Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Проектирование и исследование механизмов упаковочного автомата Автомат предназначен для горизонтального и вертикального перемещения упаковочных изделий в автоматизированном технологическом комплексе. Коленчатый вал I приводится в движение от электродвигателя 13 через муфту 14, планетарный редуктор 15, прямозубую передачу (число зубьев колёс z16
, z17
) и цепную передачу 7, передаточное число которой равно единице. На коленчатом валу 1 установлен маховик 18. Рычажный шестизвенный кулисный механизм, предназначенный для горизонтального перемещения изделия И, состоит из кривошипа (коленчатого вала) 1, шатуна (кулисного камня) 2, кулисы 3, шатуна 4, и ползуна 6. При рабочем ходе механизма преодолевается сила трения F5
T
, между ползуном 5, перемещающим изделие И, и направляющими стойки 6 Во время вспомогательного хода (в.х.) ползуна 5 происходит вертикальное перемещение изделия И при помощи ползуна 12 на величину HL
. Ползун 12 через шатун 11 связан с толкателем 10 кулачкового механизма, состоящего из кулачка 8 и роликового толкателя 10. Допустимый угол давления в кулачковом механизме = 30°. Закон изменения ускорения толкателя в зависимости от угла поворота кулачка показан на рис. 126в. Исходные данные № п/п Наименование параметра Обозначения Единица СИ Числовое значение 1 Ход ползуна 5 H5
м 0,5 2 Ход ползуна 12 HL
м 0,05 3 Частота вращения кривошипа 1 n1
1/с 0,3 4 Коэффициент неравномерности вращения кривошипа 1 d - 1/24 5 Коэффициент изменения средней скорости ползуна 5 KV
- 1,6 6 Отношение смещения e направляющей ползуна 5 к длине кривошипа 1 le
=e/l1
- 1.15 7 Отношение длины шатуна 4 к длине кулисы 3 l43
=l4
/l3
- 0,25 8 Длина ползуна 5 в долях от его хода l5
=l5
/H5
- 4 9 Длина ползуна 12 в долях от его хода l12
=l12
/HL
- 2,5 10 Масса единицы длины ползуна 5 Ml
5
/l5
Кг/м 16 11 Масса единицы длины кулисы 3 Ml
3
/l3
Кг/м 6 12 Масса единицы длины ползуна 12 Ml
12
Кг/м 11 13 Масса изделия И mИ
кг 20 14 Коэффициент трения в направляющих ползуна 5 fT56
- 0,24 15 Момент инерции кривошипа (коленчатого вала) Кг*м2
0.06 16 Угловая координата (для силового расчёта механизма) j1
град 120 17 Число зубьев зубчатых колёс Z16
; Z17
- 12;18 18 Модуль зубчатых колёс m мм 4 19 Передаточное отношение редуктора 17 u - 55 20 Длина толкателя FM кулачкового механизма. lfm
м 0,35 Лист 1
. Проектирование эвольвентой зубчатой передачи.
1.1. Исходные данные и постановка задачи: Число зубьев: Модуль: Угол главного профиля: Угол наклона зубьев: Коэффициент радиального зазора: Коэффициент высоты зуба: Постановка задачи: · Рассчитать эвольвентную зубчатую передачу для коэффициентов · Обосновать выбор коэффициентов · Вычертить эвольвентное зубчатое зацепление и вычертить станочное зубчатое зацепление для 1.2. Алгоритм расчёта передачи: При расчете необходимо придерживаться следующего порядка: 1. Определить 2. Проверить заданные коэффициенты смещения. 3. Найти угол зацепления по где 4. Определить коэффициент воспринимаемого смещения 5. Подсчитать коэффициенты уравнительного смещения Коэффициенты уравнительного смещения при реечном исходном контуре – всегда величина положительная. 6. Вычислить радиусы делительных окружностей 7. Определить радиусы основных окружностей 8. Определить радиусы начальных окружностей 9. Найти межосевое расстояние Проверить 10. Определить радиусы окружностей вершин 11. Определить радиусы окружностей впадин 12. Найти высоту зуба 13. Проверить сделанный расчет по формулам 14. Определить толщину зубьев по дуге делительной окружности 15. Определить толщину зубьев по окружности вершин где 16. Сделать проверку на отсутствие заострения зуба, вычислив толщину зуба по окружности вершин 17. Определить коэффициент перекрытия для прямозубой передачи 18. Проверить достаточность полученного коэффициента перекрытия где Расчет выполнен на ПЭВМ, результаты расчета отражены в приложении. 1.3. Выбор коэффициента смещения · Условие отсутствия подреза: · Условие отсутствия заострения: · Достаточность коэффициента перекрытия: Равномерный износ:
1.4. Построение эвольвентного зубчатого зацепления
По вычисленным параметрам проектируемая зубчатая передача строится следующим образом: · Выбираем масштаб · Откладывается межосевое расстояние · Через полюс зацепления, касательно к основным окружностям колёс, проводиться линия зацепления колес. Точки касания Буквами Построение эвольвенты: 1. На основной окружности обоих колес откладывают от 10 до 20 одинаковых по длине отрезков, длину выбирают из промежутка от 10 до 20 мм. 2. Из получившихся точек проводятся касательные к основной окружности и на касательных откладываются отрезки длины, равной длине дуги окружности от первой касательной к текущей. Соединив точки, получаем эвольвенту. 3. По делительной окружности откладывается половина толщины зуба 4. Через линию пересечения эвольвенты и основной окружности проводим прямую параллельную оси зуба и сопрягаем её окружностью равной 0,4m с окружностью впадин. 5. Обводим контур зуба и отражаем его симметрично относительно оси зуба. Полученную заготовку поворачиваем на угловой шаг Аналогичные построения выполняем для другого колеса. Выполним графическую проверку коэффициента перекрытия: Графическое определение коэффициента перекрытия где 1.5. Построение станочного зацепления. 1. Откладываем от делительной окружности выбранное смещение 2. На расстоянии 3. Станочно-начальную прямую проводим касательно к делительной окружности в точке Р (полюс станочного зацепления). Проводим линию станочного зацепления NР через полюс станочного зацепления Р касательно к основной окружности в точке N. 4. Строим исходный производящий контур реечного инструмента так, чтобы ось симметрии впадины совпадала с вертикалью. Для этого от точки пересечения вертикали с делительной прямой откладываем влево по горизонтали отрезок в 0.25 шага, равный 5. Закругленный участок профиля строим как сопряжение прямолинейной части контура с прямой вершин или с прямой впадин окружностью радиусом rf
= 0.4m = 1.6. Симметрично относительно вертикали (линия симметрии впадин) cтроим профиль второго зуба исходного производящего контура, прямолинейный участок которого перпендикулярен к другой возможной линии зацепления: РK'. Расстояние между одноименными профилями зубьев исходного контура равно шагу 1.6. Выводы 1. Произведен расчет эвольвентного зубчатого зацепления, выбран коэффициент смещения 2. Построено эвольвентное зацепление в 3. Построено станочное зацепление. 1. Схема механизма – двухрядный планетарный редуктор со смешанным зацеплением. 2. все колеса имеют одинаковый модуль 3. передаточное отношение планетарного редуктора 4. число сателлитов планетарного редуктора 1) Подобрать числа зубьев, удовлетворяющие всем условиям для многосателлитных планетарных редукторов. 2) Начертить схему редуктора в масштабе, в 2-х проекциях. 3) Построить диаграммы распределения для угловых и линейных скоростей, оценив погрешность передаточного отношения. 1. Формула Виллиса. 2. Условие соосности: r1
+ r2
= r4
– r3.
3. Условие сборки: где К – число сателлитов, Р – целое число полных оборотов водила, N – любое отвлеченное целое число. Условие соседства: 1) Анализируем условие сборки получаем: Z1
должно быть кратно 3. 2) U1-H
= 1-U1-4
=1 + 10= Z1
=A(D-C)q=4q Z1
=B(D-C)q=8q Z1
=C(A+B)q=3q Z1
=D(A+B)q=15q q=9, Z1
=36; Z1
=72; Z1
=27; Z1
=135; 3) Проверяем условие соседства: 0,86 > 0.68 4) проверяем условие сборки 1. Расчет радиусов колес планетарного редуктора: где 2. Построение схемы планетарного редуктора в масштабе 3. Построение диаграммы распределения линейных скоростей Выберем масштаб линейной скорости Для построения распределения линейных скоростей на схеме редуктора отметим характерные точки: центра колёс и точки зацепления, вынесем их на вертикальную ось радиусов. Откладываем отрезок СС’. Строим линию распределения скоростей блока сателлитов – BA’. Строим OА’ - линия распределения скоростей 1 звена. Строим отрезок AA’ выражающий в масштабе 4. Построение диаграммы распределения угловых скоростей Выберем масштаб угловой скорости: Для построения плана угловых скоростей проводим горизонтальную линию угловых скоростей. На ней откладываем отрезок OAB
в масштабе Через точку AB
проводим линию, параллельную линии ОАВ
с диаграммы линейных скоростей. Точка пересечения с вертикальной осью, проходящей через т.О, является полюсом Р. Проводим из полюса лучи, параллельные линиям распределения скоростей до пересечения с осью. Отрезки OAB
, OC’, ОА’ выражают в масштабе Вычислим передаточное отношение построенного планетарного редуктора: В результате расчета подобраны числа зубьев колес планетарного редуктора Z1
=36; Z1
=72; Z1
=27; Z1
=135, удовлетворяющие условиям сборки, соосности и соседства. Был начерчен планетарный редуктор в масштабе, в 2-х проекциях в Передаточное отношение проверено графически Лист 3
. Динамическое исследование основного механизма.
3.1. Исходные данные и постановка задачи: № п/п Наименование параметра Обозначения Единица СИ Числовое значение 1 Ход ползуна 5 H5
м 0,5 2 Частота вращения кривошипа 1 n1
1/с 0,3 3 Коэффициент неравномерности вращения кривошипа 1 d - 1/24 4 Коэффициент изменения средней скорости ползуна 5 KV
- 1,6 5 Отношение смещения e направляющей ползуна 5 к длине кривошипа 1 le
=e/l1
- 1.15 6 Отношение длины шатуна 4 к длине кулисы 3 l43
=l4
/l3
- 0,25 7 Длина ползуна 5 в долях от его хода l5
=l5
/H5
- 4 8 Масса единицы длины ползуна 5 Ml
5
/l5
Кг/м 16 9 Масса единицы длины кулисы 3 Ml
3
/l3
Кг/м 6 10 Масса изделия И mИ
кг 20 11 Коэффициент трения в направляющих ползуна 5 fT
56
- 0,24 12 Момент инерции кривошипа (коленчатого вала) Кг*м2
0.06 Постановка задачи: Провести геометрический синтез механизма. Создать динамическую модель машинного агрегата Определить движущий момент, необходимый при установившемся режиме на холостом ходу. Получить закон движения главного вала машины Рассчитать маховик. 3.2. Геометрический синтез механизма 1) 2) 3) 4) 5) 6) Для построения механизма выбираем масштаб 3.3. Создание динамической модели Для того чтобы упростить определение закона движения сложной системы, реальный механизм заменяют динамической моделью. Модель представляет собой стойку и вращающееся звено, называемое звеном приведения, инерционность которого определяется суммарным приведенным моментом инерции В качестве начального звена механизма выбран кривошип 1. Таким образом, обобщенная координата для механизма Метод приведения сил основан на равенстве элементарных работ и мгновенных мощностей приведенного момента, приложенного к модели, и реальных сил – к реальному механизму. Для модели мощность Nмод
=Nмех
3.3.2 Определение суммарного приведенного момента инерции Метод приведения масс и моментов инерции основан на равенстве кинетической энергии звена приведения динамической модели и кинетической энергии реального механизма в каждый момент времени. Tмод
=Tмех
3.4 Передаточные функции Передаточные функции определяются из построения планов скоростей. План скоростей: План скоростей построим в вынужденном масштабе. Выберем величину отрезка Так как Скорость центров тяжести второго звена S
3
определятся методом подобия При построении плана скоростей скорость точки B1 будет направлена перпендикулярно звену А
B
, относительная скорость точки В2
будет направлена по 3 звену, скорость переносного движения точки В2
будет направлена перпендикулярно звену СВ,
также направлена и скорость точки D. Скорость точки Е направлена по оси OX Таким образом, для нахождения передаточной функции Для плана скоростей в каждом положении механизма замеряем отрезок Таблица 4 Значения передаточных функций. Передаточная функция Положения механизма 0 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 10' 10 11 -0.387 -0.242 -0.049 0 0.077 0.139 0.172 0.185 0.176 0.14 0.062 0 -0.042 -0.242 0.549 0.355 0.067 0 0.112 0.205 0.249 0.262 0.249 0.205 0.112 0 0.067 0.355 Рассчитаем силы полезного сопротивления: На рабочем ходу: звено 5 двигается вместе с изделием, значит На холостом ходу: Рассчитаем Остальные значения Таблица 5 Значения приведённых моментов. Приведённый момент Положения механизма 0 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 10' 10 11 -29.749 -18.572 -3.76 0 -9.593 -17.427 -21.414 -23.033 -21.998 -17.429 -7.79 0 -3.235 -18.618 Далее строим график изменения момента Выбираем масштаб Вычислим масштаб 3.6 Построение графика работ. Проинтегрируем график где В данном случае приведенный момент Погрешность: Сложим график работ движущей силы 3.7 Определение приведенного момента инерции второй группы звеньев Подсчитаем значение Значения Таблица 6 Значения моментов инерции. Момент инерции Положения механизма 0 1 2 2' 3 4 5 6 7 8 9 10 10' 11 I3 0.21 0.087 0.003 0 0.009 0.029 0.043 0.048 0.043 0.029 0.009 0.003 0 0.087 I5 5.102 1.988 0.082 0 0.2 0.663 1.001 1.158 1.056 0.663 0.132 0.06 0 1.998 I_IIгр 5.312 2.076 0.085 0 0.21 0.692 1.044 1.206 1.099 0.692 0.141 0.063 0 2.086 По данным таблицы строим график График Закон изменения 3.8 Построение приближенного графика Известно, что Полученная кривая На кривой 3.9 Определение закона движения начального звена механизма Максимальному значению Определим погрешность 3.10 Геометрический расчет маховика. Определим момент инерции дополнительной маховой массы предположим что Чертим маховик в масштабе Вывод: · Провели геометрический синтез механизма, определили: · Создали динамическую модель, с параметрами: · Подобраны размеры маховика: · Создан закон движения ω(φ) Определим угловую скорость и ускорение, при φ=60О
: ω1= ωср+Δy/μω=1.88+1.018 /89.98= 1,891 c-1
ε1= ω1*tgψ*μφ/μω=1.891*tg(18.63)*19.1/89.98= 0,135c-2
|