Поперечно-строгальный станок с качающейся кулисой - ТММ

зад 5 вар 6 - 1й лист.cdw

Рисунок 1.1 План механизма
Рисунок 1.2 План скоростей для 6-ти положений
Рисунок 1.3 План ускорений
Рисунок 1.5 План сил звеньев 4-5
Рисунок 1.7 План сил звеньев 2-3
Рисунок 1.9 План сил начального звена
Рисунок 1.4 Группа Ассура звеньев 4-5
Рисунок 1.6 Группа Ассура звеньев 2-3
Рисунок 1.8 Начальное звено
Курсовая работа по ТММ

зад 5 вар 6 - 2й лист полн.cdw

Коэффициент высоты головки
Коэффициент радиального зазора
Коэффициент переходной кривой
Коэффициент смещения
Коэффициент перекрытия
Рисунок 2.1 Картина эвольвентного зацепления
Рисунок 2.2 Схема и кинематическое исследование зубчатого механизма

5.6.docx

Механика машин является одним из многочисленных технических приложений теоретической механики. В ней на основании общих принципов и законов теоретической механики изучается движение особого класса механических систем известных в технике под общим названием машин приводов и механизмов. Механика машин состоит из двух дисциплин: «теория механизмов» и «теория машин».
Вторая группа проблем посвящена проектированию механизмов с заданными структурными кинематическими и динамическими свойствами для осуществления требуемых движений т.е. синтезу механизмов.
В теории машин рассматривается совокупность взаимно связанных механизмов образующих машину. Изучаются вопросы теории строения машин автоматического управления и регулирования.
Любые машины и сооружения представляют собой совокупность тел определенным образом связанных друг с другом и осуществляющих свой рабочий процесс посредством выполнения закономерных механических движений носителем которых является механизм.
Машина – это устройство выполняющее механические движения для преобразования энергии материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека(под материалами понимаются обрабатываемые предметы перемещаемые грузы и т.д.).
Изучение механики машин начинается с раздела теории механизмов так как только изучив свойства отдельных механизмов и их видов можно переходить к изучению совокупности механизмов образующих машину т.е. к теории машин.
В настоящее время теория механизмов и машин занимается также решением задач оптимального проектирования и управления совместной работой машины и управляющих ЭВМ и разработкой необходимых для этого алгоритмов и программ исследованием устойчивости колебаний виброзащиты и др. Приемы и методы теории механизмов и машин пригодны для проектирования любой машины и любого механизма и не зависят от их технического назначения а так же от физической природы рабочего процесса осуществляемого машиной. Наиболее развита к настоящему времени та часть теории механизмов и машин которая называется теорией механизмов.
Разделение теории механизмов на анализ и синтез является в некоторой степени условным так как часто схему механизма и его параметры определяют путем сравнительного анализа различных механизмов воспроизводивших одни и те же движения. Этот сравнительный анализ возможных вариантов составляет основу методов синтеза с использованием ЭВМ. Кроме того в процессе синтеза приходится выполнять проверочные расчеты используя методы анализа.
Курс теории механизмов и машин является общетехнической дисциплиной; его изучение опирается на учебные дисциплины: теоретическую механику физику математику вычислительную технику и программирование.
Каждая подвижная деталь или группа деталей образующая одну жесткую подвижную систему тел носит название подвижного звена механизма. Все неподвижные детали образуют одну жесткую неподвижную систему тел называемую неподвижным звеном или стойкой. Таким образом в любом механизме мы имеем одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных звеньев.
Механизм можно рассматривать как совокупность неподвижного и подвижных звеньев. Соединение двух соприкасающихся звеньев допускающее их относительное движение называется кинематической парой. Совокупность поверхностей линий и отдельных точек звена по которым оно может соприкасаться с другим звеном образуя кинематическую пару называется элементом кинематической пары. Система звеньев связанных между собой кинематическими парами называется кинематической цепью.
Техническое задание на курсовое проектирование
1 Входные параметры и схемы проектируемых механизмов
Рисунок 1 – Поперечно-строгальный станок с качающейся кулисой
Рисунок 2 – Схема зубчатого механизма
Рисунок 3 – Диаграмма движения толкателя
Рисунок 4 – Схема кулачкового механизма
Таблица 1. Входные параметры:
Длина перебега резца
Размеры звеньев рычажного механизма
Погонный вес звеньев
Сила резаниясопротивления
Число зубьев колес простой передачи
Модуль простой передачи
Число оборотов электродвигателя
Число оборотов кривошипа
Модуль планетарного редуктора
Число блочных сателлитов
Угол поворота толкателя
Допустимый угол давления
2 Описание работы машины
Поперечно-строгальные станки предназначены для строгания горизонтальных вертикальных и наклонных плоскостей на заготовках мелких и средних деталей для прорезания прямолинейных пазов канавок и выемок значительно реже - для изготовления линейчатых поверхностей с фасонной направляющей- линией.
Для обработки на поперечно-строгальном станке заготовку крепят на консольном столе а резец – в резцедержателе ползуна совершающего горизонтальное возвратно-поступательное движение большей частью –
поперек заготовки. Поперечная или вертикальная подача сообщается столу с заготовкой с помощью консоли автоматически или вручную.
Наиболее характерным размером поперечно-строгальных станков является наибольшая длина хода ползуна; ход может составлять от 200 до 2400 мм. Станки с большим ходом ползуна от 1500 мм и выше не имеют подвижного стола; они предназначаются для чернового и чистового строгания заготовок крупногабаритных деталей типа станин прессов столов и других подобных им деталей встречающихся в тяжелом машиностроении. Заготовку крепят на неподвижной фундаментной плите а движение подачи производится в горизонтальной плоскости - перемещением стойки в вертикальной плоскости - перемещением бабки ползуна по стойке которая может поворачиваться на угол ±45°(мод. 7М386) или ±250°(мод. КУ-41 КУ-74).
В станках мод. КУ-39 и КУ-39А вертикальная подача осуществляется только с помощью суппорта ползуна. На рисунке 5 показан поперечно-строгальный станок широко распространенного типа.
Рисунок 5 – Поперечно-строгальный станок
Чугунная станина 8 наверху имеет горизонтальные направляющие по которым движется ползун 6 с суппортом. Суппорт состоит из поворотной части 5 салазок 4 получающих вертикальное перемещение посредством ходового винта резцовой каретки 3 и откидной доски (подушки) на которой крепится резцедержатель 2.
На передних вертикальных направляющих станины находится поперечина 10 по направляющим которой движется стол 1 получающий движение подачи через механизм подач 9. Для большей жесткости стол скрепляется стойкой с площадкой основания станины.
При установке заготовки на станке поперечину можно перемещать в вертикальном направлении. Ползун получает возвратно-поступательное движение от электродвигателя 7 либо через коробку скоростей и механизм качающейся кулисы либо через гидравлический привод.
Кинематическая схема поперечно-строгального станка мод. 7Б35 с кулисным приводом ползуна. Качающаяся кулиса 1 связана с кривошипным диском (кулисным колесом) 2 несущим палец который можно перемещать в радиальном направлении по торцу диска для изменения длина хода ползуна 3. На пальце свободно сидит кулисный камень. При вращении кривошипного диска камень перемещается вдоль прорези кулисы 1 которая качается на оси 0 расположенной ниже кривошипного диска. Своим верхним концом кулиса соединена серьгой 4 с ползуном посредством гайки 5 и винта XX. Совершая качательное движение состоящее из движения вперед (рабочий ход) и более быстрого движения в обратном направлении (холостой ход).
Зону строгания можно смещать изменяя положение гайки 5 на винте XX (вращением винта).
При равномерном вращении кривошипного диска кулиса сообщает ползуну движение с неравномерной скоростью.
Валу VIII кривошипного диска движение передается через коробку скоростей имеющую восемь ступеней скорости при постоянной скорости электродвигателя. Движение от последнего через клиноременную передачу и фрикционную муфту передается валу II на котором сидят два передвижных двухвенцовых блока зубчатых колес управляемых одной рукояткой. Посредством этих блоков вал III получает четыре ступени чисел оборотов. За одно целое с этим валом выполнено длинное косозубое колесо z=15 m=4 которое передает движение двухвенцовому блоку перебора вращающемуся на неподвижной оси IV. Блок перебора передает вращение соответствующему зубчатому венцу кулисного механизма причем большее зубчатое колесо блока перебора находится в постоянном зацеплении с длинной шестерней вала III. Таким образом кривошипный диск имеет всего восемь ступеней чисел оборотов.
Движение подачи передается столу от эксцентрика заклиненного на кулисном валу VIII. Вращаясь эксцентрик поворачивает через ролик рычага-сектора 6 зубчатое колесо z=30 связанное с поводком собачки 7 храпового колеса (z=19). Это колесо соединяется с валом XIV кулачковой муфтой. Вал XIV связан конической передачей с телескопическим валом подачи XV передающим рабочее движение столу во время обратного хода ползуна. Возврат рычага-сектора 6 производится пружиной; при этом собачка 7 проскальзывает по спинкам зубьев храповика.
Величина подачи определяется величиной качания рычага-сектора 6 которая может ограничиваться с помощью зубчатого сектора 8 и зубчатого колеса z=27укрепленного на поворотном корпусе.
Движение быстрого перемещения стол получает от зубчатого колеса z=19 и сцепляется с зубчатым колесом z=40.
В отличие от кулисного привода гидропривод сообщает ползуну более плавную и равномерную скорость. Кроме того становится возможным бесступенчатое регулирование скорости ползуна т.е. всегда можно выбрать наивыгоднейшую скорость резания. На рисунке 3 приведена гидравлическая схема поперечно-строгального станка мод. 7М36.
Эта гидравлическая система работает по принципу комбинированного регулирования скоростей благодаря чему потери мощности при дросселировании масла на всем диапазоне скоростей незначительны.
Масло от сдвоенного лопастного насоса H1- H2 поступает к четырехпозиционному пятиходовому золотнику переключения ступеней 1 и далее через панель реверса 2 – к рабочему гидроцилиндру ползуна 8.
В зависимости от соединения насосов с рабочим гидроцилиндром можно получить четыре ступени скоростей поршня гидроцилиндра ползуна 8.
В I ступени скоростей используется только расход насоса меньшей производительности насос большей производительности H1 соединен в это время с баком.
Во II ступени скоростей к системе подключается насос H1 а насос H2 соединяется с баком. Ступень III получается при использовании расходов обоих насосов. Наконец в IV ступени одновременно с суммированием расходов обоих насосов используется дифференциальные свойства одношточного гидроцилиндра т.е. во время рабочего хода ползуна оба насоса соединяются с обеими полостями одношточного гидроцилиндра ползуна.
Во время рабочего хода ползуна рабочая жидкость от золотника 1 подается через кран «Пуск-стоп» 3 и гидроуправляемый реверсный золотник 7 в бесштоковую полость рабочего гидроцилиндра 8. Из штоковой полости этого цилиндра масло возвращается к реверсному золотнику 7 и далее через вспомогательный золотник 5 подпорный клапан 14 и золотник 1 поступает в бак.
Реверсирование производится с помощью кулачков переключающих вспомогательный золотник 5 в позицию обратного хода. Во время обратного хода масло от пускового крана 3 поступает через золотник 7 в штоковую полость гидроцилиндра 8 а из его бесштоковой полости сливается в бак через золотники 7 5 и подпорный клапан 12 минуя золотник 1.
Бесступенчатое регулирование скорости в пределах каждой ступени осуществляется регулятором скорости 6 включенным параллельно бесштоковой полости цилиндра 8. От перегрузки система защищена клапаном 13. Клапан 10 реверса управляемый от давления в штоковой полости рабочего гидроцилиндра в момент реверсирования ползуна с рабочего хода на обратный открывается и снижает давление в рабочей полости; это устраняет чрезмерное возрастание давления в штоковой полости обусловленное совместным действием силы инерции ползуна и давления в рабочей полости.
Подача производится гидроцилиндром подачи 9 автоматически включающимися с помощью золотника 11.
Быстрые установочные перемещения стола (вертикальные и горизонтальные) осуществляются от отдельного электродвигателя установленного на поперечине. Давление в системе станка измеряется манометром М который включается золотником 4.
Автоматическая вертикальная подача суппорта получается в поперечно-строгальных станках с помощью смонтированного в ползуне храпового механизма который приводится в действие кулачком в конце обратного хода ползуна. На рисунке 4 показан механизм вертикальной подачи суппорта станка мод. 7Б35. В конце обратного хода ползуна ролик 2 рычага 4 наезжает на кулачок 1 привернутый к станине станка. При этом ось 3 поворачиваясь вместе с рычагом 7 на котором укреплена собачка 8 храповика 9 производит поворот этого колеса. Вместе с храповиком поворачивается коническое зубчатое колесо которое передает движение подачи ходовому винту суппорта. Храповой механизм взводится пружиной 10. Величина подачи определяется числом зубьев храповика захватываемых собачкой за один двойной ход ползуна. Для этого имеется диск 11 на поверхности которого отфрезерован скос. Зацепление собачки с храповиком происходит в момент когда планка 6 жестко связанная с собачкой своим опорным зубом попадает на скос диска. Поворотом диска 11 рукояткой 5 настраивают величину подачи т.е. устанавливают число зубьев захватываемых собачкой за каждый ее рабочий ход.
Структурный анализ механизма
1 Структурный анализ рычажного механизма
Рисунок 6 – Схема поперечно-строгального станка с качающейся кулисой
)Определим движение звеньев
) Определим число и класс кинематической пары
) Найдем степень подвижности
) Разобьем на группы Ассура
Рисунок 7 – Группа Ассура звеньев 4-5
а) Найдем степень подвижности
Группа Ассура II-го класса 2-го порядка
Рисунок 8 – Группа Ассура звеньев 2-3
б) Найдем степень подвижности
Рисунок 9 – Начальное звено
в) Найдем степень подвижности
Механизм I-го класса
Формула образования механизмов
Механизм II-го класса
2 Структурный анализ кулачкового механизма
Пронумеруем все звенья в том числе и стойку входным звеном является кулачок – 1.
Определим название звеньев механизма в зависимости от характера движения:
Выпишем виды кинематических пар обозначив их буквами:
А (14) V класс вращательное движение
B (13) IV класс вращательно - поступательное движение
L (23) V класс вращательное движение
M (42) V класс вращательное движение
Найдем степень подвижности по формуле П.Л.Чебышева:
Степень свободы механизма равна 2. Из этого следует что в нём присутствует лишнее звено удаление которого не изменит схему движения механизма.
– Кулачок А (14) V класс вращательное движение
– Коромысло B (13) IV класс вращательно - поступательное движение
- Стойки M (42) V класс вращательное движение
Применим метод заменяющих механизмов и заменим высшую пару 4-го класса низшими парами 5-го класса и одним заменяющим звеном.
– Кривошип А (14) V класс вращательное движение
– Шатун B (13) IV класс вращательно - поступательное движение
– Коромысло L (23) V класс вращательное движение
Разбиваем полученный механизм на группы Ассура.
Группа Ассура II класса 2-го порядка
Формула строения механизма:
I (14)II (23) – механизм 2-го класса
Четырехзвенный кулачково-коромысловый механизм
Кинематический анализ рычажного механизма
1 Определение положений звеньев и точек механизма
Угол поворота кривошипа при рабочем ходе выходного звена
Рисунок 10 – Синтез рычажного механизма
Длину отрезка выбираем равной 40 мм поэтому масштаб схемы будет
Длины остальных отрезков на чертеже:
2 Определение скоростей точек и звеньев механизма
Находим линейную и угловую скорость начального звена.
Масштаб плана скоростей равен
Составляем систему уравнения состоящей из звеньев 2 и 3:
Находим из пропорции
Составляем систему уравнения состоящей из звеньев 4 и 5:
Находим неизвестные скорости:
Угловая скорость звена 3 равна
Угловая скорость звена 4 равна
3 Определение ускорений точек и звеньев механизма
Нормальное ускорение точки А по модулю равно
Масштаб плана ускорений равен
Строим план ускорений группы 23. Построение ведем по следующей системе:
Ускорение Кориолиса в движении точкиотносительно звена 2 по модулю равно
и направлено относительно скорости повернутого на 90° в направлении угловой скорости 3 переносного движения.
– относительное ускорение точкиотносительно точки А направленное параллельно линии DА
Отрезок (а1k) изображающий ускорение Кариолиса находим по формуле
– нормальное ускорение точкиво вращении звена 3 относительно точки D равное по модулю
– касательное ускорениеотносительно точки D в том же движении звена по модулю равное
и направленное перпендикулярно DА3
Отрезок (nА3D) изображающий нормальное ускорение аnAD находим по формуле
Точку DB находим по правилу подобия из соотношения
Переходим к построению плана ускорений группы 45 по уравнения
– нормальное ускорение точки B во вращении звена 4 относительно точки C равное по модулю
– касательное ускорение B относительно точки С в том же движении звена по модулю равное
и направленное перпендикулярно CB
Отрезок (bnCB) изображающий нормальное ускорение аnCB находим по формуле
Находим неизвестные ускорения
угловое ускорение звена 3 находится по формуле
угловое ускорение звена 4 находится по формуле
Силовой анализ рычажного механизма
1 Силовой анализ группы Ассура 4-5
Механизм состоит из двух соединенных групп Ассура и механизма I-го класса:
Звенья 2 и 3 образуют группу II класса 2-го порядка; звенья 4 и 5 группу II класса 2-го порядка.
Выделяем группу 4-5 и прикладываем силы действующие на ее звенья а также реакции
Составляем уравнение моментов сил действующих на звено 4 относительно точки C:
Из этого уравнения определяем тангенциальную составляющую реакции в шарнире B.
Составляем уравнение равновесия сил действующих на звенья 4 5.
Назначаем коэффициент масштаба
2 Силовой анализ группы Ассура 2-3
Выделяем группу 2-3 и прикладываем силы действующие на ее звенья а также реакции
Составляем уравнение моментов сил действующих на звено 3 относительно точки A:
Из этого уравнения определяем реакцию в шарнире D.
Составляем уравнение равновесия сил действующих на звенья 23.
3 Силовой анализ начального звена
Звено находится в равновесии под действием сил R21 Fu1G1Мур Rn61 R61.
Величину и направление уравновешивающего момента Мур определяем из уравнения моментов сил относительно точки О:
Составляем уравнение равновесия сил.
Синтез зубчатого механизма
1 Синтез простой передачи
Дополнительные исходные данные:
Нормальный исходный контур
Угол главного профиля α=20°
Коэффициент высоты головки зуба h*α=10
Коэффициент радиального зазора с*=025
Коэффициент радиуса кривизны переходной кривой ρ*f=038
Колеса цилиндрические угол наклона зуба =0°
Коэффициент смещения шестерни х6=05 колеса х7=0.
Модуль простой передачи m=5 мм
Делительное межосевое расстояние
Коэффициент суммы смещений
Межосевое расстояние
Передаточное отношение
Коэффициент воспринимаемого смещения
Коэффициент уравнительного смещения
Диаметр вершин зубьев
Толщина зуба по делительной окружности
Коэффициент перекрытия
Рассчитав все величины строим внешнее эвольвентное зацепление в масштабе 5:1.
2 Синтез планетарного редуктора
Выбор чисел зубьев колес
Определяем требуемое передаточное отношение планетарного механизма
пл-передаточное отношение планетарного механизма;
пм-планетарное отношение простого механизма;
Частота вращения электродвигателя nдврадс
Частота вращения кривошипа n1радс
Определяем какое из колес 1 или 2 меньшее.
Из условия отсутствия подрезания зубьев для меньшего колеса назначаем число зубьев z1≥17.
Определяем число зубьев 3-го колеса
определяем число зубьев 2-го колеса
Проверяем выполняется ли условие соседства
Проверяем условие сборки сателлитов
Определяем погрешность реализации требуемого передаточного отношения
Определим диаметры планетарного редуктора
3 Картины линейных и угловых скоростей зубчатого механизма
Определяем скорость двух точек колеса 1 - это 01 и Р12. Скорость точки контакта колес 1 и 2 Р12 - =. Вектор изображают отрезком Р12А.
Прямая 01А образует угол с вертикалью и является линией распределения скоростей колеса 1. Колесо 3 является неподвижным и через точку Р23 проходит ось мгновенного вращения сателлита 2. Прямая Р23А является линией распределения скоростей колеса 2 и образует с вертикалью угол . Скорость оси сателлита (точки О2) выражается отрезком О2В соединяя точку В с точкой О1 находим линию распределения скоростей водила Н и колеса 4 которая образует с вертикалью угол . Скорость точки контакта колес 4 и 5 выражается отрезком Р45С соединяя точку С с точкой О5 находим линию распределения скоростей колеса 5 которая образует с вертикалью угол .
Для получения наглядного представления об угловых скоростях строится пучок лучей из общей точки О1 каждый из которых составляет с вертикалью соответствующий угол . Так как катеты этих углов принадлежат угловым скоростям звеньев то точки 0 1 2 Н пересечения этих лучей с любой горизонтальной линией определяют отрезки 0102ОН длина которых пропорциональна угловой скорости соответствующих звеньев.
Масштабный коэффициент скоростей
Масштабный коэффициент угловых скоростей
Масштабный коэффициент
Список использованных источников
Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука 1988.- 639с.
Левитский Н. И. Теория механизмов и машин: Учеб. пособие для вузов.2-е изд. перераб. и доп. М. 1990.
Фролов К.В. Теория механизмов и машин. М.: Высш. шк. 2001. - 496с.
Белокоиев И.М. Бапан С.А. Белоконев К.И.Теория механизмов и машин. Конспект лекций: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд. испр. и доп. М.: Дрофа 2004.- 172с.
Левитская О.Н. Левитский Н.И. Курс теории механизмов и машин: Учеб.пособие для механических специальностей вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа 1985.- 279с.
КорснякоА.С. Кременштейн Л.И. Петровский С.Д. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. - Киев: Вища шк. 1970. - 632 с.
Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие. М.: ИНФРА-М 2003.-263с.
Палев П.П. Тайманова Г.К. Филиппова Т.С. Курс теории механизмов и машин. Часть I. Структурный кинематический и силовой анализ плоских механизмов. Учеб. пособие. Караганда: КарГТУ 2004. -104 с.
Палев П.П. Тайманова Г.К. Филиппова Т.С. Курс теории механизмов и машин. Часть II. Методы проектирования схем основных видов механизмов. Учеб. пособие. Караганда: КарГТУ 2006. - 77 с.
Теория механизмов и машин: Метод указания и контр задания для студентов-заочников инженерно-технических специальностей вузов Н.И. Левицкий Л.П. Солдаткин В.Д. Плахтин Ю.Я. Гуревич. М.: Высш. шк. 1989.- 127с.