Механизм поперечно строгального станка

Содержание

Введение 3

1 Синтез и анализ рычажного механизма 4

1.1 Структурный анализ механизма : 5

1.2 Определение недостающих размеров: 7

1.3 Определение скоростей точек механизма. 8

1.4 Определение ускорений точек механизма. 10

1.5 Диаграммы движения выходного звена 13

1.6 Определение угловых скоростей и ускорений. 14

1.7 Определение ускорений центров масс звеньев механизма. 15

2 Силовой анализ механизма 16

2.1 Силы тяжести и силы инерции 17

2.2 Расчет диады 4-5 18

2.3 Расчет диады 2-3. 19

2.4 Расчет кривошипа 20

2.5 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского 21

2.6 Определение мощностей 22

2.7 Определение кинетической энергии механизма. 23

3 Геометрический расчёт эвольвентного зубчатого зацепления. 24

Синтез планетарного редуктора 24

3.1 Геометрический расчёт равносмещённого эвольвентного зубчатого зацепления 24

3.2 Синтез планетарного редуктора 28

3.3 Определение частот вращения зубчатых колёс аналитическим и графическим методом 31

4 Синтез и анализ кулачкового механизма 32

4.1 Диаграмма движения колебателя 33

4.2 Выбор минимального радиуса кулачка 34

4.3 Построение профиля кулачка 35

Заключение 36

Список используемых источников 37

 

Введение

 

Поперечно-строгальный  станок  предназначен  для  строгания  плоских  поверхностей. Привод  станка  состоит  из  простой  зубчатой  передачи  и  планетарной   передачи,  который  соединен  с  электромотором.

Резание  металла  осуществляется  резцом,  установленным  в  резцовой  головке,  закреплённой  на  ползунке,  при  рабочем  ходе  ползунка.

Кривошип  жёстко  соединен  с  зубчатым  колесом.  Во  время  перебега  в  конце  холостого  хода  осуществляется  перемещение  стола  с  заготовкой  на  величину  подачи  с  помощью  храпового  механизма  и  кулачкового  механизма,  кулачёк  которого  жестко  соединен  с зубчатым  колесом.

При  проектировании  профиля  кулачка  необходимо  обеспечить  заданный  закон  движения  колебателя.

 

1 Синтез и  анализ рычажного механизма

Рисунок 1 -Схема механизма

 

Исходные  данные: l_o1o2=500мм ; H=1000мм ;  n_кр=100 мин^-1 ; К=2;

 

1.1 Структурный анализ механизма :

 

Степень подвижности механизма :

где к=5 – число подвижных звеньев,

p1=7 – число одноподвижных кинематических  пар,

p2=0 – число двухподвижных кинематических пар.

Разложение  механизма на структурные группы Ассура

I(0,1) – механизм 1 – го класса, W=1.

 

 

 

           II2(2,3) – группа Ассура 2 – го класса, 2 – го порядка, W=0.

 

 

 

 

 

 

           II2(4,5) – группа Ассура 2 – го класса, 2 – го порядка, W=0.

 

 

 

Формула строения механизма:

I(0;1)→  II2(2;3)→II2(4;5)

Механизм II класса , второго порядка.

 

1.2 Определение недостающих размеров:

Угол  размаха кулисы:

Длина кривошипа:

Длина кулисы:

Масштабный  коэффициент построения схемы :

Строим 12 планов механизма , приняв за начало отсчета крайнее положение, соответствующее началу рабочего хода механизма.

 

1.3 Определение скоростей точек механизма.

 

Скорость  точки А кривошипа определяем по формуле :

,

где , где n_кр=100мин^-1

Планы скоростей строим в масштабе :

Скорость  точки А’ находим графически , решая совместно систему :

На  плане Р_vа’=27,5 мм . Абсолютная величина скорости точки А’ :

Скорость  точки В находим из соотношения :

, откуда 

Абсолютная  величина скорости точки В :

Скорость точки С определим, решая совместно систему :

На  плане Рvс=50,1мм. Абсолютная величина скорости точки С :

, на плане  =36мм

Для всех остальных положений скорости определяем аналогично . Полученные результаты сводим в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1.- Значения скоростей

Скорости м/с	Положения механизма
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	0
va	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52	0.52
va’	0,49	0,82	1,08	1,17	1,09	0,88	0,34	0	0,61	1,17	0,7	0
vb	1,27	1,89	2,32	2,52	2,35	1,94	1,42	0	1,98	3,69	3,06	0
vc	0,9	1,65	2,23	2,55	2,37	2,07	1,56	0	2,16	3,72	2,55	0

 

 

1.4 Определение  ускорений точек механизма.

 

Пересчетный коэффициент С :

Ускорение точки А конца кривошипа определяем по формуле:

Ускорение а_а направлено по кривошипу к центру вращения О₁.

Выбираем  масштабный коэффициент ускорений:

На  плане ускорений изображаем ускорение  точки А отрезком Р_аа=90,8 мм

Ускорение точки А’ определяем, решая совместно систему:

Кориолисово ускорение:

; 

 

По  свойству подобия определяем ускорение  точки В :

;  

Система уравнений для определения ускорений  точки С:

, откуда 

 

Ускорения всех точек найдены. Ускорения для  остальных положений механизма находим аналогично . Значения ускорений сводим  в таблицу 1.2

 

Таблица 1.2. – Значения ускорений

Ускорения м/с2	Положения механизма
	1	2	4	6	8	10	0
аа	5,4	2,5	2,8	2,5	2,4	3,35	2,6
аа’	4,3	1,15	3	1,45	0	3,65	0
ab	7,04	2,7	4,25	2,75	3,8	5,7	3,9
ac	4,85	3,95	3,6	2,25	6,5	4	3,3

 

 

1.5 Диаграммы движения выходного  звена.

 

Диаграмму перемещения строим , используя полученную из S-t плана механизма траекторию движения точки С.

Диаграммы скорости V-t и ускорений A-t строим из полученных 12 планов скоростей и 7 планов ускорений.

Масштабные  коэффициенты диаграмм:

=180 мм

 

1.6 Определение  угловых скоростей и ускорений.

 

Угловые скорости и ускорения звеньев  механизма определяются для первого положения

 

1.7 Определение  ускорений центров масс звеньев механизма.

 

Ускорение центров масс звеньев определяем из планов ускорений:

 

2 Силовой анализ  механизма

 

Исходные  данные :

вес кулисы кг;

вес шатуна кг;

вес ползуна  кг.

 

2.1 Силы тяжести  и силы инерции

 

Силы  тяжести:

 Н

 Н

 Н

Силы  инерции:

Н

Н

Н

 

2.2 Расчет диады  4-5

 

Для расчета этой диады изобразим  ее со всеми приложенными  к ней  силами: силами тяжести, полезного сопротивления и реакциями.

Эти реакции в поступательных парах  известны по направлению, но неизвестны по модулю. Определяем с помощью плана сил. Составим уравнение равновесия диады 4-5.

Строим  план сил диады в масштабе сил

н/мм

Уравнение содержит три неизвестных, поэтому  составляем дополнительное уравнение  равновесия в форме моментов сил  относительно точки С.

          

            н

Строим  план сил по уравнению сил, в том  порядке как силы стояли в уравнении.

Значения  сил из плана сил

н

н

Для рассмотрения внутренних реакций в  диаде 4-5 необходимо рассмотреть равновесие одного звена, звена 4.

 

2.3 Расчет диады  2-3.

 

Изобразим диаду со всеми приложенными к  ней силами. В точках А и О₂ взамен отброшенных связей прикладываем реакции и . В точке В прикладываем ранее найденную реакцию . Составляем уравнение равновесия диады 2-3.

Плечи измеряем на плане. Теперь в уравнении  сил две неизвестных, поэтому строим план сил и определяем реакцию , как замыкающий вектор.

Строим  план диады в масштабе сил  . Значения сил из плана сил.

 

2.4 Расчет кривошипа

 

Изобразим кривошип с приложенными к нему силами и уравновешивающей силой  , эквивалентной силе действия на кривошип со стороны двигателя. Действие отброшенных связей учитываем вводя реакции и . Определяем уравновешивающую силу, считая, что она приложена в точке А кривошипа, перпендикулярно ему. Составляем уравнение равновесия кривошипа.

Строим  план кривошипа в масштабе сил  . Значение силы определяем из плана сил.

 

2.5 Определение уравновешивающей силы  методом Жуковского.

 

Kv=0,018м/с мм

Строим  повернутый на 90⁰ план скоростей и в соответствующих точках прикладываем все внешние силы, включая и силы инерции. Составим уравнение моментов относительно точки , считая неизвестной:

Подлинность графического метода:

 

2.6 Определение  мощностей

 

Потери  мощности в кинематических парах:

Потери  мощности на трение во вращательных парах:

где - коэффициент

- реакция во вращательной  паре,

- радиус цапф.

Суммарная мощность трения

Мгновенно потребляемая мощность

Мощность  привода, затрачиваемая на преодоление  полезной нагрузки.

 

2.7 Определение  кинетической энергии механизма.

 

Кинетическая  энергия механизма равна сумме  кинетических энергий входящих в него массивных звеньев.

Приведенный момент инерции

 

3 Геометрический  расчёт эвольвентного зубчатого зацепления.

Синтез планетарного редуктора

3.1 Геометрический  расчёт равносмещённого эвольвентного зубчатого зацепления

 

Исходные  данные:

Число зубьев шестерни

Число зубьев колеса

Модуль  зубчатых колес  ,

Нарезание зубчатых колес производится инструментом реечного типа имеющего следующие параметры:

Угол профиля  зуба рейки  ,

Коэффициент высоты  головки зуба ,

Коэффициент радиального зазора ,

Суммарное число зубьев колес 

Поскольку , то проектируем равносмещенное  зацепление.

Коэффициент смещения зубчатого зацепления:

 

Угол  зацепления:

Делительное межосевое расстояние:

Начальное межосевое расстояние :

 

Высота  зуба:

,

Высота  головки зуба:

Высота  ножки зуба:

Делительный диаметр:

Основной  диаметр

Диаметр вершин

Диаметр впадин

Толщина зуба

Толщина зуба по основной окружности

 

 

Толщина зубьев по окружности вершин

Где

 

Делительный шаг 

Шаг основной

Радиус  галтели

Коэффициент торцового перекрытия

Коэффициент торцового перекрытия полученный аналитическим способом

Погрешность определения коэффициента зацепления:

,

 

Масштабный  коэффициент построения картины  зацепления.