Брикетировочный автомат

тмм пз1.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение профессионального образования
«Уральский государственный технический университет – УПИ»
Кафедра “Прикладная механика”
Брикетировочный автомат
Курсовой проект по предмету «Теория машин и механизмов»
Преподаватель: Филимонов И. Е.
Глава 1. Эвольвентное зубчатое зацепление11
1. Расчет параметров зубчатого зацепления11
2. Построение графиков15
3. Проектирование планетарной передачи17
Глава 2. Анализ и синтез кулачкового механизма20
1. Расчет теоретического профиля кулачка20
Определение фазовых углов кулачкового механизма20
2. Расчет действительного профиля кулачка.23
2.1. Расчет действительного профиля кулачка на фазе удаления.23
2.2. Расчет действительного профиля кулачка на фазе возвращения.24
Глава 3. Анализ плоских рычажных механизмов26
1.Определение размеров звеньев26
2. Построение плана скоростей26
2.1. Построение плана скоростей для диады ВПВ26
2.2. Построение плана скоростей для диады ВВП27
3. Построение плана ускорений28
3.1. Построение плана ускорений для диады ВПВ28
3.2. Построение плана ускорений для диады ВВП29
4. Расчет кинематических характеристик в программе TMM ANALYZER30
Глава 4. Силовой анализ плоских рычажных механизмов.33
1. Изменение величины технологической нагрузки в зависимости от хода ползуна.33
2. Силовой анализ диады ВВП33
3. Силовой анализ диады ВПВ.34
4. Силовой анализ кривошипа.35
Библиографический список38
Брикетировочный автомат предназначен для прессования брикетов из различных материалов. Основный механизмом автомата является кулисный механизм (рис. 32-1). Движение от электродвигателя 13 через планетарный редуктор 12 передается кривошипу 1. Камень 2 шарнирно связанный с кривошипом 1 скользит вдоль кулисы 3 заставляя кулису совершать возвратно-вращательное движение вокруг опоры С. Через шатун 4 движение передается ползуну 5 производящему прессование (брикетирование) материала. Диаграмма сил сопротивления действующих на ползун 5 при прессовании представлена на рис.32-2. Данные для построения указанной диаграммы приведены в табл.32-2.
Механизм выталкивателя готовых брикетов (на чертеже не показан) включает кулачок 9 с поступательно движущимся центральным роликовым толкателем 10. Кулачок приводится в движение от вала 0 кривошипа через зубчатую передачу состоящую из колес б 7 8. Кулачковый механизм должен обеспечить заданный закон движения толкателя (рис.18.2). Маховик 11 установлен на выходной валу редуктора 12.
При проектировании кривошипно-кулисного механизма ось ползуна 5 проводить через середину стрелы прогиба дуги стягивающей крайние положения точки D кулисы СD.
Геометрический расчёт эвольвентной зубчатой передачи выполнить для колес 7 и 8.
Численные значения для вариантов
Максимальная длина хода ползуна
Частота вращения кривошипа
Максимальное усилие прессования
Межосевое расстояние между опорами
Коэффициент изменения скорости ползуна
Отношение длинны шатуна к длине кулисы
Отношение расстояния от точки С до
центра тяжести кулисы к длине кулисы
Отношение расстояния от точки D до центра
тяжести шатуна к длине шатуна.
Момент инерции кулисы относительно оси
Проходящей через ее центр тяжести
Коэффициент неравномерности
Маховый момент ротора электродвигателя
Маховый момент зубчатых механизмов
приведенный к валу электродвигателя
Максимальный подъем толкателя
Максимально допустимый угол давления
Угол рабочего профиля кулачка
Угол поворота кулачка соответствующий
дальнему стоянию толкателя
Отношение величин ускорений толкателя
Число зубьев колеса 6
Число зубьев колеса 7
Число зубьев колеса 8
Модуль зубчатых колес 6 7 8
Число сателлитов в планетарном редукторе
Значения усилий прессования в долях от PCMAX в зависимости от положения ползуна.
Глава 1. Эвольвентное зубчатое зацепление
1.Расчет параметров зубчатого зацепления
Исходные данные для расчета:
Коэффициенты смещения:
Делительные диаметры:
Делительное межосевое расстояние:
Межосевое расстояние:
Передаточное отношение:
Коэффициент воспринимаемого смещения:
Коэффициент уравнительного смещения:
Диаметры вершин зубьев:
Окружной делительный шаг:
Окружные делительные толщины зубьев:
Начальные окружные толщины зубьев:
Угол профиля зуба на окружности вершин:
Окружная толщина зубьев по вершинам:
Радиусы кривизны эвольвенты на вершине зуба:
Длина линии зацепления:
Длина активной линии зацепления:
Коэффициент перекрытия:
Радиус кривизны эвольвенты в нижней точке активного профиля:
Радиус кривизны профиля в граничной точке активного профиля:
Коэффициент толщины зубьев по окружностям вершин:
Расчет толщин зубьев шестерни:
Расчет толщин зубьев колеса:
Масштабный коэффициент:
2 Построение графиков
2.1 График зон двухпарного зацепления
Масштабный коэффициент: (мммм)
2.2 График скоростей скольжения
Определение угловых скоростей:
Скорость скольжения: (мс)
Масштабный коэффициент:
2.3 Диаграммы коэффициентов удельных скольжений
3 Проектирование планетарной передачи
3.1 Определение передаточного отношения
3.2. Угол между осями двух соседних сателлитов
3.3. Подбор чисел зубьев
3.4 Условие соосности
Условия соосности выполняется
3.5 Условие соседства
Условие соседства выполняется
3.7 Фактическая частота вращения кривошипа
Отличие от номинального значения
Глава 2. Анализ и синтез кулачкового механизма
1. Расчет теоретического профиля кулачка
Определение фазовых углов кулачкового механизма
Угол рабочего профиля кулачка равен: φр =170°
Максимальный угол давления в кулачковом механизме: [] = 24°
Величина перемещения толкателя равна: h = 0040 м
Определение углов φ1 φ2 и коэффициента
Выбор закона движения и вычисление графиков функций
1 Закон движения: прямоугольный нессиметричный.
2 Функция перемещение.
3 Функция аналога скорости
4 Функция аналога ускорения
Масштабные коэффициенты для построения графиков:
Масштабный коэффициент для построения графика зависимости перемещения толкателя от угла поворота:
Масштабный коэффициент для построения графика зависимости аналога скорости толкателя от угла поворота:
Масштабный коэффициент для построения графика зависимости аналога ускорения толкателя от угла поворота:
Масштабный коэффициент Kφ
Определение радиуса базовой окружности:
Минимальный радиус базовой окружности кулачка определяем графически путем построения области возможных центров вращения кулачка.
Масштабный коэффициент построения области возможных центров вращения кулачка.
Расчет угла давления:
Масштабный коэффициент для построения графика угла давления:
Расчет полярных координат центрового профиля кулачка:
Определение радиуса ролика:
Окончательно примем (мм)
Масштабный коэффициент для построения кулачка:
Таблица расчетных данных:
2. Расчет действительного профиля кулачка.
2.1 Расчет действительного профиля кулачка на фазе удаления.
Угол поворота кулачка.
Значение функции перемещения:
Значение функции аналога скорости
Значение угла давления
Полярный угол для радиус-вектора теоретического профиля.
Длина радиус-вектора теоретического профиля:
Длина радиус-вектора действительного профиля:
Полярный угол для радиус-вектора R4 действительного профиля:
2.2 Расчет действительного профиля кулачка на фазе возвращения.
Значение функции перемещения:
Глава 3. Анализ плоских рычажных механизмов
1.Определение размеров звеньев
Угол качания кулисы:
Угол поворота кривошипа на холостом ходу рабочего звена:
Угол поворота кривошипа на рабочем ходу выходного звена
2. Построение плана скоростей
2.1 Построение плана скоростей для диады ВПВ
Определение скорости точки А:
1 Угловая скорость кривошипа:
Составление системы векторных уравнений:
В точке А в каждый момент времени находятся точки А1 А2принадлежащие звеньям 1 2 и3
Масштабный коэффициент для построения плана скоростей:
Определяем скорости A3
Скорость точки D определим используя правило подобия:
Скорость точки S3 определим используя правило подобия:
Угловая скорость кулисы:
2.2. Построение плана скоростей для диады ВВП
Для точки Е составим 2-а векторных уравнения рассмотрев движение этой точки относительно точки D и относительно оси ОХ.
Скорость точки S3 определим используя правило подобия: т.к. S4 середина DE то на плане скоростей находим середину DE.
Угловая скорость шатуна
3. Построение плана ускорений
3.1 Построение плана ускорений для диады ВПВ
Определение нормального ускорения кривошипа:
Масштабный коэффициент для построения плана ускорений:
Составим систему векторных уравнений ускорения точки A3
Определение величины и направления кориолисова ускорения:
Направление кориолисова ускорения определяем поворотом скорости на 900 в сторону угловой скорости 3
Длина вектора кориолисова ускорения:
Определение величины нормального ускорения кулисы и длины вектора нормального ускорения кулисы
Определяем неизвестные величины из плана ускорений:
Ускорения точек D и S3 найдем используя правило подобия:
Определяем угловое ускорение
Кулиса движется ускоренно.
3.2 Построение плана ускорений для диады ВВП
Составим систему векторных уравнений ускорения точки E
Определим нормальное и тангенциальное ускорения шатнаускорение шатуна:
Определим ускорение точки Е
Шатун движется ускоренно.
Ускорение в точке S4 находим используя правило подобия т.к. S4 середина DE то на плане S4 середина de.
4. Расчет кинематических характеристик в программе TMM ANALYZER
Расчет значения скорости в положении 3 выходного звена.
1 Значение аналога скорости
2. Значение скорости
Расчет ускорения выходного звена в положении 3
1. Значение аналога ускорения:
2. Значение ускорения:
Масштабные коэффициенты для построения графиков.
1. Масштабный коэффициент для построения графика перемещения выходного звена:
2. Масштабный коэффициент для построения графика скорости выходного звена:
3. Масштабный коэффициент для построения графика ускорения выходного звена:
4 Масштабный коэффициент Kφ
Расчет значений угловых скоростей и ускорений шатуна и кулисы в положении 3.
1 Расчет значений угловых скоростей и ускорений для шатуна DE
1.1. Расчет угловой скорости:
1.2. Расчет углового ускорения:
2. Расчет значений угловых скоростей и ускорений для кулисы CD
Расчет значений скоростей и ускорений центров масс звеньев для положения 3
1. Расчет значений скорости и ускорения центра масс шатуна DE для положения 3
1.1. Расчет значения скорости:
Расчет значения ускорения:
2. Расчет значений скорости и ускорения центра масс кулисы CD для положения 3
2.1. Расчет значения скорости:
2.3.Расчет значения ускорения:
Расчет передаточной функции:
Значение скорости мс
Значение аналога скорости
Значение передаточной функции
Глава 4. Силовой анализ плоских рычажных механизмов.
1. Изменение величины технологической нагрузки в зависимости от хода ползуна.
Масштабный коэффициент для построения графика технологической нагрузки.
2. Силовой анализ диады ВВП
Составляем векторное уравнение суммы сил действующих на систему. Т.к. рассматриваем положение системы в равновесии то эта сумма равна 0.
Вес шатуна G4=540 (Н)
Назначим вес ползуна G5=100 (Н)
Определение величины технологической нагрузки в положении механизма 3
Определение сил инерции:
Знак «-» в формулах обозначает что сила инерции направлена противоположно ускорению
Определение момента инерции шатуна:
Знак «-» в формулах обозначает что момент инерции направлен противоположно угловому ускорению.
Составляем вспомогательное уравнение моментов относительно точки Е.
Масштабный коэффициент для построения плана сил:
Определение неизвестные величины из плана сил:
Силовой анализ во внутренней кинематической паре диады ВВП
1 Составляем векторное уравнение суммы сил действующих на шатун:
2 Масштабный коэффициент для построения плана сил:
3 Реакцию во внутренней кинематической паре определяем из плана сил:
3. Силовой анализ диады ВПВ.
Вес кулисы G3=343 (Н)
Определение момента инерции кулисы:
Составляем вспомогательное уравнение моментов относительно точки C.
Масштабный коэффициент для построения план сил:
Реакцию в опорной кинематической паре определяем из плана сил:
4. Силовой анализ кривошипа.
Составим уравнение равновесия:
Назначим вес кривошипа G1=20 (Н)
Определение момента величины сил сопротивления:
Момент сил сопротивления направлен против вращения кривошипа.
В силовом расчете реакции в опорной кинематической паре ((Н); (H)) во внутренней кинематической паре диады ВВП ((Н); (Н)) получилось больше чем технологическая нагрузка. Следовательно нагрузка и износ в этих кинематических парах будет большой что может привести к выходу из строя механизма. На получение такого результата оказывает влияние взаимное расположение звеньев а так же их размеры.
Считаем что кулисная передача является идельной тогда 1=1
1 Расчет передаточной функции:
Библиографический список
Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1988 – 640 с.
Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин: Учеб. пособие для втузовС.А. Попов Г.А. Тимофеев; Под ред. К.В. Фролова. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 2004. – 458 с.: ил.
Методические указания по выполнению курсового проекта по ТММ.

лист 4 v1.21.cdw

Определения реакции во внутренней
кинематической паре диады ввп
Силовой анализ плоских
План сил для диады ВВП
Схема сил для диады ВВП
План сил для диады ВПВ
Схема сил для диады ВПВ
План сил для входного звена
Схема сил для входного звена

лист 2 v1.30.cdw

График изменения угла давления
Определение минимального радиуса кулачка
Профилирование кулачка
Профиль действительный

лист 3 v1.28.cdw

чертеж3.cdw

Основная окружность
Делительная окружность
Начальная окружность
Схема зубчатого зацепления
График зон двухпарного зацеления
График скоростей скольжения
Диаграммы коэффициентов удельных скольжений