Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Теория механизмов и машин задания, упражнения и задачи к курсовому проекту

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
13.07 Mб
Скачать

5. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ЗАДАНИЕ № 1

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма зубодолбежного станка

Кинематическая схема

Кривошип 1 получает движение через редуктор от электродвигателя. Через звенья 2, 3 и реечную передачу с круглой рейкой кривошип приводит в возвратно-поступательное движение долбяк 4. Резание происходит при движении долбяка вниз (рисунок к заданию).

Долбяк имеет дополнительное вращательное движение, которое он получает от кривошипа через червячную передачу 4:50, зубчатые колеса z6 и z7 и вторую червячную передачу 1:90. Червячное колесо посажено на шток долбяка шлицами со скользящей посадкой. За счет сменных зубчатых колес z6 и z7 можно обеспечить требуемое число nx двойных ходов долбяка за один его оборот.

Передаточное отношение в непрерывном движении обката долбяка и заготовки определяется отношением их чисел зубьев и достигается с помощью сменных шестерен гитары деления z8 и z9, чтобы при обратном ходе долбяка могло продолжаться движение обката без порчи инструмента и заготовки. Чтобы не было заедания и истирания зубьев долбяка о заготовку, последняя во время обратного хода отводится от долбяка с помощью кулачкового механизма и системы рычагов. Кулачок сидит на одном валу с кривошипом 1. Исходные данные приведены в таблице.

Содержание и последовательность выполнения работы

I.Структурное и кинематическое исследование механизма

1.Произвести структурный анализ стержневого механизма привода зубодолбежного станка, состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4.

2.По заданному значению хода долбяка S и, пользуясь крайними положениями точки B, определить длину кривошипа lOA и шатуна l.

3.Построить положения звеньев соответствующие крайнему верхнему

икрайнему нижнему положению долбяка. Крайнее положение, соответ-

51

ствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов (построений) за начальное.

4.Построить схему механизма в 12 положениях и определить графически траекторию движения центра тяжести звена 2. Положение центра тяжести звена 1 принять равным 0,5lOA. Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата А1.

5.Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещение, путь, скорость и ускорение рабочего звена 4 в функции угла поворота кривошипа. График перемещения и пути построить в одной системе координат. В пояснительной записке необходимо привести значения скоростей и ускорений, определенных как графическим способом, так и из планов.

6.С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 6 положениях ускорения всех характерных точек механизма, включая начало и конец рабочего хода. Вращение кривошипа считать равномерным.

II.Профилирование кулачка

 

1.

Построить в произвольном масштабе заданный закон изменения

S S и двукратным графическим дифференцированием построить графи-

ки

dS

dS ,

d 2S .

 

d

d

d 2

Наибольший ход толкателя определить по заданному отношению плеч bа и условию, чтобы наибольшее перемещение стола заготовки при отводе

его было равно 0,5m.

2. Определить наименьший радиус дискового кулачка. Максимальный угол давления взять в пределах 30 40 .

3.Построить теоретический и практический профиль кулачка, выбрав радиус ролика.

4.Построить график изменения угла давления по углу поворота кулачка. III. Проектирование зубчатой передачи

1. По заданному числу ходов долбяка и числу зубьев редуктора определить потребное число оборотов электродвигателя.

52

2.Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес z6 и z7 гитары подачи. Применить неравносмещенное зацепление.

3.Построить рабочие участки профилей, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графоаналитически. Рассчитать

ипостроить эпюры относительных скольжений профилей.

4.Построить профиль зубьев малого колеса z6 в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения (сдвига) и со смещением b x1 m.

IV. Силовой расчет механизма

1.В одном из рабочих положений механизма вычислить силы и моменты от сил инерции. Построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе.

2.Определить по рычагу Жуковского уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе. Расхождение в полученных результатах при определении уравновешивающего момента или уравновешивающей силы планом сил и рычагом Жуковского не должно превы-

шать 2–3 %.

V.Расчет маховика

1.Определить приведенные моменты сил сопротивления (силы резания)

квалу кривошипа с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить график изменения приведенного момента сил сопротивления по углу поворота

кривошипа (Mпр Mпр ( )).

2.Методом графического интегрирования приведенного момента сил сопротивления построить график работы сил сопротивления.

3.Построить график работы движущих Aд Aд сил, считая момент

движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.

4.Построить график избыточных работ (кинетической энергии) по углу поворота кривошипа T T .

5.Определить приведенные моменты инерции звеньев для 12–13 положений механизма и построить график Iпр Iпр . Приведенный момент

инерции редуктора и других вращающихся звеньев принять 0,3 кг м2.

53

6. Построить график избыточных работ в функции приведенного момента инерции звеньев (диаграмма энергомасс) T T (Iпр ). С помощью

этой диаграммы определить момент инерции маховика, который должен быть посажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.

7.Определить основные размеры маховика.

8.Определить истинный закон изменения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без маховика.

Рис. Схема зубодолбежного станка с круглым долбяком

54

Параметр

Число зубьев зацепляющихся колес редуктора

Число ходов долбяка в минуту

Данные для проектирования стержневого механизма

Обозначение

z1 z2 z3 z3 z4 z5

nx

S, мм

α,

lBC

rH

yOC

lBC xOC

lBC

AS2 AB

Исходные данные к заданию № 1

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

20

18

19

22

20

18

19

21

22

22

35

36

38

44

38

40

41

42

46

35

90

90

95

110

96

98

101

105

114

112

75

85

80

76

74

78

82

80

72

76

25

28

27

26

24

25

28

26

25

25

25

29

26

24

26

28

26

28

22

26

186

169

173

171

174

157

165

170

167

166

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

65

60

65

70

62

52

68

58

72

20

18

16

15

14

17

18

16

15

19

1,3

1,35

1,25

1,15

1,4

1,1

1,05

1,2

1,25

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

1,1

1,3

1,35

1,2

1,25

1,15

1,05

1,1

1,15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,1

1,2

1,25

1,15

1,3

1,0

1,05

1,0

1,2

1,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

0,5

0,5

0,6

0,6

0,65

0,55

0,45

0,5

0,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

56

Параметр

Основные данные для проектирования кулачкового механизма

Основные данные для проектирования зубчатой передачи

Усилиерезания,Н

Веса звеньев стержневого механизма, H

Моменты инерции звеньев стержневого механизма, кг м2 Коэффициент неравномерности

хода

Обозначение

Закон движения толкателя

φуд + φдс + φпр φуд: φдс: φпр

l a/b

Модуль m, мм z6

z7

инструмента, С, мм

F

G1

G2

G3

G4

I1

I2

I3

Окончание таблицы

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

h

 

 

 

 

 

2h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2h

2

 

 

 

 

h

1

cos / уд

 

 

уд

 

S

 

 

 

2

 

 

 

h

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S =

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

S

2

 

1

 

уд

 

 

 

 

 

уд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

уд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

180

 

180

 

180

180

 

 

 

 

 

180

180

 

 

180

180

 

 

180

 

2: 5: 3

 

1: 3: 2

5: 3: 4

4: 2: 3

2: 4: 3

 

 

 

 

 

5: 2: 4

4: 3: 4

 

2: 1: 3

4: 3: 2

 

 

5: 1: 3

12

 

 

 

15

 

 

18

 

 

10

 

14

 

 

 

 

 

 

26

 

16

 

 

 

13

 

18

 

 

 

 

24

 

 

8

 

 

 

7

 

 

6

 

 

7

 

10

 

 

 

 

 

 

9

 

8

 

 

 

5

 

5

 

 

 

 

10

 

 

8

 

 

 

10

 

 

10

 

 

8

 

6

 

 

 

 

 

 

 

10

 

8

 

 

 

10

 

6

 

 

 

 

8

 

 

11

 

 

 

12

 

 

11

 

 

14

 

16

 

 

 

 

 

 

13

 

16

 

 

 

13

 

12

 

 

 

 

15

 

 

20

 

 

 

16

 

 

15

 

 

19

 

25

 

 

 

 

 

 

22

 

20

 

 

 

16

 

23

 

 

 

 

21

 

 

20

 

 

 

20

 

 

20

 

 

20

 

20

 

 

 

 

 

 

20

 

20

 

 

 

20

 

20

 

 

 

 

20

 

 

0,25

 

0,25

0,25

 

0,25

0,25

 

 

 

 

 

0,25

0,25

 

 

0,25

0,25

 

 

0,25

 

800

 

 

700

 

850

 

900

750

 

 

 

 

 

950

1000

 

 

1050

1100

 

 

850

 

50

 

 

 

80

 

 

100

 

120

140

 

 

 

 

 

80

 

60

 

 

 

80

 

90

 

 

 

 

120

 

100

 

 

120

 

140

 

150

170

 

 

 

 

 

110

80

 

 

 

130

160

 

 

180

 

180

 

 

200

 

240

 

260

340

 

 

 

 

 

220

160

 

 

280

300

 

 

320

 

450

 

 

600

 

550

 

650

750

 

 

 

 

 

450

650

 

 

580

660

 

 

480

 

0,5

 

 

0,6

 

0,7

 

0,8

0,9

 

 

 

 

 

0,5

0,4

 

 

0,6

0,5

 

 

 

0,7

 

0,8

 

 

1,0

 

1,6

 

1,4

1,2

 

 

 

 

 

1,4

1,0

 

 

1,2

1,6

 

 

 

0,8

 

1,5

 

 

2,0

 

2,2

 

2,4

2,1

 

 

 

 

 

2,7

1,8

 

 

2,2

2,0

 

 

 

2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

35

 

 

 

40

 

 

20

 

25

 

 

 

 

 

30

40

 

 

25

30

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ № 2

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование поперечно-строгального станка с качающейся кулисой

Содержание и последовательность выполнения проекта

I.Структурное и кинематическое исследование механизма

1.Произвести структурный анализ стержневого механизма (к заданию: рис. 1, 2; исходные данные приведены в таблице). Определить степень подвижности, класс и порядок структурных групп, входящих в механизм. Определить класс и порядок механизма.

2.Построить положения звеньев, соответствующие крайнему левому

икрайнему правому положению звена 5. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начальное.

3.Построить схему механизма в 12 положениях. Определить графически траекторию движения центра тяжести звена 4. Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата A1.

4.Определить с помощью планов скоростей и ускорений скорости в 12 положениях механизма и в 6 положениях ускорения всех характерных точек механизма, включая начало и конец рабочего хода.

5.Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещения, путь, скорость и ускорения рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. Графики пути и перемещения построить в одной системе координат.

6.Построить графики изменения угловой скорости и ускорения звена 4 по углу поворота кривошипа.

7.Построить годографы скорости и ускорения центра тяжести звена 3.

II.Профилирование кулачка

1.Построить в произвольном масштабе заданный график тангенциального ускорения коромысла и двукратным графическим интегрированием получить график перемещения коромысла.

2.Определить минимальный радиус кулачка, выбрав одностороннее или двухстороннее его вращение.

3.Построить теоретический и практический профили кулачка, выбрав радиус ролика.

4.Построить график изменения угла давления по углу поворота кулачка.

5.Максимальный угол давления взять в переделах 40 –45.

57

III.Проектирование зубчатой передачи

1.По заданной кинематической схеме зубчатого механизма и числу зубьев колес определить:

а) из каких простых механизмов состоит заданный механизм; б) общее передаточное отношение всего механизма; в) скорости вращения всех валов колес.

2.Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес zк и zш, предварительно рассчитав число зубьев zк. Применить неравносмещенное зацепление.

3.Построить участки профиля, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графоаналитически. Рассчитать и построить эпюры относительного скольжения профилей.

4.Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса zш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения и со смещением b1 x1m.

IV. Силовой расчет

1.В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе.

2.Проверить по рычагу Жуковского значение уравновешивающей силы, найденной методом планов сил. Расхождение в полученных результатах не должно превышать 2–3 %.

V.Расчет маховика

1.Рассчитать приведенный момент от силы сопротивления F для 12 положений механизма. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота ведущего звена механизма.

2.По графику приведенного момента построить графическим интегрированием графики работ сил полезного сопротивления и движущих сил, считая момент последних на валу машины постоянным для данного периода установившегося движения.

3.Построить диаграмму приращения кинетической энергии (избыточных работ) по углу поворота кривошипа.

4.Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график Iпр Iпр .

5.Построить диаграмму приращений кинетической энергии в функции приведенного момента инерции Iпр (диаграмма энергомасс). По этой

58

диаграмме определить момент инерции маховика, который должен быть насажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.

6.Определить основные размеры маховика.

7.Построить график изменения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без маховика.

Рис. 1. Схема механизма поперечно-строгального станка с качающейся кулисой

Рис. 2. Схема кулачкового механизма

59

Исходные данные к заданию № 2

Параметр

Обозна-

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

чение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

 

Число оборотов

n, об/мин

1470

2850

1460

1470

1460

1450

1460

975

930

930

двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число оборотов

n1, об/мин

300

300

250

270

240

200

210

180

160

150

кривошипа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lOA, м

0,08

0,06

0,07

0,09

0,10

0,12

0,14

0,08

0,02

0,02

 

 

 

lBD, м

0,40

0,45

0,48

0,50

0,52

0,54

0,60

0,65

0,50

0,50

Размеры звеньев

lBS3, м

0,15

0,15

0,15

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

lBC, м

0,10

0,10

0,10

0,10

0,12

0,12

0,12

0,12

0,10

0,12

рычажного меха-

lBS4, м

0,05

0,05

0,05

0,05

0,06

0,06

0,07

0,06

0,05

0,06

 

низма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lEC, м

0,03

0,03

0,04

0,04

0,04

0,05

0,04

0,04

0,03

0,04

 

 

 

 

 

 

lOD, м

0,15

0,18

0,20

0,18

0,22

0,23

0,25

0,25

0,20

0,20

 

 

 

a, м

0,22

0,25

0,27

0,29

0,27

0,27

0,30

0,33

0,28

0,25

 

 

 

z1

40

40

44

42

44

40

38

36

36

34

 

 

 

z2

20

21

20

22

22

25

20

20

19

19

 

 

 

z3

80

82

84

86

88

90

78

76

74

72

Основные данные

3

76

78

80

80

86

86

74

74

72

72

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для проектирова-

z4

25

25

25

25

29

29

25

25

23

22

ния зубчатой пе-

z5

26

28

30

30

28

28

24

24

26

28

 

редачи

zш

15

12

13

14

12

11

16

14

15

14

 

 

 

m, мм

10

12

15

10

12

20

8

15

10

12

 

 

 

,

20

20

20

20

20

20

20

20

20

20

 

 

 

С, мм

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

данныеОсновныедляпроектикулачковогорованиямеханизма

 

Закон

φдс

10

20

30

0

10

20

0

30

10

20

 

углы,

 

 

ускорений

aτ

k sin

2

k cos

2

k

 

k1 sin

2

 

 

коромысла

 

 

уд

 

уд

 

 

 

 

 

уд

 

 

Угол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

размаха ко-

Ψ,

60

50

40

30

20

30

40

50

60

40

 

 

ромысла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина

l, мм

150

140

130

120

120

140

160

130

160

150

 

 

коромысла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фазовые

φуд

100

90

80

70

60

60

70

80

90

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φпр

30

60

50

40

40

50

50

60

70

80

 

 

 

G1

10

8

12

8

10

12

15

12

10

12

Веса звеньев, H

G4

10

12

10

8

15

10

12

10

8

10

G3

15

20

25

30

20

15

20

18

20

25

 

 

 

 

 

 

G5

20

15

10

20

25

18

20

15

18

15

Моменты

IS

0,1

0,2

0,3

0,4

0,2

0,3

0,1

0,2

0,3

0,2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

инерции звеньев,

IS2

1,0

2,0

1,5

1,8

0,2

0,9

1,5

1,0

1,2

2,0

 

кг м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IS3

0,1

0,2

0,4

0,3

0,4

0,3

0,4

0,4

0,5

0,3

 

 

 

Усилие резания, H

F

800

600

700

800

900

1000

900

800

1100

1200

60