Проектирование долбежного станка - ТММ

зад 2 вар 7 - 1й лист.cdw

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

зад 2 вар 7 - 2й лист.cdw

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

2.7- начало.docx

Карагандинский Технический Университет
по:Теории механизмов и машин
Тема: Проектирование долбежного станка
(оценка) (фамилия инициалы)
Члены комиссии: (подпись) (дата)
(подпись) (ф.и.о.) (фамилия инициалы)
(подпись) (ф.и.о.) (группа)
(шифр зач.книжки вариант)
Факультет АСФ «УТВЕРЖДАЮ»
Кафедра механики Заф.кафедрой
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
по дисциплине теория машин и механизмов
Тема Проектирование долбежного станка
Исходные данные Схема долбежного станка схема зубчатого
механизма табличные данные согласно задания 2-2.
Задание выдано «__» 2022г.
Руководитель подпись
Техническое задание на курсовую работу 5
1 Входные параметры и схемы проектируемых механизмов 5
2 Описание работы машины 6
Структурный анализ механизма 10
1 Структурный анализ рычажного механизма 10
2 Структурный анализ кулачкового механизма 12
Кинематический анализ рычажного механизма 17
1 Определение положений звеньев и точек механизма 17
2 Определение скоростей точек и звеньев механизма 19
3 Определение ускорений точек и звеньев механизма 21
Силовой анализ рычажного механизма 24
1 Силовой анализ группы Ассура 4-5 25
2 Силовой анализ группы Ассура 2-3 26
3 Силовой анализ начального звена 27
Синтез зубчатого механизма 29
1 Синтез простой передача 29
2 Синтез планетарного редуктора 31
3 Картины линейных и угловых скоростей зубчатого механизма 35
Список использованной литературы 36
Механизмом является система твердых тел которая предназначена для реализации требуемых движений и передачи сил. С точки зрения механики механизм является связной механической системой. Однако не каждая такая система является механизмом (сооружения приборы приспособления автоматизированные поточные линии). Понятие механизма не имеет тесной связи с применением того технического устройства в состав которого входит данный механизм. Один и тот же механизм может быть использован во многих отличающихся друг от друга технических устройствах. Машиной является техническое устройство которое предназначено для механизации какого-либо процесса. В зависимости от вида механизации процесса выделяют энергетические технические транспортные контрольные управляющие и логические машины. Теория механизмов и машин – наука объединяющая методы исследования и конструирования машин. Все машины или являются простыми механизмами или состоят из ряда механизмов. Отсюда выделяют основные задачи теории механизмов и машин:
) анализ механизмов т.е. исследование структуры кинематики и динамики известных или проектируемых механизмов с целью их усовершенствования а также с целью получения данных для прочностных и механических расчетов.
) синтез механизмов т.е. разработка новых соответствующих заданным требованиям механизмов. При выполнении курсового проекта студенты закрепляют знания полученные на лекциях практических и лабораторных занятиях и пополняют их путем самостоятельного обращения к специальной литературе справочникам и пособиям в процессе работы над решением конкретных задач проекта. Это способствует эффективному обучению развивает способность самостоятельного суждения творческую деятельность и техническое воображение являющиеся необходимыми условиями успешной учебной и научной работы будущего бакалавра. У студентов вырабатываются навыки творческого мышления и умения находить оптимальные пути к отысканию решений воспитывается дисциплина и ответственность в учебном и научном труде. При курсовом проектировании начинается профессиональное становление студентов - формирование их технических наклонностей приобретение опыта самостоятельного решения задач связанные с их будущей производственной деятельностью. В большинстве случаев объектами курсового проектирования служат типовые механизмы машины их узлы и детали а также части технологических процессов.
Техническое задание на курсовую работу
1 Входные параметры и схемы проектируемых механизмов
Таблица 1.1 Входные параметры
Длина перебега резца м
Число оборотов электродвигателя обмин
Число оборотов кривошипа обмин
Схема зубчатого механизма
Число зубьев простой передачи
Погонный вес звеньев q НМ
Дополнительные данные:
) Число сателлитов К планетарного редуктора равно трем для нечетных вариантов.
) Модуль колеса простой передачи m1=6 мм модуль колес планетарной ступени редуктора m=4 мм.
) Допустимый угол давления кулачкового механизма αmax=400-450.
Схемы проектируемых механизмов:
Рисунок 1.1 – Схема долбёжного станка
Рисунок 1.2 – Схема планетарного механизма
2 Описание работы машины
Долбежный станок предназначен для долбления внутренних канавок и пазов в отверстиях деталей а также для строгания вертикально расположенных поверхностей.
Резание металла осуществляется резцом или долбяком закрепленным в резцовой головке. К нему приложена сила резания. Полный ход H режущего инструмента складывается из длины резания lд и длин ln перебегов. Кривошип (звено ОА) приводится в движение от электродвигателя через зубчатый редуктор Механизм подачи (или поворота в зубодолбежном станке) стола состоит из кулачкового механизма (диаграмму движения его толкателя см.) шарнирного четырехзвенного и храпового устройства. Эта подача (или поворот) вместе с закрепленной к столу заготовкой осуществляется по заданной качественно циклограмме (задание 1) в конце холостого и начала рабочего ходов. Исходные данные на проектирование приведены в таблицах.
Долбежный станок создан для обработки труднодоступных мест в основном расположенных внутри ограниченного пространства обрабатываемой заготовки куда не способен добраться другой металлорежущий инструмент. Также при помощи долбежных станков часто производится нарезка зубьев шестерен.
Долбежный станок в общем случае состоит из нескольких основных элементов (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 – Схема расположения узлов долбежного станка
Станина. Станина является основанием станка и предназначена для расположения на ней всех остальных узлов и элементов. Долбежные станки обычно устанавливаются на заранее подготовленную бетонную площадку с выведенным в ноль уровнем. В нижней части станины имеются отверстия под крепежные болты которыми станок крепится к полу. Иногда станина имеет возможность регулировки станка по уровню что позволяет устанавливать его на неровной площадке с последующей корректировкой.
Маховик поперечного перемещения. Служит для обеспечения подачи заготовки в поперечном направлении. Для каждой модели долбежного станка имеет свою цену деления шкалы.
Рукоятка для обеспечения вращательного движения заготовки. Воздействие на этот орган управления приводит во вращение стол с закрепленной заготовкой. В основном вращательное движение заготовки требуется в процессе выдалбливания зубьев шестерен или зубчатых венцов. Также часто долбежные станки используются для создания внутренних шлицевых поверхностей при условии что фрезерный станок по каким-либо причинам не может осуществить эту операцию.
Маховик продольной подачи. Обеспечивает продольное перемещение стола с закрепленной заготовкой.
Современные долбежные станки оборудованы автоматической системой подачи с настраиваемыми параметрами. Это позволяет в автоматическом режиме создавать необходимый профиль на обрабатываемой детали. Особенно распространено применение автоматизации долбежного процесса при создании деталей с круговыми цикличными поверхностями таких как зубчатые колеса зубчатые венцы детали со шлицевыми поверхностями и др. В данном случае работа оператора станка сводится к настройке скоростей подачи детали скорости и глубины внедрения долбяка и контролю над процессом обработки детали.
Стол. Служит для размещения заготовки. Часто имеет съемные удерживающие элементы которые меняются в зависимости от специфики выполняемой работы. Часто оборудуется доработанным под строгальный станок патроном который применяется на станках токарной группы.
Заготовка. В зависимости от направленности станка заготовка может быть деревянной или из цветного или черного металла.
Резцедержатель. Служит для закрепления в нем резца. Резцедержатель устроен так что при закреплении в нем резца одна из поверхностей режущей кромки проходит через центр оси вращения стола находящегося в нулевой точке. Это позволяет привязаться к точке отсчета при настройке параметров автоматической обработки.
Ползун (долбяк). Основной рабочий орган долбежного станка. В приводном блоке ползуна вращательное движение передаваемое от электромотора преобразовывает в поступательное при помощи кривошипного механизма.
Коробка скоростей. Служит для передачи вращения от электродвигателя на приводной маховик долбежного механизма. Имеет возможность переключения скоростей что позволяет долбяку работать на разных частотах подачи резца. Шестерни коробки скоростей работают в масляной ванне. Имеется предохранительная фрикционная муфта которая служит для защиты кинематической цепи от разрушения в случае аварийного заклинивания ползуна.
Рукоятка переключения скоростей работы долбяка. При помощи этой рукоятки происходит переключение передач и изменение частоты рабочих движений ползуна. Частота меняется ступенчато.
Вертикальная колонка. Является стойкой на которой закреплены элементы долбежного механизма.
Панель управления. Содержит кнопки пуска и остановки станка а также в зависимости от модели служит для настройки автоматической подачи детали.
Структурный анализ механизма
1 Структурный анализ рычажного механизма
Рисунок 2.1 – Структурная схема механизма
Исследуемый механизм структурная схема которого приведена на рис.2.1 служит для преобразования вращательного движения кривошипа 1 (входное звено) в поступательное движение ползуна 5 (выходное звено).
Пронумеруем звенья механизма начиная со звена которому задается движение указанное стрелкой. В механизме пять подвижных звеньев (n=5) последней цифрой обозначаем стойку 6.
Определим число и вид кинематических пар. Кинематические пары обозначим буквами A B СD ЕFG. Выпишем виды кинематических пар A(16) –вращательная пара V-го класса; B(12) –поступательная пара V-го класса; С(23)–вращательная пара V-го класса; Д(36)– вращательная пара V-го класса; E(34)–вращательная пара V-го класса; F(45)–вращательная пара V-го класса; G(56) –поступательная пара V-го класса.
Число пар V-о класса равно десяти ( p5 ).
Определяем степень подвижности механизма по формуле:
где р5 – число кинематических пар V класса;
р4 – число кинематических пар IV класса;
n – число подвижных звеньев.
Так как W=1 то у механизма одно входное звено.
Шестизвенный кривошипно-ползунный механизм 2-го класса
Разделим механизм на группы Ассура. Начальное звено 1 и стойка 6 – это механизм I-го класса (рисунок. 2.2а). Наиболее удаленной от начального звена является группа Ассура образованная звеньями 4-5. Эта группа II-го класса 2 порядка 2 вида (рисунок. 2.2б) Затем выделяем группу Ассура образованную звеньями 2-3. Эта группа II-го класса 2 порядка 1 вида (рисунок 2.2в).
Формула образования механизма: I (16) II (23)II (45).
Поскольку механизм не содержит групп Ассура выше второго класса
следовательно весь механизм относится ко II-му классу.
Рисунок 2.2 а – Начальное звено
Рисунок 2.2б – Группа Ассура звеньев 4-5
Рисунок 2.2в – Группа Ассура звеньев 2-3
2 Структурный анализ кулачкового механизма
Выполнить структурный анализ кулачкового механизма изображенного на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – Структурная схема кулачкового механизма
Пронумеруем все звенья в том числе и стойку входным звеном является кулачок - 1.
Определим название звеньев механизма в зависимости от характера движения: 1 - кулачок; 2 –ролик; 3 –коромысло ; 4шатун; 5-коромысло; 6-стойка.
Выпишем виды кинематических пар обозначив их буквами: V-го класса
А(16) – вращательная пара V-го класса; B(12) – IV-го класса; C(23) – вращательная пара V-го класса; D(36)- вращательная пара E(36)- вращательная пара V-го класса F(4;5)- вращательная пара V-го класса G(5;6)-вращательная пара V-го класса.
Степень подвижности механизма определим по формуле П.Л. Чебышева
Имеется лишняя степень свободы поэтому удаляем ролик и соединяем звено 1 со звеном 2 в кинематическую пару IV-го класса.
Заменяю высшие пары IV класса низшими парами V класса и одно заменяющее звено. Составляю заменяющую схему механизма.
Рисунок 2.4 – Измененная структурная схема кулачкового механизма
)Проводим касательную к «кулачку» (рис. 2.4) и к ней же перпендикуляр. Находим две точки и соединяем их между собой. Получаем схему готовую схему заменяющего механизма.
)Определим движение звеньев заменяющего механизма
- кулачок; 2 –ролик; 3 –коромысло ; 4шатун; 5-коромысло; 6-стойка;7-шатун (заменяющее звено);8-кривошип.
)Определим число и класс кинематической пары
)А(86) – вращательная пара V-го класса; H(78) – вращательная пара V-го класса; B(72)–вращательная пара V-го класса; C(23)– вращательная пара V-го класса; D(36)- вращательная пара E(36)- вращательная пара V-го класса F(4;5)- вращательная пара V-го класса G(5;6)-вращательная пара V-го класса.
Степень подвижности :
Разбиваем полученный механизм на группы Ассура Выделим начальное
звено 8 со стойкой 6 (рисунок 2.3а).
Рисунок 2.4а – Начальное звено
Определим степень подвижности
Это механизм I-го класса.
Наиболее удаленной от начального звена является группа Ассура образованная звеньями 4-5. Эта группа II-го класса 2 порядка 2 вида (рисунок. 2.2б)
Рисунок. 2.4б – Группа Ассура звеньев 4-5
Степень подвижности:
Остается группа состоящая из звеньев 2 и 5 (рисунок 2.3в)
Рисунок 2.4 в – Группа Ассура звеньев 2-3
Определим степень подвижности:
Эта группа II-го класса 2 порядка.
Запишем формулу строения механизма
I(86) II(73) II(45).
Поскольку механизм не содержит групп Ассура выше второго класса следовательно весь механизм относится ко II-му классу

2.7 - 1 лист.docx

3 Кинематический анализ рычажного механизма
1 Определение положений звеньев и точек механизма
Угол поворота кривошипа при рабочем ходе выходного звена
Рисунок 3.1 – Синтез рычажного механизма
Ход резца определим по формуле:
Построим план положений рычажного механизма в рабочем положении. Строим положение звеньев механизма соответствующее нулевому положению.
Длину отрезка выбираем равной 25 мм поэтому масштаб схемы будет
Находим длины отрезков. Результаты вычислений приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты вычислений длин звеньев
Размеры на чертеже мм
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 для 2-го положения
Составляем систему уравнения состоящей из звеньев 4 и 5:
Находим неизвестные скорости. Результаты вычислений приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Результаты вычислений скоростей точек звеньев
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. Результаты вычислений приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 – Результаты вычислений ускорений точек угловых ускорений звеньев
Размер на чертеже мм
Действительный размер мс2
угловое ускорение звена 3 находится по формуле
угловое ускорение звена 4 находится по формуле
Силовой анализ рычажного механизма
Рассмотрим заданное положение механизма
Определим силы инерции звеньев по следующей формуле:
Момент силы инерции звеньев определим по формуле:
Определим веса звеньев механизма по формуле:
Результаты расчетов приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Результаты расчетов необходимые для кинетостатического анализа
Сила полезного сопротивления FC Н
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 D:
Из этого уравнения определяем реакцию в шарнире A.
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.

2.7 - 2 лист.docx

5 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 х7=05 колеса х8=0.
Модуль простой передачи m = 6 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 4:1.
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 z117.
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