Проектирование и исследование поперечно-строгального станка

Министерство образования РФ

Уральский государственный технический университет

Нижнетагильский технологический  институт (филиал).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра Прикладной механики

Курсовой  проект по теме:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНО-СТРОГАЛЬНОГО СТАНКА».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель:                                                                                                                 Филимонов И.Е.

 

Студент:                                                                                                                          

 

Дата:                                                                                                                                 

 

Вариант                                                                                                                                  15 Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                             Н.-Тагил

                                                                             2005 год.

Содержание

Введение … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …3

Задание на курсовое проектирование … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..4

Анализ и синтез зубчатого механизма … … … … … … … … … … … … … … … … … … .6

Синтез и анализ кулачкового механизма … … … … … … … … … … … … … … … … … ..10

Синтез и кинематический анализ рычажного механизма … … … … … … … … … … … … .12

Список литературы … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

     Поперечно-строгальный станок предназначен для строгания поверхностей. Основным механизмом является шестизвенный кривошипно-коромысловый механизм (рис. 15-1), состоящий из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, ползунов 4 и 5. Привод состоит из зубчатой передачи Z5, Z6, планетарного редуктора 8 и электродвигателя 7. Диаграмма сил сопротивления движению ползуна 5 показана на рис. 15-1.

Число двойных ходов ползуна 5 в минуту, равное числу оборотов кривошипа (n1 об/мин), определяют по заданной скорости резания Vрез,  коэффициету изменения средней скорости ползуна KV5=Kw3 и ходу ползуна H. Перемещение стола на величину поперечной  подачи производится c помощью ходового винта. Поворот винта производится посредством храпового механизма, состоящего из храпового колеса 13, рычага 12 с собачкой, тяги 11 и коромыслового толкателя 10. Поворот толкателя 10 осуществляется дисковым кулачком 9, который закреплен на валу О кривошипа. Регулирование подачи стола производится путем изменения длины рычага МL .

 При проектировании кулачкового механизма необходимо обеспечить заданный закон движения толкателя и осуществить подачу стола во время перебегов резца lп в конце холостого и в начале рабочего ходов в соответствии с циклограммой (рис. 15-2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 15(г)

                                                                              рис. 15-1

 Исходные данные.

Таблица 15-1

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Численные значения для вариантов
			А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З
Ход ползуна 5	H	м	0,24	0,26	0,3	0,3	0,25	0,28	0,22	0,32
Длина перебега резца	lп	м	0,05·H	0,05·H	0,05·H	0,05·H	0,05·H	0,05·H	0,05·H	0,05·H
Число оборотов электродвигателя	nдв	об/мин	1440	1420	930	950	940	1447	1410	1432
Коэффициент изменения средней скорости	KV5=Kw3	------	1,75	1,5	1,4	1,4	1,4	1,6	1,8	1,2
Скорость резания	Vрез	м/мин	27	26	30	30	25	24	32	34
Длина коромысла	lDC	м	0,8	0,7	0,6	0,6	0,8	0,5	0,65	0,9
Отношения длин звена 3	lCD:lBC	------	1,4	1,2	1,3	1,1	1,5	1,6	1,7	1,8
Отношения, определяющие положение:      ц.т. коромысла      ц.т. шатуна	lS3C:lDC  lS2A:lBA	------  ------	0,5  0,5	0,5  0,5	0,5  0,5	0,5  0,5	0,5  0,5	0,5  0,5	0,5  0,5	0,5  0,5
Межосевое расстояние	lOC	м	0,45	0,4	0,34	0,35	0,34	0,36	0,38	0,42
Координата ц.т. ползуна 5	lS5	м	0,21	0,18	0,17	0,16	0,2	0,15	0,14	0,19
Вылет резца	lр	м	0,10	0,08	0,10	0,09	0,08	0,12	0,7	0,6
Сила резания	Pрез	Н	1700	1800	2000	2000	1900	1600	1700	1650
Сила трения между ползуном 5 и направляющими	F	Н	170	180	200	200	190	220	160	210
Вес ползуна 5	G5	Н	650	750	500	700	600	750	800	750
Вес коромысла 3	G3	Н	250	300	200	380	240	300	320	260
Вес шатуна 2	G2	Н	70	90	60	80	70	100	50	120
Момент инерции коромысла	I3S	Н·м2	1,3	0,9	1,0	0,7	1,2	0,6	0,8	1,4
Момент инерции шатуна	I2S	Н·м2	0,3	0,7	0,5	0,6	0,4	0,5	0,8	1,0
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа	d	------	1/25	1/20	1/20	1/20	1/25	1/25	1/25	1/20
Маховой момент ротора электродвигателя	GD2рот	кг·м2	0,16	0,18	0,56	0,42	0,4	0,64	0,35	0,28
Маховой момент зубчатых механизмов, приведенный к валу эл.двигателя	рD2	кг·м2	0,62	0,6	1,6	1,5	1,3	0,7	198	1,5
Длина толкателя	lMN	м	0,13	0,15	0,3	0,2	0,16	0,10	0,24	0,14
Максимальный подъем толкателя	h	м	0,035	0,05	0,05	0,04	0,05	0,06	0,08	0,09
Максимально допустимый угол давления толкателя	qдоп	град	30	35	30	30	35	32	36	38
Соотношение между величинами ускорений толкателя	a1/a2	------	1,0	2,5	3,0	2,0	1,0	1,5	2,0	3,5
Числа зубьев колеса 5, 6	Z5  Z6	------  ------	11  22	12  18	11  16	12  22	12  18	12  26	16  22	14  18
Модуль зубчатых колес 5, 6	m	см	3,0	3,5	10	3,0	10	4	4,5	5
Угол наклона зуба для колес 5, 6	b	град	20	0	25	0	20	15	16	12
Число сателлитов в планетарном редукторе	K	------	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0

 

 

 

 

 

Анализ зубчатого механизма.

     Выбираем коэффициенты  смещения :

          x1=0.5  x2=0.3

1. Коэффициент суммы смещений:

x∑=x1+x2=0.8

2. Угол зацепления 

угол находим по таблицам эвольвентной функции

        aw=25.65=25°39’

3. Находим межосевое расстояние:

        aw=0.5*m*(Z1+Z2)*Cos(a)/*Cos(aw)=0.5*3.19*(11+22)*Cos(20°)/Cos(25°39’)=54.872

     Находим делительные диаметры:

        d1=m*Z1=3.19*11=35.09мм

        d2=m*Z2=3.19*22=70.18мм

4. Находим делительное межосевое расстояние:

  a=(d1+d2)/2=(35.09+70.18)/2=52.635мм.

5. Коэффициент воспринимаемого смещения:

        y=(aw-a)/m=(54.868-52.635)/3.19=0.701

6. Коэффициент уравнительного смещения:

        ∆y=x∑-y=0.8-0.701=0.099

7. Диаметры начальных окружностей:

       dw1=0.5*m*Z1* Cos(a)/*Cos(aw)=0.5*3.19*11* Cos(20°)/Cos(25°39’)=36.581

       dw2=0.5*m*Z1* Cos(a)/*Cos(aw)=0.5*3.19*22* Cos(20°)/Cos(25°39’)=73.157

Проверка вычислений:

       aw=dw1/2 +dw2/2=54.868мм.

8. Диаметры впадин:

       df1=d1-2*(ha+C-x1)*m=35.09-2*(1+0.25-0.5)*3.19=30.305мм

       df2=d2-2*(ha+C-x2)*m=70.18-2*(1+0.25-0.3)*3.19=64.119мм

9. Диаметры вершин зубьев:

       da1=df1+2*h=30.305+2*6.863мм=44.03

       da2=df2+2*h=64.119+2*6.863мм=77.844

10. Высота зуба:

        h=(2*ha+C-∆y)*m=(2*1+0.25-0.099)*3.19=6.863 мм.

11. Толщина зубьев по делительной окружности:

12. Диаметры основных окружностей:

      db1=d1*Cos(α)=35.09*Cos(20°)=32.974мм.

      db2=d2*Cos(α)=70.18*Cos(20°)=65.948мм

13. Углы профиля в точке на окружности вершин:

14. Толщина зубьев по окружности вершин:

       Коэффициент толщины  зубьев по окружности вершин:

         sa1*=sa1/m=1.334/3.19=0.418

         sa2*=sa2/m=2.275/3.19=0.713

 

15. Коэффициент торцевого перекрытия:

Параметры	Колесо 5	Колесо 6
Число зубьев z	11	22
Коэффициент смещения x	0.5	0.3
Основные параметры прямозубых цилиндрических колес
Делительный диаметр d, мм	35.09	70.18
Диаметр основной окружности db, мм	32.974	65.948
Диаметр впадин  df, мм	30.305	64.119
Высота зуба h, мм	6.863	6.863
Диаметр вершин  da , мм	44.03	77.844
Диаметр начальной окружности  dw, мм	36.581	73.163
Толщина зубьев по делительной окружности S, мм	6.172	5.707
Контрольные параметры зубчатых  колес и передач
Угол зацепления  , град.	25,65
Делительное межосевое расстояние а, мм	52.635
Межосевое расстояние , мм	54.872
Угол профиля в точке на окружности вершин  , мм	41.505	32.09
Толщина зубьев по окружности вершин  , мм	1.334	2.275
Коэффициент торцевого перекрытия цилиндрической зубчатой передачи  ,мм	1.222

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   Пастраение деограм

 

                               Деограмма относительных скоростей скольжения

 

Vрез.=S*nk*(1+1/kv5)/60

nk=(Vрез./((1+1/kv5)*S))/60=(27/((1+1/1.75)*0.264))/60=1.085 об/мин

S=H+2lp=0.24+2*0.05*0.24=0.264 м

ω1= ω2*d1/d2=6.817*35.09/70.18=13.634 рад/мин         lo(a)=19.28 мм      Ks=aw/aw(A1)=0.25 мм/мм

ω2=2*π*nk=2*π*1.085=6.817 рад/мин

Vs(a)=lo(a)*Ks*(ω1+ω2)*10^(-3)=19,28*0,25*(13.634+6.817)*10^(-3)=0.0986 м/с       

Kv=0.0986/19,7=0.005 м/мм

 

                              Деограмма коэффициентов удельного скольжения

 

            K

точки
А	8-	1
а	-2.36	0.702
c	-1.365	0.577
P	0	0
d	0.659	-1.934
b	0.684	-2.164
В	1	8

 

В точке А: λ1=- оо    λ2=1

В точке а: λ1=1-Z1*aB/Z2*aA=1-11*82.85/22*12.33= -2.36

                  λ2=1-Z2*aA/Z1*aB=1-22*12.33/11*82.85=0.702

В точке Р: λ1=1-Z1*PB/Z2*PA=1-11*63.46/22*31.78=0

                  λ2=1-Z2*PA/Z1*PB=1-22*31.78/11*63.46=0

В точке b: λ1=1-Z1*bB/Z2*bA=1-11*36.87/22*58.31=0.684

                  λ2=1-Z2*bA/Z1*bB=1-22*58.31/11*36.87= -2.164

В точке c : λ1=1-Z1*cB/Z2*cA=1-11*78.57/22*16.61= -1.365            Pc=8 мм

                  λ2=1-Z2*cA/Z1*cB=1-22*16.61/11*78.57=0.577

В точке d: λ1=1-Z1*dB/Z2*dA=1-11*38.58/22*56.60=0.659               Pd=15 мм

                  λ2=1-Z2*dA/Z1*dB=1-22*56.60/11*38.58=-1.934

В точке В: λ1=1  λ2= -оо   

 

Кl=2.36/47.2=0.05 мм/мм

 

 

                                               Зоны двухпарного зацепления

 

 

PBt=Pw*Cos(αw)=10.447*Cos(25.65)=9.418мм    Ks=0.25 мм/мм

Pw=2*π*dw/2*Z2=2* π*73.163/2*22=10.447мм

 

 

 

 

 

Анализ кучкового механизма.

1. Выбираем закон движения выходного звена, если φ

Ход толкателя h=35 мм, фазовый угол удаления ф=98 град., дальнего стояния ф=15 град., возвращения ф=98 град. Закон движения выходного звена при удалении и при возвращении – параболический. Допустимый угол давления фдоп.=30 град, длина толкателя l=130 мм

 

Рассчитаем перемещение Si, аналог скорости Si’ и ускорения Si” по соответствующим выбранным законам (формулам).

 

 На фазе удаления 

При 

При 

        

На фазе возвращения

 При

 При          Таблица результатов расчета:

Фаза	i	φ,°	φi,°	Si, мм	Si´, мм	Si´´, мм	θi, °		h, мм		φподн, рад		φсп, рад		φ, рад		Ri, мм		Угол поворота, °		Длина толкателя, мм
Удаление	0	0	0	0	0	82,036	0		60		1,7104		1,7104		0		80		0		130
	1	9,8	9,8	1,2	14,0316	82,036	6,6039	60		1,7104		1,7104		0,171		81,2		0,5289		130
	2	19,6	19,6	4,8	28,0632	82,036	12,673	60		1,7104		1,7104		0,3421		84,8		2,1155		130
	3	29,4	29,4	10,8	42,0949	82,036	17,84	60		1,7104		1,7104		0,5131		90,8		4,76		130
	5	39,2	39,2	19,2	56,1265	82,036	21,96	60		1,7104		1,7104		0,6842		99,2		8,4621		130
	6	49	49	30	70,1581	82,036	25,066	60		1,7104		1,7104		0,8552		110		13,222		130
	7	58,8	58,8	40,8	56,1265	-82,036	19,241	60		1,7104		1,7104		1,0263		120,8		17,982		130
	8	68,6	68,6	49,2	42,0949	-82,036	13,971	60		1,7104		1,7104		1,1973		129,2		21,684		130
	9	78,4	78,4	55,2	28,0632	-82,036	9,1002	60		1,7104		1,7104		1,3683		135,2		24,329		130
	10	88,2	88,2	58,8	14,0316	-82,036	4,4872	60		1,7104		1,7104		1,5394		138,8		25,915		130
	11	98	98	60	0	-82,036	0	60		1,7104		1,7104		1,7104		140		26,444		130
Возвращение	12	0	113	60	0	-82,036	0		60		1,7104		1,7104		0		140		26,444		130
	13	9,8	122,8	58,8	-14,0316	-82,036	-4,4872	60		1,7104		1,7104		0,171		138,8		25,915		130
	14	19,6	132,6	55,2	-28,0632	-82,036	-9,1002	60		1,7104		1,7104		0,3421		135,2		24,329		130
	15	29,4	142,4	49,2	-42,0949	-82,036	-13,971	60		1,7104		1,7104		0,5131		129,2		21,684		130
	16	39,2	152,2	40,8	-56,1265	-82,036	-19,241	60		1,7104		1,7104		0,6842		120,8		17,982		130
	17	49	162	30	-70,1581	82,036	-25,066	60		1,7104		1,7104		0,8552		110		13,222		130
	18	58,8	171,8	19,2	-56,1265	82,036	-21,96	60		1,7104		1,7104		1,0263		99,2		8,4621		130
	19	68,6	181,6	10,8	-42,0949	82,036	-17,84	60		1,7104		1,7104		1,1973		90,8		4,76		130
	20	78,4	191,4	4,8	-28,0632	82,036	-12,673	60		1,7104		1,7104		1,3683		84,8		2,1155		130
	21	88,2	201,2	1,2	-14,0316	82,036	-6,6039	60		1,7104		1,7104		1,5394		81,2		0,5289		130
	22	98	211	0	0	82,036	0	60		1,7104		1,7104		1,7104		80		0		130