Проектирование и исследование механизмов поперечно строгального станка с качающейся кулисой

Лист 3.cdw

Курсовой проект по ТММ
исследование основного

Лист1.doc

Лист1.Синтез эвольвентного зубчатого зацепления.
1 Исходные данные и постановка задачи
Исходные данные для расчета эвольвентного зацепления варианта 3-Б
Величина Численное значение
) Рассчитать эвольвентную зубчатую передачу;
) Вычертить эвольвентную зубчатую передачу;
) Проверить коэффициенты торцевого перекрытия [p
) Построить станочное зацепление для колеса
) Провести качественное сравнение профиля построенного по шаблону и
профиля построенного методом огибания.
Алгоритм расчета эвольвентного
зубчатого зацепления
Определение модуля коэффициента высоты зуба коэффициента радиального
зазора и tg угла [pic]наклона профиля зуба исходного контура на
Определение угла зацепления
Определение межцентрового расстояния
Определение коэффициента воспринимаемого смещения
Определение коэффициента уравнительного смещения
Вычисление радиусов делительных окружностей
Вычисление радиусов основных окружностей
Вычисление радиусов начальных окружностей
Вычисление радиусов окружностей выступов
Вычисление радиусов окружностей впадин
Вычисление толщины зуба по делительной окружности
Вычисление толщины зуба по окружности выступов
Определение коэффициентов перекрытия
Расчет коэффициентов скольжения
Расчет произведен на компьютере. Распечатка прилагается.
3 Выбор коэффициента смещения X1
При проектирование зубчатой передачи необходимо выполнить следующие
Зубчатые колеса не должны иметь подреза т.е. X
Зубчатые колеса не должны иметь заострения Sa
Зубчатая передача должна иметь приемлемый коэффициент торцевого
Зубчатые колеса в передаче должны изнашиваться равномерно т.е. λ1λ2
– одного порядка смещения;
Исходя из вышеперечисленного выбираем коэффициент смещения x1=0.6
т.к. данное значение удовлетворяет всем перечисленным условиям:
X1=0.6 > X1 min=0.294118
4 Построение эвольвентного зубчатого зацепления
Выбираем масштаб построения эвольвентного зубчатого зацепления:
Порядок построения зубчатого зацепление:
откладываем aw - межцентровое расстояние;
строим rwi - начальные окружности которые касаются в точке Р- полюсе
строим rbi - основные окружности и проводим общую касательную для
этих окружностей N1N2 ;
N1N2-линия зацепления касающаяся основных окружностей в точках
αw – угол давления (между линией зацепления и перпендикуляром
восстановленным в полюсе к линии соединяющей центры окружностей О1О2)
строим r отмечаем размер ym (расстояние
между делительной окружностью одного колеса и основной окужностью
строим rf и ra- окружности впадин и выступов; отмечаем размер c*m;
отмечаем точки В1 и В2- начало и конец зацепления;
5 Построение шаблона зуба:
) Выбираем отрезок 10-15 мм и размечаем через одинаковые расстояния
) Проводим касательные к окружности впадин к каждой из размеченных
) На каждой касательной откпадываем столько отрезков каков номер
этой касательной по порядку;
) Получаем эвольвентный профиль соединив точки касательных;
) Окладываем Sa и S в точках пересечения эвольвенты с окружностью
выступов и делительной окружностью;
) Проводим прямую через середину Sa и S которая должна пройти через
определяем угловой шаг [p
показываем рабочий участок активного профиля зуба;
показываем начало и конец зацепления.
6 Проверка коэффициента
определяем погрешность:
7 Построение станочного зацепления
Откладываем от делительной окружности( с учетом знака) расчетное
смещение x1m и проводится делительная прямая исходного производящего
контура реечного инструмента.
На расстоянии ha*m влево и вправо от делительной прямой проводим
прямые граничных точек а на расстоянии (ha*m+с*m)- прямые вершин и
впадин; станочно- начальную прямую проводим касательно к делительной
окружности в точке Р0(полюс станочного зацепления).
Проводим линию станочного зацепления NP0 через полюс станочного
зацепления Р0 касательно к основной окружности в точке N. Эта линия
образует с прямыми исходного производящего контура инструмента углы
Строим исходный производящий контур реечного инструмента.
Закругленный участок профиля строим как сопряжение прямолинейной части
контура с прямой вершин или с прямой впадин оружностью радиусом [pic].
Производим построение профиля зуба проектируемого колеса касающегося
профиля исходного производящего контура в точке К:
)Для построения ряда последовательных положений профиля зуба
исходного производящего контура проводим
вспомогательную прямую ММ касательно к окружности вершин фиксируем
точку пересечения линии ММ и прямолинейной части профиля инструмента W
и центр окружности закругленного участка профиля – точка L.
)Выбираем отрезок 10-15 мм и размечаем через одинаковые расстояния
прямую ММ. Такие же по величине отрезки откладываем на станочно-
начальной прямой и на дуге делительной окружности.
) Из центра О1 колеса через отмеченные точки на делительной
окружности проводим лучи до пересечения с окружностью вершин.
)При перекатывании без скольжения станочно-начальной прямой по
делительной окружности точка W описывает укороченную эвольвенту а
точка L- удлиненную.
)Любое промежуточное положение точки W или L находим построением
соответствующих треугольников.
)К полученному ряду положений профиля зуба исходного контура
инструмента проводим огибающую которая определяет половину профиля
зуба изготовляемого колеса.
)Строим вторую половину профиля зуба.
) Проводим качественное сравнение профиля построенного по
шаблону и профиля построенного методом огибания. Совпадение
Рассчитана эвольвентная зубчатая передача и выбран коффициент смещения
Вычерчена эвольвентная зубчатая передача в масштабе [p
Проверен коэффициент торцевого перекрытия [pic]α. Погрешность составила
Построено станочное зацепление для колеса z1 и профиль зуба методом
Проведено качественное сравнение профиля построенного по шаблону
профиля построенного методом огибания. Совпадение профилей достаточно

Лист 1.cdw

Курсовой проект по ТММ
Линия станочного зацепления
Станочно-начальная прямая
Прямая граничных точек

Лист2.doc

Лист 2. Синтез планетарного редуктора
1 Исходные данные и постановка задачи
) Редуктор имеет следующую схему:
Это однорядный планетарный редуктор со смешанным зацеплением.
) Число оборотов электродвигателя: nдв=950
) Число оборотов кривошипа: nкр=61
) Число сателлитов k=3
) Модуль равен m=1 мм
) Подобрать числа зубьев для колес планетарного редуктора
удовлетворяющие условиям синтеза многосателлитных планетарных
) Построить схемы распределение линейных и угловых скоростей звеньев
редуктора проверить передаточное отношение графически;
) Найти погрешность [pic].
2 Условия проектирования многосателитных планетарных редукторов
) Найдем передаточное отношение рассматриваемого планетарного редуктора:
) Передаточное отношение редуктора считается по формуле Виллиса:
U1B = 1-U14(B) для данного редуктора это соотношение примет вид:
) Необходимо выполнение условия соосности: Z1+2Z2 = Z3
) Необходимо выполнение условия сборки: [pic]-целое число
) Необходимо выполнение условия соседства:[pic]
3 Подбор чисел зубьев планетарного редуктора
Анализируем условие сборки: [pic]
Из условия сборки следует что на z1 накладываются следующие ограничения:
Z1 должно быть кратно 3.
Подбираем числа зубьев в соответствии с условиями :[pic]
Положим Z1=18 следовательно из формулы Виллиса: Z3=126;
Из условия соосности находим: Z2=54;
Проверяем выполнение условия соседства: [p
4 Построение планетарного редуктора
)Принимаем все колеса планетарного редуктора за нулевые. Тогда их радиусы
вычисляются по следующей формуле: Ri=mzi2 следовательно:
)Для построения схемы планетарного редуктора выбираем масштаб: [pic]
)Для построения картины распределения линейных скоростей изображают
горизонтальный отрезок АА’ – скорость точки А.
)Выбираем масштаб скорости:
)Проводим графическую проверку передаточного отношения:
)Определяем погрешность передаточного отношения
)Подобраны числа зубьев для колес планетарного редуктора выполнив все
условия для многосателлитных редукторов:
)Вычерчена в двух проекциях схема планетарного редуктора в масштабе:
)Построены схемы распределения линейных и угловых скоростей звеньев
в масштабе [pic][pic] и [pic][pic] соответственно проверено передаточное
)Найдена погрешность [pic][pic].

Записка.doc

Проектирование и исследование механизмов
поперчно-стпрогального станка
с качающейся кулисой.
Краткое описание работы механизма станка.
Поперчно-строгальный станок предназначен для строгания поверхностей. Станок
имеет следущие основные узлы: станина 1 ползун 2 с резцовой головкой 3
Привод состоит из зубчатой передачи z4 z5 планетарного редуктора 6 и
электродвигателя 7 (рис. 3-2 а).
Рис. 3-1. Общий вид поперчно-строгального станка с качающейся кулисой
Рис. 3-2. а) Схема кривошипно-кулисного и кулачкового механизмов
б) Диаграмма сил сопротивления
Резание металла осуществляется резцом закрепленным в резцовой
головке при его возвратно-поступательном движении в горизонтальном
Для движения ползуна с резцовой головкой используется шестизонный
кривошипно-кулисный механизм с качающейся кулисой состоящий из кривошипа
камня 2 кулисы 3 ползунов 4и5. Диаграмма сил сопротивлению движению
ползуна 5 показана на рис. 3-2б.Ход ползуна H выбирается в зависимости от
длины lД обрабатываемой поверхности с учетом перебегов lП в начале и конце
рабочего хода. Длина хода ползуна может изменяться при накладке станка для
обработки конкретных деталей. Средняя скорость резания (скорость
поступательного движения при рабочем ходе) выбирается в зависимости от
Во время перебегов в конце холостого и в начале рабочего ходов
осуществляется перемещение стола на величину подачи с помощью ходового
винта. Поворот винта производится посредством храпового механизма
состоящего из колеса 10 рычага 11 с собачкой тяги 9 и качающегося
толкателя 8 рис.. 3—2 а).
Рис.3-3. Законы изменения ускорений толкателя кулачкового механизма:
Поворот толкателя 8 осуществляется от дискового кулачка который
выполнен в виде паза в теле зубчатого колеса z5. Регулирование подачи стола
производится путем изменения длины рычага LN что позволяет изменять
количество зубьев захватываемых собачкой и следовательно обеспечивает
поворот ходового винта на требуемый угол. При проектировании кулачкового
механизма необходимо обеспечить заданный закон движения толкателя (рис. 3-
) и осуществить подачу резца во время заднего перебега (в конце
холостого и в начале рабочего ходов) в соответствии с циклограммой
приведенной на рис. 3—4.
Рис.3-4. Циклограмма работы механизмов строгального станка.
При проектировании и исследовании механизмов привода и подачи станка
считать известными параметры приведенные в табл. 3—1.
№ Наименование параметра Обозначение Размерность Числовое
Максимальная длина хода H м 045
Длина перебега резца в долях l м 006H
Число оборотов кривошипа n1 Iс 61
Число оборотов nд Iс 950
Коэффициент изменения Кv - 1.5
Межосевое расстояние между loc м 038
опорами кривошипа и кулисы
Сила резания Pрез Н 1800
Сила трения между ползуном и F Н 180
Момент инерции кулисы l3S кгм2 0.11
относительно оси проходящей
Отношение расстояния от точкиCS3 - 0.5
С до центра тяжести кулисы к CD
Координата центра тяжести lS5 м 0.152
Вылет резца Lp м 0.08
Коэффициент неравномерности - 120
Маховой момент ротора CDд2 кгм2 0.42
Маховый момент зубчатых CD2 кгм2 0.65
механизмов приведённый к
валу электродвигателя
Угловая координата для φ1 град 150
силового расчёта (рис. 3-2а)
Максимальный подъём толкателяh м 0.039
Длина толкателя lBN м 0.12
Максимально допустимый угол αдоп град 30
Соотношение между величинами - 1
ускорений толкателя (рис.
Число зубьев колеса 4 z4 - 12
Число зубьев колеса 5 z5 - 23
Модуль зубчатых колес 4.5 m мм 35
Число сателлитов в К - 3
планетарном редукторе
Параметры исходного контура α Град 20
реечного инструмента - 0

Титульник.doc

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту на тему:
Проектирование и исследование механизмов поперечно строгального
станка с качающейся кулисой.
Студент: Антропов К.А. Группа: ТМД-51
Руководитель проекта: Насонова Г.И.

Лист 3.doc

Лист 3. Динамическое исследование основного механизма поперечно-
строгального станка с качающейся кулисой
1 Исходные данные и постановка задачи
Наименование параметра ОбозначениРазмерность Числовые
Максимальная длина хода ползуна Н м 045
Длина перебега резца в долях от хода Н д м 006Н
Коэффициент изменения скорости ползуна К 15
Межосевое расстояние между опорами ос м 038
Сила резания Ррез Н 1800
Сила трения между ползуном и F Н 180
Масса ползуна М5 кг 72
Масса кулисы М3 кг 20
Момент инерции кулисы относительно осиI3S кг(м2 011
проходящей через ее центр тяжести
Отношение расстояния от точки С до CS3CD 05
центра тяжести кулисы к длине кулисы
Координата центра тяжести ползуна S5 м 0152
Вылет резца р м 008
Маховой момент ротора электродвигателя MD2д кгм2 042
Маховой момент зубчатых механизмов MD2 кгм2 065
приведенный к валу электродвигателя
Угловая координата для силового расчетаj1 град 150
Максимальный подъем толкателя h м 0039
Длина толкателя BN м 012
Коэффициент неравномерности вращения ( 005
Число оборотов кривошипа n1 обмин 61
Число оборотов электродвигателя nд обмин 950
Провести геометрический синтез механизма;
Создать динамическую модель механизма и определить необходимый
движущий момент обеспечивающий установившийся режим работы
Получить закон движения главного вала и рассчитать маховик
необходимый для выравнивания хода машинного агрегата.
2 Синтез основного механизма
Определяем масштаб [pic]
Строим механизм в 12 положениях.
3 Динамическая модель механизма
Динамическая модель представляет собой однозвенный механизм закон
движения которого совпадает с законом движения первого звена. Динамическая
модель определяется двумя параметрами: приведенным суммарным моментом
инерции и приведенным суммарным моментом сил. Приведенный суммарный момент
инерции находится из равенства кинетических энергий реального механизма и
динамической модели:
Приведенный момент сил находится из метода приведения сил и основан на
равенстве мгновенных мощностей реального механизма и математической модели.
4 Определение передаточных функций.
Примем следующие допущения:
Все планы скоростей будем строить в вынужденном масштабе чтобы pa1=OA.
Повернем планы скоростей на 90° по –.
Построим планы скоростей непосредственно на механизме.
Передаточные функции определяются из плана скоростей графоаналитически.
В результате мы получим следующие выражения для передаточных функций:
[pic] где [pic] находим из соотношения [pic]
Значения передаточных функций сведем в таблицу.
1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 9' 10 11 12 Vqd м 0.322 0.219
322 U31 0.442 0.307 0.075 0 0.087 0.178 0.223 0.236 0.223
Строим графики передаточных функций в масштабе: [pic]
5 Построение графика IIIпр.
Размерность 0 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 9' 10 11 12 [pic]
Кгм2 0722 0348 002 0 0028 0117 0183 0206 0183 0117
28 0 002 0348 0722 [pic] Кгм2 7465 3453 0195 0 0268
43 1866 213 1866 1143 0268 0 0195 3453 7465 [pic]
Кгм2 8187 3801 0215 0 0296 126 2049 2336 2049 126
Строим график приведенного момента инерции второй группы звеньев
механизма в масштабе [pic]. График кинетической энергии второй группы
звеньев механизма будет иметь такой же вид но в масштабе T = 2* I1ср2
= 220(6130)2 = 098 ммДж
6 Построение графика Мпспр
Построим график приведенного момента сил полезного сопротивления.
Размерность 0 1 2 2’ 3 4 5 6 7 8 9 9’ 10 11 12 P H
80 1980 Vqd м 0.322 0.219 0.052 0 0.061 0.126 0.161
172 0.161 0.126 0.061 0 0.052 0.219 0.322 [pic] Нм 5796
Строим график нагрузки Р в масштабе [pic]
Строим график приведенного момента сил полезного сопротивления в масштабе
7 Построение графика работ.
Для получения диаграммы работы сил полезного сопротивления графически
проинтегрируем кривую приведенного момента сил полезного сопротивления.
Постоянную интегрирования К примем равной 408 мм тогда масштаб[pic].
Проинтегрировав графически зависимость [pic] получим график[pic].
Проведем через 12-ую точку вертикальную прямую. График работы [pic]
отсекает на этой прямой отрезок [pic]. Откладываем этот отрезок вверх от
оси φ т.к. [pic]. Верхний конец этого отрезка соединяем с началом отсчета
получая график работы [pic]. Складываем эти два графика [pic] и [pic] по
точкам получаем конечный график работы[pic]. Его конечная ордината равна
нулю. Это признак установившегося режима движения.
Имея все необходимые параметры строим график суммарного приведенного
8 Построение графика кинетической энергии 1 группы звеньев.
Для построения кривой [pic] необходимо из ординат кривой [pic] в
каждом положении механизма вычесть отрезки изображающие [pic] взятые из
На построенной кривой [pic] находим точки соответствующие [pic] и
[pic] и определяем максимальное изменение кинетической энергии I группы
звеньев за период одного цикла.
[pic]-отрезок в мм изображающий [pic] в масштабе [pic].
Получаем приведенный момент инерции I группы звеньев необходимый для
поддержания заданной неравномерности главного вала машины.
Для обеспечения требуемого коэффициента неравномерности следует установить
[pic] в =03D d = 08D где b – ширина обода D – наружный диаметр
обода d – внутренний диаметр обода [pic] - удельная масса материала.
Наружный диаметр маховика слишком большой поэтому его надо установить на
вал электродвигателя. В этом случае.
В таком случае наружный диаметр маховика будет: [pic]=0321(м)
Внутренний диаметр d = 08D=080321=0257(м)
Толщина в =03D=030321=0096(м)
10 Определение закона движения главного вала машины.
При определении закона движения используют соотношение [pic].
Максимальному значению [pic] соответствует [pic] а [pic] - [pic] т.к.
[pic]. Поэтому [pic] будет соответствовать максимальное приращение угловой
скорости входного звена [pic] в масштабе. [pic]
Чтобы определить график [pic] необходимо найти положение оси абсцисс [pic].
Для этого через середину отрезка [pic] изображающего разность [pic]
проводим линию которая является линией средней угловой скорости [pic].
Рассчитываем графическую величину [pic] и отложив [pic] от уровня
[pic] получаем положение оси [pic] относительно которой график [pic]
будет показывать изменение угловой скорости входного звена [pic] за один
цикл установившегося режима движения.
Проведен геометрический синтез механизма поперечно-строгального
станка с качающейся кулисой.
Построен механизм в 12 положениях в масштабе. [pic]
Рассчитана динамическая модель. Параметры динамической модели: [pic]
Проведен расчет маховика обеспечивающий заданную неравномерность
вращения. Параметры маховика:
D = 0.321 м d = 0257м b = 0096м [pic]
Маховик устанавливается на валу двигателя.
Получен закон движения главного вала [pic] на одном цикле.

Лист 4.doc

Лист 4. Синтез кулачкового механизма.
1 Исходные данные и постановка задачи.
Структурная схема кулачкового механизма: центральный кулачковый
механизм с толкателем-штангой.
Определить минимальный радиус[pic] центрового профиля.
Выбрать радиус ролика спрофилировать кулачок
проверить выполнение передаточных функций.
2 Построение кинематических диаграмм.
Строим диаграмму ускорений:
Для выполнения условия равенства площадей под графиком
Диаграммы скоростей и перемещений получаем путем графического
интегрирования диаграмм ускорений и скоростей соответственно.
Принимаем Ка=Кv =4129мм
3 Построение вспомогательной диаграммы (Vq-Sb) в масштабе s1 .
Выбираем масштаб [pic] и строим графики SB и VqB в этом масштабе.
Выбираем полярную систему координат (Vq-Sb). По дуге радиусом
[pic] построенной в масштабе [pic] откладываем перемещение
толкателя в масштабе[pic] а по оси абсцисс — отрезки передаточной
функции в масштабе[pic].
4 Построение профиля кулачка методом обращенного движения.
Проводим две концентричные окружности радиусом r0 и радиусом ON.
Окружность радиуса r0 делим на части соответствующие угловым
перемещениям кулачка. Находим начальное положение оси вращения
толкателя и отмечаем положения толкателя в его обращенном движении
на угол [pic] соответствующий углу поворота кулачка. Точка B
толкателя переместится по дуге окружности радиуса [pic] на величину
[pic] соответствующую ординатам перемещения толкателя. Соединяем
положения кулачка Bi плавной кривой которая и будет центровым
профилем кулачка. Конструктивный профиль кулачка отстоит от
центрального профиля на величину радиуса ролика. Получают его как
огибающую окружностей ролика толкателя изображенных в каждом
Радиус ролика выбираем: [pic]
5 Проверка передаточных функций.
Передаточные функции кулачкового механизма получаем с планов
скоростей и ускорений построенных в вынужденном масштабе для
заменяющего механизма. При построении заменяющего механизма высшую
пару на центровом профиле кулачка заменяем двумя низшими и
дополнительным звеном. Полученный кривошипно-шатунный механизм
является заменяющим для кулачкового механизма в выбранном
положении. Передаточные функции для обоих механизмов совпадают.
Строим план скоростей в вынужденном масштабе:
Строим план ускорений в вынужденном масштабе:
Построен профиль кулачка. Начальный радиус [pic]=0113(м)
Погрешности в построении:
- скоростей [pic]073%
- ускорений [pic]051%

Литература.doc

«Теория механизмов и машин» под редакцией Фролова К.В.
Попов С.А. «Курсовое проектирование по теории механизмов и машин».
Методическое пособие.

Содержание.doc

1 Краткое описание работы механизма станка.
Лист1.Синтез эвольвентного зубчатого зацепления.
1 Исходные данные и постановка задачи.
2 Алгоритм расчета эвольвентного зубчатого зацепления.
3 Выбор коэффициента смещения X1.
4 Построение эвольвентного зубчатого зацепления.
5 Построение шаблона зуба.
6 Проверка коэффициента .
7 Построение станочного зацепления.
Синтез планетарного редуктора.
2 Условия проектирования многосателитных планетарных редукторов.
3 Подбор чисел зубьев планетарного редуктора.
4 Построение планетарного редуктора.
Динамическое исследование основного механизма поперечно-
строгального станка с качающейся кулисой.
2 Синтез основного механизма.
3 Динамическая модель механизма.
4 Определение передаточных функций.
5 Построение графика IIIпр.
6 Построение графика Мпспр.
7 Построение графика работ.
8 Построение графика кинетической энергии 1 группы звеньев.
10 Определение закона движения главного вала машины.
Синтез кулачкового механизма.
2 Построение кинематических диаграмм.
3 Построение вспомогательной диаграммы (Vq-Sb) в масштабе s1 .
4 Построение профиля кулачка методом обращенного движения.
5 Проверка передаточных функций.

Лист 2.cdw

Курсовой проект по ТММ
планетарного редуктора

Лист 4.cdw

Курсовой проект по ТММ