах при определении уравновешивающей силы планом сил и рычагом Жуковского не должно превы-
шать 2–3 %.
V.Расчет маховика
1.Определить приведенный момент к кривошипу от силы сопротивления (силы резания) с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить
график изменения приведенного момента по углу поворота кривошипаM пр M пр . Приведенный момент инерции коробки скоростей и редук-
тора принять 0,018 кг м2.
2.Методом графического интегрирования графика приведенного момента сил сопротивления построить график работы сил сопротивления.
3.Построить график работы движущих сил, считая момент движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.
4.Построить график избыточных работ (кинетической энергии) по углу поворота кривошипа T T .
5.Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график Iпр Iпр .
6.Построить диаграмму избыточных работ T в функции приведенного момента инерции Iпр (диаграмма энергомасс). С помощью этой диа-
граммы определить момент инерции маховика, который должен быть посажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.
7.Определить основные размеры маховика.
8.Определить потребную мощность электродвигателя для привода машины, если коэффициент полезного действия принять 0,7–0,8.
9.Определить истинные значения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без него в 12 положениях механизма.
72
Рис. Схема долбежного станка с вращающейся кулисой
73
74
Исходные данные к заданию № 5
|
Параметр |
Обозначе- |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
||
|
ние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||||
|
|
|
||||||||||||
Число оборотов |
n1, |
160 |
130 |
150 |
180 |
200 |
140 |
190 |
170 |
120 |
210 |
|||
кривошипа OA |
об/мин |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Ход долбяка |
S, мм |
220 |
280 |
260 |
300 |
240 |
360 |
320 |
230 |
270 |
290 |
||
|
|
Радиус |
rOA |
140 |
190 |
160 |
175 |
150 |
210 |
220 |
180 |
200 |
145 |
|
- |
|
кривошипа |
||||||||||||
Размерызве ньев, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Межосевое |
YBO |
70 |
60 |
64 |
62 |
65 |
56 |
88 |
68 |
58 |
74 |
||
|
Длина шатуна |
|||||||||||||
|
lCD |
380 |
440 |
500 |
540 |
320 |
560 |
580 |
400 |
420 |
520 |
|||
|
|
расстояние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
данныеИсходныедля про- |
ектированиякулачкового |
|
Закон движения |
S = S (φ) |
S |
h |
|
h |
sin |
2 |
|
S |
h |
(1 cos / ) |
S |
h |
|
h |
sin |
2 |
S |
h |
(1 cos / |
|
) S |
2h |
2 |
||||
механизма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
ведомого звена |
|
1,45r |
|
|
2 |
1,35r |
1,25r |
1,15r |
1,30r |
|
2 |
1,25r |
1,4r |
1,3r |
|
1,2r |
|
1,5r |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
уд |
|
|
|
уд |
2 |
|
уд |
|
уд |
|
|
уд |
2 |
|
|
уд |
|
уд |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||
|
|
|
Длина |
lEF, мм |
220 |
|
|
|
195 |
|
165 |
180 |
210 |
|
|
185 |
150 |
210 |
|
170 |
|
180 |
|||||||||
|
|
|
коромысла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол размаха |
β, |
18 |
|
|
|
15 |
|
20 |
25 |
24 |
|
|
16 |
22 |
17 |
|
26 |
|
14 |
|||||||||
|
|
|
Наименьшее |
|
|
OA |
|
|
|
OA |
|
OA |
OA |
|
OA |
|
|
OA |
|
OA |
OA |
|
OA |
|
|
OA |
|||||
|
|
|
расстояние сере- |
r, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
дины паза от |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
центра колеса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
z3 |
18 |
|
|
|
18 |
|
18 |
22 |
18 |
|
|
18 |
18 |
20 |
|
18 |
|
18 |
|||||||||
Число зубьев редуктора |
z4 |
24 |
|
|
|
25 |
|
29 |
34 |
32 |
|
|
28 |
34 |
34 |
|
26 |
|
30 |
||||||||||||
z5 |
18 |
|
|
|
18 |
|
18 |
22 |
18 |
|
|
18 |
18 |
20 |
|
18 |
|
18 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
z6 |
24 |
|
|
|
25 |
|
29 |
34 |
32 |
|
|
28 |
34 |
34 |
|
26 |
|
30 |
|||||||||
|
Усилие резания, H |
F |
1000 |
|
|
|
1050 |
|
1100 |
1200 |
900 |
|
|
1250 |
1150 |
950 |
|
850 |
|
800 |
|||||||||||
Параметр
, H |
|
|
|
Долбяка |
|
|
|
Шатуна |
|
звеньев |
|
|
|
|
|
|
|
Кривошипа |
|
|
|
|
|
и кулисы |
Веса |
|
|
|
Кривошипа |
|
|
|
и колеса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Положение центра |
||||
тяжести шатуна, мм |
||||
- |
кг,ньевм2 |
|
Шатуна |
|
|
||||
Моменты инерциизве |
|
Кривошипа |
||
|
|
|
|
и кулисы |
|
|
|
|
Кривошипа |
|
|
|
|
и колеса z = 100 |
|
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|||
неравномерности хода |
||||
данныеИсходные проектированиядля |
передачизубчатой |
|
|
Модуль |
|
|
|||
|
|
Число зубьев |
||
|
|
|
|
шестеренки |
|
|
|
|
Число зубьев |
|
|
|
|
колеса |
|
|
|
|
Угол профиля |
|
|
|
|
рейки |
|
|
|
|
|
Окончание таблицы
Обозна- |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
||
чение |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|||
G5 |
50 |
70 |
80 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
||||||
G4 |
180 |
220 |
160 |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
200 |
240 |
170 |
200 |
220 |
240 |
||||||
G3 |
140 |
160 |
130 |
150 |
180 |
90 |
140 |
150 |
170 |
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G1 |
100 |
110 |
130 |
150 |
160 |
90 |
100 |
120 |
140 |
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СS4 |
180 |
200 |
260 |
280 |
150 |
290 |
300 |
210 |
200 |
270 |
|
IS |
|
0,8 |
0,9 |
0,6 |
0,8 |
|
|
|
|
|
|
4 |
0,7 |
0,9 |
0,5 |
0,6 |
0,5 |
1.0 |
|||||
IS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,45 |
0,5 |
0,35 |
0,55 |
0,6 |
0,7 |
0.8 |
|
IS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25 |
0,26 |
0,31 |
0,28 |
0,32 |
0,35 |
0,27 |
0,24 |
0,3 |
0.32 |
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
1/10 |
1/25 |
1/15 |
1/12 |
1/18 |
1/24 |
1/26 |
1/16 |
1/14 |
1/30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m, мм |
12 |
18 |
10 |
8 |
14 |
15 |
20 |
15 |
10 |
16 |
|
zш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
12 |
18 |
21 |
15 |
14 |
11 |
13 |
17 |
12 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
zк |
24 |
20 |
45 |
60 |
18 |
19 |
15 |
22 |
25 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α, |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75
ЗАДАНИЕ № 6
Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма поперечно-строгального станка
Кинематическая схема
Кривошип 1 получает движение от электродвигателя через коробку скоростей и редуктор (к заданию: рис. 1, 2; исходные данные приведены в таблице). Дальнейшая передача движения резцу происходит через кулисный механизм (звенья 2, 3, 4 и 5). На схеме пунктиром показаны предельные положения механизма.
Кулачок через промежуточные звенья 8, 9, 10 и 11 осуществляет поворот храпового колеса 12.
Подача изделия производится храповым механизмом в течение 80 % обратного (холостого) хода резца, чему соответствует φуд, причем подача начинается по прошествии 10 % времени холостого хода с начала его. После подачи механизм останавливается в отведенном положении остальные 10 % холостого хода (φдс).
Отвод собачки в исходное положение осуществляет за время половины рабочего хода резца φпр. Таким образом, угол ближнего стояния кулачкового механизма складывается из половины угла поворота кривошипа при рабочем ходе и 10 % угла холостого хода.
Содержание и последовательность выполнения проекта
I.Структурное и кинематическое исследование механизма
1.Произвести структурный анализ стержневого механизма привода по- перечно-строгального станка, состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4 и 5.
2.По исходным данным определить ход S, угол качания кулисы и коэффициент скорости хода k.
3.Построить положения звеньев, соответствующие крайнему правому
илевому положению резца. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начальное.
4.Построить схему механизма в 12 положениях и определить графически траекторию движения центра тяжести звена 3.
5.С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 6 положениях ускорения всех характерных точек механизма, включая начало и конец рабочего хода.
76
6.Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещение, путь, скорость и ускорения рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. График перемещения и пути построить в одной системе координат. В пояснительной записке необходимо привести значения скоростей рабочего органа в 12 положениях, а ускорения в 6 положениях, включая начало и конец рабочего хода, определенных как графическим способом, так
ииз планов.
7.Построить графики изменения угловой скорости и ускорения звена 3 по углу поворота кривошипа.
8.Построить годограф скорости центра тяжести звена 3.
II.Профилирование кулачка
1.Построить в произвольном масштабе заданный закон изменения
d 2S d 2S d 2 d 2
и методом графического интегрирования построить графики
dS |
dS |
|
и S S . |
d |
d |
|
|
2.Определить минимальный радиус кулачка.
3.Построить теоретический и практический профиль кулачка, выбрав радиус ролика.
4.Построить график изменения угла давления по углу поворота кулачка.
III.Проектирование зубчатой передачи
1.По заданному числу оборотов кривошипа и электродвигателя подобрать числа зубьев сменных шестерен редуктора z1 и z2 коробки скоростей.
2.Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес zш и zк. Применить неравносмещенное корригирование.
3.Построить рабочие участки профиля, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графоаналитически. Рассчитать и построить эпюры относительных скольжений профилей.
4.Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса zш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения (сдвига) и со смещением
b x1 m .
77
IV. Силовой расчет механизма
1.В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах, уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе. Вращение кривошипа считать равномерным.
2.Определить по рычагу Жуковского уравновешивающую силу на кривошипе. Расхождение в полученных результатах при определении уравновешивающей силы рычагом Жуковского и по плану сил не должно превы-
шать 2–3 %.
V.Расчет маховика
1.Определить приведенные к кривошипу момент от силы сопротивления (силы резания) с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота кривошипа
M пр M пр .
2.Методом графического интегрирования графика приведенного момента сил сопротивления построить график работы сил сопротивления.
3.Построить график работы движущих сил, считая момент движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.
4.Построить график избыточных работ (кинетической энергии) по углу поворота кривошипа T T .
5.Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график Iпр Iпр .
6.Построить диаграмму избыточных работ T в функции приведенного момента инерции Iпр (диаграмма энергомасс). С помощью этой диа-
граммы определить момент инерции маховика, который должен быть посажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.
7.Определить основные размеры маховика.
8.Определить истинный закон угловой скорости ведущего звена при
постановке маховика и без него в функции от .
9. Определить потребную мощность электродвигателя для привода машины, если коэффициент полезного действия принять 0,7–0,8.
78
Рис. 1. Схема строгального станка
Рис. 2. Схема кулачкового и храпового механизмов
79
80
Исходные данные к заданию № 6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Параметр |
Обозначение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
10 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
z3 |
101 |
|
105 |
|
106 |
100 |
108 |
103 |
|
105 |
|
100 |
|
104 |
102 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Число зубьев колес |
z4 |
42 |
|
48 |
|
48 |
45 |
45 |
42 |
|
45 |
|
42 |
|
50 |
40 |
||||||
коробки скоростей |
z5 |
18 |
|
19 |
|
18 |
17 |
19 |
17 |
|
20 |
|
17 |
|
19 |
18 |
||||||
Число оборотов |
z6 |
77 |
|
76 |
|
76 |
72 |
82 |
78 |
|
85 |
|
75 |
|
73 |
80 |
||||||
n, об/мин |
170 |
|
160 |
|
150 |
140 |
130 |
120 |
|
100 |
|
165 |
|
155 |
145 |
|||||||
кривошипа |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
lAB |
110 |
|
125 |
|
140 |
120 |
135 |
116 |
|
145 |
|
100 |
|
105 |
130 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Размеры |
lCD |
650 |
|
670 |
|
710 |
720 |
700 |
620 |
|
750 |
|
600 |
|
600 |
680 |
||||||
стержневого |
lAC |
350 |
|
360 |
|
430 |
380 |
360 |
340 |
|
390 |
|
310 |
|
320 |
370 |
||||||
механизма, мм |
lCS |
300 |
|
320 |
|
290 |
340 |
310 |
350 |
|
370 |
|
280 |
|
290 |
330 |
||||||
|
h |
340 |
|
330 |
|
315 |
350 |
360 |
320 |
|
380 |
|
300 |
|
310 |
370 |
||||||
Основные данные |
Закон ускорения |
± ksin |
2 |
|
± kcos |
2 |
|
± k |
± |
± трап. |
± ksin |
2 |
|
± kcos |
2 |
|
± ksin |
2 |
|
± k |
± |
|
для проектирования |
коромысла |
уд |
уд |
уд |
уд |
уд |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
кулачкового |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OO , мм |
120 |
|
140 |
|
120 |
140 |
120 |
140 |
|
125 |
|
135 |
|
145 |
115 |
|||||||
механизма |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
β, |
30 |
|
40 |
|
25 |
35 |
45 |
38 |
|
38 |
|
22 |
|
48 |
20 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Модуль, мм |
10 |
|
12 |
|
14 |
16 |
18 |
20 |
|
8 |
|
|
10 |
|
12 |
14 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Основные данные |
zш |
11 |
|
12 |
|
13 |
14 |
15 |
16 |
|
17 |
|
11 |
|
12 |
13 |
||||||
для проектирования |
zк |
20 |
|
25 |
|
30 |
40 |
24 |
34 |
|
45 |
|
28 |
|
24 |
36 |
||||||
зубчатой передачи |
α, (инструмента) |
20 |
|
20 |
|
20 |
20 |
20 |
20 |
|
20 |
|
20 |
|
20 |
20 |
||||||
|
С, мм |
|
|
|
|
|
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
0,25 |
|
0,25 |
|
0,25 |
0,25 |
0,25 |
|
0,25 |
|
0,25 |
|
0,25 |
0,25 |
||||||||
Усилие резания |
F, H |
1100 |
|
1200 |
|
1300 |
1400 |
1500 |
1600 |
|
1700 |
|
1800 |
|
1900 |
2000 |
||||||
|
G1 |
150 |
|
160 |
|
170 |
180 |
|
190 |
|
165 |
|
155 |
|
145 |
140 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
G2 |
26 |
|
29 |
|
26 |
28 |
30 |
40 |
|
26 |
|
28 |
|
26 |
22 |
||||||
Веса звеньев, H |
G3 |
220 |
|
240 |
|
260 |
280 |
260 |
220 |
|
240 |
|
260 |
|
280 |
300 |
||||||
|
G4 |
40 |
|
40 |
|
40 |
40 |
40 |
40 |
|
50 |
|
50 |
|
50 |
50 |
||||||
|
G5 |
180 |
|
200 |
|
220 |
240 |
260 |
280 |
|
300 |
|
320 |
|
340 |
360 |
||||||
Моменты инерции |
IS3 |
0,30 |
|
0,35 |
|
0,40 |
0,45 |
0,50 |
0,38 |
|
0,48 |
|
0,54 |
|
0,28 |
0,32 |
||||||
звеньев, кг м2 |
Iпр.ред |
2,7 |
|
2,8 |
|
2,9 |
3,0 |
3,2 |
2,6 |
|
2,75 |
|
2,85 |
|
3,0 |
2,5 |
||||||
Коэффициент нерав- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
1/10 |
|
1/12 |
|
1/15 |
1/10 |
1/12 |
1/15 |
|
1/10 |
|
1/12 |
|
1/15 |
1/18 |
|||||||
номерности хода |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||