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

ЗАДАНИЕ № 3

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма строгального станка с вращающейся 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.

2.Построить положения звеньев, соответствующие крайнему левому и крайнему 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.С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 6 положениях – ускорения всех характерных точек механизма.

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 угловой скорости и углового ускорения звена 3 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°.

61

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 цилиндриче-

ских зубчатых колес zк и zш, предварительно рассчитав число зубьев zк. Применить неравносмещенное зацепление.

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

ипостроить 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 уравновешивающую силу, найденную методом планов сил. Расхождение в полученных результатах не должно превышать 2–3 %.

V.Расчет маховика

1.Подсчитать 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 диа-

62

грамме определить момент инерции маховика, который должен быть насажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины. Коэффициент взять в пределах 0,08–0,1.

6.Определить основные размеры маховика.

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

Рис. 1. Схема механизма строгального станка с вращающейся кулисой

Рис. 2. Схема кулачкового механизма

63

Исходные данные к заданию № 3

64

ЗАДАНИЕ № 4

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма долбежного станка с качающейся кулисой

Кинематическая схема

Ползун 5, на котором закреплен резец, имеет возвратно-поступательное движение (рисунок к заданию). При движении ползуна вниз резцом снимается стружка (рабочий ход). Ползун получает движение от электродвигателя через зубчатый редуктор, включающий в себя коробку скоростей.

Укрепленный на одном валу с колесом z10 и кривошипом 1 цилиндрический кулачок периодически поворачивает храповое колесо, приводящее в движение ходовой винт подачи (на чертеже не показан).

Механизм подачи работает в течение 70 % времени обратного (холостого) хода ползуна, чему соответствует φуд кулачка, оставаясь неподвижным в течение 15 % времени холостого хода в его начале (φб.с.) и 15 % времени в конце холостого хода (φдс). Отвод собачки храпового механизма в исходное положение осуществляется за время всего рабочего хода ползуна (φпр). Исходные данные к заданию приведены в таблице.

Содержание и последовательность выполнения проекта

I.Структурное и кинематическое исследование механизма

1.Произвести структурный анализ стержневого механизма привода ползуна, состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4 и 5.

2.Определить недостающие размеры. Учесть, что в среднем положении кулисы коромысло (плечо lBC) должно быть горизонтально. Выбрать размеры XBD так, чтобы угловые отклонения шатуна 4 по вертикали были наименьшими. Длину шатуна lCD принять равной 0,5lBC.

3.Построить положения звеньев, соответствующие крайнему верхнему

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

4.Построить схему механизма в 12 положениях. Определить графически траекторию движения центра тяжести звена 4. Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата А1.

5.С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 6 положениях ускорения всех характерных точек механизма.

65

6.Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещение, путь, скорость и ускорение рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. Графики 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.

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

8.Построить годографы скорости и ускорения центра тяжести звена 4. II. Профилирование кулачка

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

2.По заданной кинематической схеме и графику перемещения конца рычага построить развертку профиля цилиндрического кулачка.

3.Построить график углов давления и выявить наибольшее значение угла давления.

4.Для изготовления кулачка дать на чертеже прямоугольные координаты 8–16 точек развертки профиля цилиндрического кулачка на фазе удаления φуд. Координаты, полученные графическим способом, сравнить с аналитически полученными. Радиус ролика принять rp 20 30 мм.

III.Проектирование зубчатой передачи

1.По заданному числу оборотов кривошипа и электродвигателя по-

добрать число зубьев шестерен z3 и z4 для коробки скоростей согласно схеме.

2.Рассчитать и построить неравносмещенное внешнее цилиндрическое зацепление колес zк и zш.

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

ипостроить эпюры относительного скольжения профилей.

4.Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса zш в зацеп-

лении с инструментальной рейкой без смещения и со смещением b1 x1m.

66

IV. Силовой расчет

1.В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающую силу на кривошипе. Вращение кривошипа считать равномерным.

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

шать 2–3 %.

V.Расчет маховика

1.Определить приведенный момент к кривошипу от силы сопротивления (силы резания) с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота кривоши-

па (Мпр Мпр ( )).

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

3.Построить график работы движущих сил, считая момент движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.

4.Построить график избыточных работ (кинетической энергии) по углу поворота кривошипа (∆Т = ∆Т (φ)).

5.Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график (Iпр Iпр ( )).

6.Построить диаграмму избыточных работ ∆Т в функции приведенного момента инерции Iпр (диаграмма энергомасс). С помощью этой диаграммы определить момент инерции маховика, который должен быть насажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности δ хода машины.

7.Определить основные размеры маховика.

8.Определить потребную мощность электродвигателя привода машины, если коэффициент полезного действия принять 0,6–0,8.

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

67

Окончание таблицы

69

ЗАДАНИЕ № 5

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма долбежного станка с вращающейся кулисой

Кинематическая схема

Вал кривошипа ОА (рисунок к заданию; исходные данные приведены в таблице) получает заданное число оборотов n от электродвигателя через редуктор. Колесо с z 100, являющееся одновременно кривошипом, несет палец кулисного камня и приводит во вращение кулису и сидящий на одном валу с ней кривошип радиуса RBC . Кривошип RBC и кулиса расположены на

двух концах одного вала под углом 90 друг к другу и имеют общую ось вращения, смещенную от оси зубчатого колеса z 100 на величину YВО .

Посредством шатуна длины lCD кривошип приводит в движение ползун с заданным числом двойных ходов n1 в минуту. За 80 % рабочего хода (вниз) к ползуну приложено усилие резания F (ход резания).

Кулачок, выполненный в виде паза, прорезанного в торце зубчатого колеса z 100, осуществляет качание коромысла ЕК и через него – поворот храпового колеса, приводящего в движение ходовой винт подачи стола (на схеме не показан). Механизм подачи работает в течение 75 % времени обратного холостого хода (чему соответствует φуд), оставаясь неподвижным 10 % времени с начала холостого хода (φб.с.) и 15 % в конце его (φд.с.). Отвод собачки в исходное положение осуществляется за время всего прямого (рабочего) хода ползуна (долбяка) (φпр).

Содержание и последовательность выполнения проекта

I.Структурное и кинематическое исследование механизма

1.Произвести структурный анализ стержневого механизма привода ползуна (долбяка), состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4, 5.

2.По заданному значению хода ползуна определить длину кривошипа lСВ

икоэффициент скорости хода k.

3.Построить положения звеньев, соответствующие крайнему верхнему положению ползуна 5. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов в качестве начального.

70