Расчет возвротно-поступательного механизма

1.doc

Данный курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части проекта.
Пояснительная записка содержит 43 листов формата А4 таблиц – 1 рисунков – 15 формул - 44 литературы – 5.
Графическая часть состоит из трех листов формата А1:
Кинематическое исследование механизма.
Динамический анализ механизма.
Проектирование зубчатого зацепления.
Наиболее употребляемые слова:
Рычажной механизм группа Ассура группа звеньев зубчатое зацепление зубчатое колесо эвольвентное зацепление.
Кинематическое исследование механизма .. 6
1 Структурный анализ механизма .. 6
2 Построение планов положений механизма 9
3 Построение планов скоростей . 10
4 Построение планов ускорений 15
Динамическое исследование механизма 17
1 Силовой расчет группы звеньев 4-5 17
2 Силовой расчет группы звеньев 2-3 20
3 Силовой расчет начального механизма .. 23
Проектирование зубчатого механизма 25
1 Расчет передаточных отношений 26
2 Расчет числа зубьев колес и числа сателлитов планетарного механизма 27
3 Синтез эвольвентного зацепления 30
4 Определение смещения колес угла зацепления и межосевого расстояния 31
5 Размеры эвольвентного зацепления 33
6 Построение картины зацепления . 37
Развитие современной науки и техники неразрывно связано с созданием новых машин повышающих производительность и облегчающих средства исследования законов природы и жизни человека.
Целью создания машины является увеличение производительности и облегчения физического труда человека путем замены человека машиной. В некоторых случаях машина может заменять человека не только в его физическом но и в умственном труде.
Понятие «машина» может быть определена следующим образом:
Машина есть устройство выполняющее механические движения для преобразования энергии материалов и информации в целях замены или облегчения физического и умственного труда человека.
При создании машины человек пользуется всеми достижениями математики механики физики химии электротехники и электроники. Машины могут работать и осуществлять требуемые движения своих органов с помощью устройств в основе которых лежат различные принципы воспроизведения движения производства работы и преобразования энергии. Современные наиболее развитые и совершенные машины обычно представляют собою совокупность многих устройств в основу работы которых положены принципы механики теплофизики электротехники и электроники.
Наука изучающая машины в основу работы которых положены принципы механики с точки зрения исследования законов движения отдельных устройств и действующих на них сил носит название «механики машин».
) механизмы двигателей и преобразователей
) передаточные механизмы
) исполнительные механизмы
) механизмы управления контроля и регулирования
) механизмы подачи транспортировки питания и сортировки обрабатываемых сред и объектов
) механизмы автоматического счета взвешивания и упаковки готовой продукции.
Механика машин представляет собой науку состоящую из двух дисциплин. Первая носит название «теория механизмов» а вторая носит название «теория машин».
В теории механизмов изучают свойства отдельных типовых механизмов применяемых в самых различных машинах приборах и устройствах.
Рассматривается общая теория образования механизмов как совокупности связанных между собой тел обладающих различными формами движения. Изучаются кинематические и динамические характеристики механизмов в зависимости от их геометрических параметров и действующих на механизмы сил.
В теории машин рассматривается совокупность взаимно связанных механизмов образующих машину. Эта совокупность может образовывать отдельную машину или машинный агрегат или машинное устройство состоящее из комплекса машин - так называемую систему машин автоматического действия.
В теории машин рассматриваются также вопросы теории строения машин связанные с разработкой методов построения принципиальных схем машин как совокупности механизмов обеспечивающей оптимальную производительность машины при наивыгоднейших условиях ее работы.
Кинематическое исследование рычажного механизма.
1Структурный анализ механизма. Определение класса механизма.
Рисунок 1. Механизм.
Механизм состоит из пяти звеньев Это плоский механизм.
По формуле Чебышева П.Л.
где число движущихся звеньев;
число одноподвижных пар;
число двуподвижных пар;
- это механизм так как число ведущих звеньев равняется числу степеней свободы.
Структурная группа Ассура звеньев 4;5.
Рисунок 2. Звенья 4;5.
группа II класса (группа Ассура состоящая из 2 звеньев и 3 кинематических пар это группа II класса).
Структурная группа Ассура звеньев 2;3.
Рисунок 3. Звенья 2;3.
Группа состоит из 2 звеньев и 3 кинематических пар значит это группа II класса.
Начальный механизм состоит из одного звена и одной кинематической пары.
2Построение планов положений звеньев механизмов.
Выбираем масштабный коэффициент длин
Где истинное значение
отрезок изображающий данное звено на чертеже
Принимаем чертежное
Вычисляем чертежные значения звеньев:
По полученным данным строим механизм в 12 положениях.
3 Построение планов скоростей.
Приравниваем правые части уравнений
(5) Уравнение (5) имеет два неизвестных алгебраически решить не можем но оно векторное решаем его графически построением плана скоростей.
Находим масштаб скоростей
Вектора всех абсолютных скоростей выходят из полюса.
Рисунок 5. План скоростей.
Решаем уравнение (7) достраивая планы скоростей.
Находим скорости и угловые скорости звеньев и все данные заносим в таблицу 1 используя формулы:
После чего строим на этих данных графики положений скоростей и ускорений.
4 Построение плана ускорений .
Рисунок 6 . Ускорения.
Ускорения находится из составляющих ускорений (нормального и тангенсального ).
Строим план ускорения для шестого положения.
Уравнение (11) имеет два неизвестных алгебраически решить не можем но оно векторное решаем его графически построением планов ускорений . Находим масштаб ускорений.
Ускорение - находим из подобия
Выбираем полюс вектора всех абсолютных ускорений выходят из полюса. Решаем уравнение (12) достраиваем план ускорений.
Рисунок 7. План ускорений.
Динамическое исследование механизма.
1 Силовой расчет группы звеньев 4-5.
Силовой расчет механизма проводится путем расчета каждой группы Ассура в отдельности начиная с группы включающей в себя выходное звено. Результаты расчета группы являются данными для силового расчета следующей группы Ассура. Завершающим этапом силового расчета механизма является расчет начальной группы звеньев.
Сначала вычерчиваем в масштабе группу звеньев 4-5 наносим векторы действующих сил и реакций
Рисунок 8. Группа звеньев 4-5.
Составляем уравнение равновесия группы.
В этом уравнении силы известны по величине и по направлению.
В уравнении остаются два неизвестных – величины реакций .Поэтому уравнение (13) алгебраически решить не можем но оно векторное решаем его графически. Определяем их построением плана сил в выбранном масштабе .
Откладываем от точки силу в виде отрезка параллельным оси Y-Yот точки откладываем силу в виде отрезка параллельным оси Х-Х далее от точки откладываем силу выраженную отрезком параллельным оси Х-Х.
Через точку проводим параллельную линию оси Y-Y а через точку проводим линию параллельную звену . Находим точку пересечения этих двух прямых.
Отрезок в масштабе дает реакцию отрезок - реакцию .
Рисунок 9. План сил группы звеньев 4-5.
2 Силовой расчет группы звеньев 2-3.
Вычерчиваем группу звеньев 2-3 в масштабе показываем векторы сил приложенных к звеньям.
Рисунок 10. Группа звеньев 2-3.
Условие равновесия группы имеет вид
В уравнении (14) два неизвестных алгебраически решить не можем но оно векторное решаем его графически. Сначала находим известные силы.
Выбираем масштаб построения
Находим чертежные значения остальных сил
Строим план сил группы в выбранном масштабе и из плана определяем величину сил .
Рисунок 11. План сил группы звеньев 2-3.
3Силовой расчет начального механизма.
Вычерчиваем начальный механизм в масштабе показываем векторы сил.
Рисунок 12. Начальный механизм.
Уравнение равновесия сил приложенных к звену 1 имеет вид
Проектирование зубчатого механизма.
Рисунок 13. Зубчатый привод.
К.П.Д. зубчатого привода 082
Колеса - без смещения
1 Расчет передаточных отношений.
Коррекция зубчатых колес 5 и 6 по системе проф. Кудрявцева В.Н.
Определим передаточное отношение привода.
Принимаем . Тогда передаточное отношение планетарного редуктора
2 Расчет числа зубьев колес и числа сателлитов планетарного редуктора.
Из условия соосности и передаточного отношения выразим отношение и определим какое колесо наименьшее.
Уравнение соосности почленно поделим на
Из уравнения передаточного отношения
Следовательно и - наименьшее. Принимаем из условия что . Тогда
Определяем число зубьев опорного колеса
По условию отсутствия интерференции зубьев должно быть . Это условие выполнено .
Определим по условию сборки ряд возможных значений количества сателлитов
количество сателлитов
По условию соседства определим максимально допустимое число сателлитов
Принимаем число сателлитов .
Проверим отклонение передаточного отношения из-за округления .
Точность передаточного отношения вполне достаточна.
Делительные диаметры колес планетарного редуктора
Строим схему планетарной передачи.
Рисунок 14. Схема планетарной передачи.
3 Синтез эвольвентного зацепления.
Число зубьев колеса (26)
4 Определение смещения колес угла зацепления и межосевого расстояния.
Относительное смещение инструмента при нарезании колес определяем по системе проф. Кудрявцева В.Н.
Коэффициент смещения составит
Определяем угол зацепления
Суммарный коэффициент смещения
Если то принимают а
При определении смещения по Кудрявцеву В.Н. или для устранения подрезания угол зацепления определяется с помощью инволюты углов и .
Инволюта угла зацепления.
Тогда для рассчитываемого зацепления
По таблице эвольвентой функции находим
Межосевое расстояние
Расчет геометрических параметров зацепления ведется по одинаковым формулам независимо от способа определения смещения колес.
5 Размеры эвольвентного зацепления.
Окружной шаг по делительной окружности
Радиусы делительных окружностей
Радиусы основных окружностей
Радиусы начальных окружностей
Радиусы окружностей впадин
Радиусы окружностей вершин
Толщина зуба по делительной окружности
Расчет коэффициента перекрытия
Величина коэффициента перекрытия составит
6 Построение картины зацепления.
Масштаб построения выбираем таким чтобы высота зубьев на чертеже была не менее 40мм.
Фактическая высота зуба
Масштабный коэффициент длин составит
Длина отрезка изображающего на чертеже какой-либо геометрический параметр равна фактическому размеру параметра в метрах деленному на масштабный коэффициент длин.
Находим все необходимые чертежные значения геометрических параметров.
Радиусы делительной окружности
Определив все размеры элементов зацепления в выбранном масштабе откладываем межосевое расстояние и отмечаем положения центров и . Из этих центров проводим для каждого колеса окружности вершин впадин делительные начальные основные.
Линию зацепления строим как касательную к основным окружностям колес. Затем из центров и опускаем перпендикуляры на линию зацепления. Точки пересечения их с линией зацепления (точки А и В) ограничивают теоретический участок зацепления а точки пересечения линии зацепления с окружностями вершин (точки а и в) укажут активный участок линии зацепления.
Пересечение линии зацепления и линии центров - это полюс зацепления .
Строим эвольвенту зуба шестерни .Отрезок делим на четыре равные части по 10 20 мм и из точки 3 радиусом проводим дугу до пересечения с основной окружностью в точке - это будет начало эвольвенты зуба шестерни.
Затем откладываем на основной окружности вправо и влево от точки по участков дуг равных отрезкам на линии зацепления . Полученные точки на основной окружности соединяем радиусами с центром а затем через эти точки проводим перпендикуляры к соответствующим радиусам т.е. касательные к основной окружности. На этих перпендикулярах откладываем отрезки соответственно равные отрезкам . Соединяя точки плавной кривой получаем эвольвенту зуба шестерни . Затем на делительной окружности от полученной эвольвенты откладываем дугу равную толщине зуба .Через середину этой дуги и центр проводим линию симметрии зуба. Эвольвенту ограничивающую вторую боковую поверхность зуба строим как кривую симметричную уже построенной эвольвенте.
Далее на делительной окружности от линии симметрии построенного зуба откладываем дуги равные окружному шагу (вправо и влево). Полученные точки соединяем прямыми с центром и получаем линии симметрии еще двух зубьев. Отложив от линии симметрии половину толщины зуба по окружности вершин по делительной окружности и по основной окружности получим точки эвольвенты бокового профиля зуба. Соединив их плавной кривой получим эвольвентный профиль второго зуба. Аналогичным способом строим второй профиль этого зуба. Профили третьего зуба строим таким же способом.
Аналогично строятся эвольвентные профили зубьев колеса .
На картине зацепления строится по три зуба на каждом колесе.
Через точки и пересечения линии зацепления с окружностями вершин проводим пунктиром правый профиль зуба колеса . Точки пересечения этих профилей с начальной окружностью - точки и - укажут начало и конец дуги зацепления.
Рабочие участки профилей зубьев строим следующим способом. Через точку из центра проводим дугу радиусом до пересечения с профилем зуба колеса в точке и через точку из центра проводим дугу радиусом до пересечения в точке с профилем зуба этого колеса. Участки от точек и до окружностей вершин являются рабочими участками профилей.
Коэффициент перекрытия по данным картины зацепления определяется по формуле
Где угол перекрытия - это центральный угол дуги зацепления на колесе ;
- угловой шаг колеса ;
и - соответственно для колеса .
Рисунок 15. Зубчатое зацепление.
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.
Теория механизмов и машин. Методические указания и задания на контрольные задания и курсовой проект. – М.: Высшая школа 1983.
Кореняко А.С. и др. Курсовое проектирование по ТММ. – Киев. Высшая школа. 1970.
Левитский Н.М. Теория механизмов и машин. Москва. «Наука» 1990.

Зубчатый механизм.cdw

Кинематическая схема редуктора
Внешнее эвольвентное зубчатое зацепление

механизм 2.cdw

План ускорения шестого положения
План сил группы звуньев 4-5.
План скоростей шестого положения V
План сил группы звеньев 2-3.
Структурная группа Ассура звеньев 4-5
Структурная группа Ассура звеньев 2-3
Структурная группа Ассура начального механизма
План механизма шустого положения

МЕХАНИЗМ.cdw

Кинематическая диаграмма ускорений
Кинематическая диаграмма положений S точки С.
Кинематическая диаграмма скоростей V точки С.