Механизм зубодолбежного станка

Введение.doc

Теория механизмов и машин – наука изучающая общие методы структурного и динамического анализа и синтеза различных механизмов механику машин. Важно подчеркнуть что излагаемые в теории механизмов и машин методы пригодны для проектирования любого механизма и не зависят от его технического назначения а также физической природы рабочего процесса машины.
Машина есть устройство выполняющие механические движения для преобразования энергии материалов и информации с целью замены или облегчения физического или умственного труда человека. В технологических машинах изменяется форма размеры свойства состояние исходных материалов и заготовок. С помощью транспортных машин и устройств происходит перемещение грузов инструментов людей и других объектов в пространстве с требуемой скоростью.
Машина осуществляет свой рабочий процесс посредством выполнения закономерных механических движений. Носителем этих движений является механизм. Следовательно механизм есть система твердых тел подвижно связанных путем соприкосновения и движущихся определенным образом относительно одного из них принятого за неподвижный.
В данном курсовом проекте рассматривается проектирование механизма зубодолбежного станка. Данный механизм используется для изготовления зубчатых колес.

Задание.doc

Механизм зубодолбежного станка.
Таблица 1 – Исходные данные.
Геометрические размеры звеньев рычажного механизма
Угловая скорость электродвигателя
Массы звеньев рычажного механизма
Моменты инерции звеньев
Максимальное усилие резания
Продолжение таблицы 1 – Исходные данные.
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа
Положение кривошипа при силовом расчете
Модуль зубчатых колес

Литература.doc

Сенькова Е.Л. Теория механизмов и машин: Пособие по курсовому проекту. - Гомель: БелГУТ 2000. - 42 с.
Секерин Е.В. Терешко Ю.Д. Учебно-методическое пособие к курсовой работе по ТММ. - Гомель: БелИИЖТ 1979. - 31 с.
Теория механизмов и машин. Под ред. Н.В. Алехновича. - Мн.: Высшая школа 1998. - 250 с.
Попов С.А. Тимофеев Т.А. Курсовое проектирование по ТММ. - М.: Высшая школа 1998. - 350 с.
Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука 1988.-639с.

Обложка + титульник.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА
Кафедра «Детали машин и
подъемно-транспотрные механизмы»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Теория механизмом и машин»
«МЕХАНИЗМ ЗУБОДОЛБЕЖНОГО СТАНКА»

содержание 1.doc

Проектирование рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения
1 Определение структуры степени подвижности и класса механизма
2 Построение планов положений механизма и повёрнутых на планов скоростей
3 Построение графика моментов сил сопротивления и движущих сил приведённых к ведущему звену в зависимости от угла поворота для цикла установившегося движения и
4 Построение диаграммы работ методом графического интегрирования
5 Построение диаграммы работ движущих сил
6 Построение диаграммы методом графического дифференцирования диаграммы
7 Построение графика изменения кинетической энергии
8 Построение графика приведённого к ведущему звену момента инерции механизма в зависимости от угла поворота звена
9 Построение диаграммы «энергия-масса»
10 Определение момента инерции маховика обеспечивающего вращение звена приведения с заданным коэффициентом неравномерности движения при установившемся режиме работы
11 Определение геометрических размеров маховика
Силовой расчёт рычажного механизма с учётом динамических нагрузок
1 Построение плана ускорений
2 Определение инертных нагрузок звеньев
3 Определение реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы
4 Определение уравновешивающей силы по методу
Определение уравновешивающей силы по методу Н.Е.Жуковского
1 Расчёт эвольвентных зубчатых колёс внешнего зацепления
2 Построение картины эвольвентного зацепления
3 Определение и сравнения коэффициента перекрытия
Приложение 1 Проектирование механизма зубодолбежного станка
Приложение 2 Силовой расчет механизма зубодолбежного станка
Приложение 3 Построение эвольвенты зубчатых колес внешнего

ТММ(курсач) МОЙ.doc

1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА ПО КОЭФФИЦИЕНТУ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ
1 Определение структуры степени подвижности и класса механизма
Структура данного механизма имеет следующий вид:
Степень подвижности механизма вычислим по формуле Чебышева:
число подвижных звеньев ;
число одноподвижных кинематических пар ;
число двухподвижных кинематических пар ;
Класс механизма определяется классом наивысшей группы Ассура. Таким образом данный механизм является механизмом второго класса.
2 Построение планов положений механизма и повёрнутых на планов скоростей
Отрезок изображающий на чертеже длину кривошипа принимаем равным 40 мм.
Тогда масштабный коэффициент для плана положений:
Определяем длины звеньев на чертеже с учётом масштабного коэффициента:
Методом засечек строим 12 положений механизма.
Рассмотрим построение плана скоростей для первого положения. Линейную скорость точки определим по формуле:
угловая скорость звена 1
Скорость точки изобразим в виде вектора . Определяем масштабный коэффициент:
Скорость точки определим из системы векторных уравнений:
Скорость звена найдем из пропорции:
Скорость точки определим из векторных уравнений:
Здесь скорость известна по величине и направлению. Относительные скорости и представляют собой вектора проходящие параллельно звеньям и через точки и соответственно.
Абсолютные скорости точек и изображаются векторами проходящими через полюс плана скоростей причем скорость точки параллельна а скорость точки перпендикулярна . Пересечение полученных направлений определяет положение точек и .
Скорости точек найдём отложив на отрезках точки на расстоянии части векторов и соединив их с полюсом плана скоростей. Получаем вектора .
Скорости точек для первого положения определяются умножением соответствующего вектора на масштабный коэффициент:
Определим угловые скорости звеньев для первого положения:
Аналогично определяем скорости для всех положений механизма. Вычисленные значения скоростей и угловых скоростей заносим в таблицу 1.
Таблица 1-Определение скоростей и звеньев точек механизма
Скорости точек и звеньев механизма мс
3 Построение графика моментов сил сопротивления и движущих сил приведённых к ведущему звену в зависимости от угла поворота для цикла установившегося движения и .
Для нахождения приведённого момента движущих сил сопротивления необходимо определить приведённую силу.
На повёрнутых планах скоростей к центрам тяжестей звеньев приложим силы тяжести и к точке в положениях 1 2 3 4 силу сопротивления равную 135 кН перпендикулярно звену приведённую силу которую направим по движению ведущего звена.
Силы тяжести каждого звена механизма определим по формуле:
- ускорение свободного падения мс2
Величину приведенной силы определим из условия равенства работы приведенной силы и всех других активных сил действующих на механизм:
расстояние от полюса до линии действия
соответствующей силы мм.
Для первого положения:
Аналогично вычислим и для остальных положений. Результаты занесём в таблицу 2 предварительно поменяв знаки на противоположные.
Таблица 2- Значения и
По полученным значениям строим график моментов сопротивления . Примём масштабные коэффициенты:
4 Построение диаграммы работ методом графического интегрирования
Путём графического интегрирования графика строим график работы сил сопротивления .
5 Построение диаграммы работ движущих сил
Чтобы получить график достаточно соединить прямой линией начало и конец диаграммы .
6 Построение диаграммы методом графического дифференцирования диаграммы
Методом графического дифференцирования диаграммы строим диаграмму в тех же координатах что и диаграмма .
Масштабный коэффициент будет равен:
полюсное расстояние для графического интегрирования мм
7 Построение графика изменения кинетической энергии
Строим диаграмму избыточных работ или приращённой кинетической энергии . Для этого из ординат вычитаем ординаты .
Диаграмму строим в масштабе .
8 Построение графика приведённого к ведущему звену момента инерции механизма в зависимости от угла поворота звена
Учитывая что первое и третье звено совершают вращательное движение второе движется плоско-параллельно пятое и четвертое поступательно формула для вычисления приведённого к ведущему звену момента инерции будет иметь вид:
момент инерции двигателя
момент инерции первого звена
момент инерции второго звена
момент инерции третьего звена
Тогда момент инерции для первого положения:
Аналогично определяем для остальных положений механизма. При этом пользуемся таблицей 1.
Вычисленные значения заносим в таблицу 3.
Таблица 3 - Значения приведенного момента инерции
Для построения графика приведённого к ведущему звену момента инерции данного механизма ось ординат направим горизонтально т.е. стоим график повернутый на .
Масштабный коэффициент:
9 Построение диаграммы «энергия-масса»
Диаграмма «энергия-масса» строится путём графического исключения параметра из графиков и т.е. построение идёт по точкам полученным при пересечении линий переноса ординат точек соответствующих положений механизма кривых и . График имеет вид замкнутой кривой.
10 Определение момента инерции маховика обеспечивающего вращение звена приведения с заданным коэффициентом неравномерности движения при установившемся режиме работы
Для определения величины момента инерции необходимо провести касательные к графику «энергия-масса» под углами и к оси абсцисс тангенсы которых определяем по формулам:
коэффициент неравномерности вращения кривошипа
Искомый момент инерции найдём из выражения:
максимальная избыточная работа
11 Определение геометрических размеров маховика
К геометрическим размерам маховика относят диаметр и ширина обода маховика. Из конструктивных соображений примём ширину обода маховика .
Диаметр определим по формуле:
Удельная масса материала маховика
СИЛОВОЙ РАСЧЁТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА С УЧЁТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1 Построение плана ускорений
Так как частота вращения ведущего звена постоянна () то точка имеет только нормальное ускорение
Выбираем масштабный коэффициент таким чтобы вектор изображающий ускорение точки был в пределах 50..150 мм.
Примем длину вектора rа =150 мм тогда
Из произвольной точки строим вектор . Этот вектор направлен к центру вращения от точки к точке параллельно звену .
Ускорение точки определяется системой векторных уравнений:
нормальные ускорения направленные от к и от к соответственно;
тангенциальные ускорения направленные перпендикулярно звеньям и соответственно.
Здесь вектор известны по величине и направлению. Определим величины векторов и .
Через проводим прямую в направлении вектора то есть параллельно звену длиной 99 мм получаем точку . Через полученную точку проводим прямую перпендикулярную затем параллельно звену из точки проводим отрезок равный 459 мм. Проводим прямую перпендикулярную к полученному отрезку до пересечения с прямой получаем точку . Соединив с серединой находим ускорение точки . Середина отрезка - ускорение точки .
Ускорение звена найден из пропорции:
ускорения звеньев и соответственно;
Абсолютное ускорение точки изображается векторам проходящими через полюс плана ускорений причем через точку проводим перпендикуляр а ускорение параллельно . Пересечение полученных направлений определяет положение точки .
Построение выполняется аналогично предыдущему.
Определяем величины ускорений умножая длины соответствующих им векторов на плане на масштабные коэффициенты:
2 Определение инертных нагрузок звеньев
Силы инерции звеньев определим по формуле:
ускорение центра тяжести звена
Для звеньев 2 и 3 определим расстояние от центров тяжести до точки качания приняв за точки подвеса точки и .
моменты инерции звеньев .
Определение положения точки качания рассмотрим на примере 2-го звена.
На построенном в масштабе звена 2 откладываем расстояние от точки . Получаем точку .
Уравнение для силы инерции:
Решим уравнение графически. Для этого через точку проводим прямую параллельную ускорению а через точку прямую параллельную ускорению . Через точку пересечения этих прямых проводим прямую параллельную ускорению и противоположно направленную. Это и будет линия действия силы .
3 Определение реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы.
Выполним силовой анализ Ассура 4 5. Вычерчиваем группу Асcура в масштабе . Отброшенные связи заменяем реакциями и .
Реакцию раскладываем на составляющие и .
Уравнение равновесия группы:
Реакцию определим из уравнения моментов относительно точки :
Строим план сил приняв .
Выполним силовой анализ группы Ассура состоящий из 2 и 3 звеньев.
Вычерчиваем группу Ассура 2 3 в масштабе и прикладываем все действующие силы. Отброшенные связи заменим реакциями . Реакцию раскладываем на составляющие и .
Запишем уравнение равновесия группы:
В этом уравнении неизвестны три силы: и . Примем направление реакции произвольно (). Тогда реакцию определим из уравнения моментов всех сил относительно точки :
Построим план сил приняв масштабный коэффициент .
Выполним силовой расчёт ведущего звена вычерчивая его в масштабе и в соответствующих точках прикладываем все силы.
уравновешивающую силу прикладывают к точке перпендикулярно учитывая . Составим векторное уравнение равновесия:
определим из уравнения моментов:
Реакцию определим из плана сил:
4 Определение уравновешивающей силы по методу Н. Е. Жуковского.
В произвольном масштабе строим повернутый план скоростей и в соответствующих точках прикладываем внешние силы инерции звеньев. Составим уравнение моментов всех сил относительно полюса.
Расхождение результатов составило:
ПОСТРОЕНИЕ КАРТИНЫ ЭВОЛЬВЕНТНОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ
1 Расчёт эвольвентных зубчатых колёс внешнего зацепления
Коэффициент суммы смещений:
Межосевое расстояние:
Делительные диаметры:
Делительное межосевое расстояние:
Коэффициент воспринимаемого смещения:
Радиусы начальных окружностей:
Проверка вычислений:
Радиусы вершины зубьев:
Толщины зубьев по делительной окружности:
Радиусы основных окружностей:
Углы профиля в точке на окружности вершины:
Коэффициент торцевого перекрытия:
2 Построение картины эвольвентного зацепления
Принимаем масштабный коэффициент . Проводим линию центров отмечая на ней и на расстоянии:
В масштабе вычерчиваем окружности колёс:
Через полюс Р проводим общую касательную к начальным окружностям и линию NN касательную к основным окружностям. Угол между касательными равен .
Проведём перпендикуляры O1А и O2В из центров O1 и O2 к линии зацепления.
Строим эвольвенты двух зубчатых колёс соприкасающихся в полюсе Р. Для построения эвольвентного профиля зуба первого колеса отрезок РА делим на 4 равных частей. Эти отрезки (принимая их равными длинам дуг) откладываем на основной окружности первого колеса влево и вправо от точки А. Точка касания 1 будет принадлежать эвольвенте. Точку получим откладывая на касательной отрезок 14 части отрезка РК. Проведя аналогичные построения на каждой из касательных получим ряд точек. Плавная кривая проходящая через эти точки является эвольвентным профилем правой части зуба правого колеса.
Аналогично строим эвольвентный профиль зуба второго колеса.
Отложив по делительной окружности хорду найдём положение оси симметрии зубьев смежных с первым и по законам симметрии построим их профили.
3 Определение и сравнения коэффициента перекрытия
Определим коэффициент перекрытия графически:
Расхождение составило: