Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Учреждение образования ‹‹БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ››
Факультет ‹‹ХТиТ ›› Кафедра ‹‹ТМ ›› Специальность «1-36 07 01» Специализация ‹‹МиОПСМ» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КУРСОВОГО ПРОЕКТА
по дисциплине ‹‹ Теория механизмов и машин ››
Тема : ”Вертикальный пресс”
Исполнитель студент 3 курса группы 3А Вареник Ю.А. Руководитель Ласовский Р.Н. Курсовой проект защищен с оценкой Руководитель Ласовский Р.Н. Минск 2007 Содержание
Введение 1 Динамический синтез рычажного механизма 1.7 Расчет приведенных моментов сил 1.10 Определение закона движения звена приведения 2 Динамический анализ рычажного механизма 3 Синтез зубчатого зацепления 3.2 Геометрический синтез планетарного механизма 4 Синтез кулачкового механизма Заключение Список использованных источников -проектирование структурной и кинематической схемы рычажного механизма по заданным основным и дополнительным условиям -анализу режима движения механизма при действии заданных сил -учет сил трения в кинематических парах и определение коэффициента полезного действия -проектирование зубчатых рядовых и планетарных механизмов -расчет оптимальной геометрии зубчатых зацеплений выходного звена -определение мощности и выбор типа движения. Задание на курсовое проектирование содержит название темы проекта, краткое описание назначения машины или прибора и функции их исполнительных органов и элементов, схемы согласованности перемещений исполнительных органов, исходные данные. Реферат
ГЛАВНЫЙ ВЕКТОР СИЛ ИНЕРЦИИ, ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ, КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ, МАХОВИК, ОСЬ ВРАЩЕНИЯ, ПРИВЕДЕННЫЙ МОМЕНТ ИНЕРЦИИ, РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ, СИНТЕЗ МЕХАНИЗМА, СХЕМА УГЛА ДАВЛЕНИЯ, ЭВОЛЬВЕНТНОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ В данной пояснительной записке содержится динамический синтез рычажного механизма (определение кинематических передаточных функций скорости выходного и промежуточных звеньев, определение закона движения входного звена механизма под действием сил). Силовой анализ рычажного механизма (определение сил в кинематических парах механизма с учетом геометрии масс звеньев и их ускоренного движения). Синтез зубчатого механизма, который включает в себя расчет геометрии зацепления, и синтез планетарных и волновых зубчатых механизмов. Синтез кулачкового механизма (разработка циклограмм и тактограмм системы механизмов). Графическая часть включает: – динамический синтез рычажного механизма – 1 лист А1; –силовой анализ рычажного механизма – 1 лист А1; – синтез зубчатых механизмов –1 лист А1;
–синтез кулачкового механизма –1 лист А1.
1
Динамический синтез рычажного механизма
Пресс: Процесс работы пресса осуществляется за период одного оборота кривошипа. Принципы работы вертикального пресса. Вертикальный пресс предназначен для получения изделий методом прессовки. Движение от электродвигателя передается кривошипу через планетарный редуктор и зубчатую передачу. Преобразование вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня осуществляется шестизвенным рычажным кулисным механизмом, состоящим из кривошипа, шатуна, качающейся кулисы, кулисной тарелки, ползуна (поршня).. Смазывание механизмов пресса осуществляется плунжерным масляным насосом кулачкового типа. Кулачек закрепленный на одном валу с зубчатым колесом приводит в движение толкатель. Равномерное движение обеспечивает маховик. Задачей динамического синтеза является определение постоянной определяющей составляющей Задачей динамического анализа является определение закона движения звена приведения в виде Перечень звеньев механизма: 1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – ползун. Перечень кинематических пар: 0–1 – кинематическая пара 5-го класса, вращающаяся; 1–2 – кинематическая пара 5-го класса, вращающаяся; 2–3 – кинематическая пара 5-го класса, вращающаяся; 3–0 – кинематическая пара 5-го класса, поступательная; Проведем структурный анализ механизма (рис 2.1) и установим класс заданного механизма. Число звеньев В
ходное звено 1 и стойка 0 образовывают механизм первого класса. Звенья 2 и 3 – группу Асура 2-го класса 2-го порядка 2-го вида. Данный механизм относится ко второму классу. Структурная формула механизма будет иметь вид: Рисунок 1.1 – структурный анализ механизма Определение недостающих размеров Определение длинны l1
и l2
, которые находятся из следующего равенства: получаем где ε – Отношение эксцентриситета к длине кривошипа. Рисунок 1.2 При графическом методе на чертеже изображаются звенья механизма в виде отрезков определенной длинны (в миллиметрах), соответствующих длине звеньев в ед. СИ, и кинематические пары связывающие звенья между собой в виде условных обозначений. Для построения планов положения механизма выбираем масштабный коэффициент длины: Длины отрезков на чертеже: Основная система координат XOY связана со стойкой, а ее начало совпадает с осью вращения А входного звена 1. Обобщенной координатой φ1
механизма является угол поворота входного начального звена 1. Угол поворота считается положительным при отсчете от отрицательного направления оси ОХ по часовой стрелке, отрицательным – против часовой стрелки. Траекторию точки В звена 1 (окружность) делим на 12 равных частей. Необходимо построить планы аналогов скоростей для 12 положений механизма и определить длины отрезков, изображающих аналоги скоростей на планах. Для построения планов скоростей воспользуемся векторными уравнениями. Скорость точки В (кривошипа): Масштабный коэффициент плана скоростей: При построении планов аналогов скоростей длина отрезка pb будет равна: Для построения аналогов скорости точки С составим векторное уравнение и решим его графически: Строим аналог скорости центра масс – точки На планах аналогов скоростей измеряем длины соответствующих векторов. Полученные значения заносим в таблицу 1.1. Таблица 1.1. Найдем массы кривошипа, шатуна, поршня: Определим величины приведенных моментов инерции для всех положений механизма и занесем полученные результаты в таблицу 1.2 Таблица 1.2 Значение силы сопротивления найдем из индикаторной диаграммы. Рассчитаем силы сопротивления для 14 положений механизма, полученные данные занесем в таблицу 1.3: Таблица 1.3 1.
7
Расчет приведенных моментов сил
Определим приведенный к валу кривошипа момент Подставляя вместо скоростей отрезки, изображающие соответствующие скорости на планах скоростей, получим: где При этом знак «+»будем ставить перед силами веса и силами сопротивлений тогда, когда эта сила является силой сопротивления; знак «-» перед движущими силами. Определим значения Таблица 1.4 Методом графического интегрирования диаграммы приведенных моментов сил с полюсным расстоянием Диаграмма работ движущих сил В соответствии с выражением Диаграмму Виттенбауэра строим при помощи диаграмм избыточных работ По заданному коэффициенту неравномерности вращения кривошипа и средней угловой скорости определяем углы На диаграмме Момент инерции маховика находим по формуле: Угловая скорость где На основании диаграммы Виттенбауэра: Результаты определения Для положения 0: Таблица 1.5 Определим среднюю угловую скорость: Определим погрешность вычислений.
2
Динамический анализ рычажного механизма
Задание внешних сил, действующих на звенья механизма, позволяет найти закон движения начального звена в виде зависимостей ω1
(t) и ε1
(t). Следовательно, при силовом расчете механизмов законы движения начального звена и всех остальных подвижных звеньев механизма считаются заданными. Угловые ускорения звеньев и линейные ускорения центров масс, определяющие силы инерции звеньев при их движении, могут быть найдены методами кинематического анализа: с использованием аналитических, графических или численных методов исследования. Знание сил в кинематических парах необходимо для расчетов на прочность, жесткость, износостойкость, надежность, для выбора типа и размеров подшипников, определения коэффициента полезного действия и др. Решение задач динамического анализа механизма основано на принципе Даламбера. Найдем угловое ускорение: Угловое ускорение где производная Для положения 13: где где Расхождение угловых ускорений составляет: Для расчетов принимаем среднее значение: Используем графический метод построения планов скоростей и ускорений. Определяем скорость точки В: Принимаем масштабный коэффициент Определяем скорость точки С: где Определяем ускорение точки В: где Принимаем масштабный коэффициент Определяем ускорение точки С: где По свойству подобия находим точку S2
: Из плана ускорений находим: Определяем силы и моменты сил инерции: Силы инерции направлены противоположено ускорениям центров масс, а моменты сил инерции – противоположено угловым ускорениям звеньев. Отделяем от механизма статически определимую структурную группу (2,3). В точке С приложена реакция Принимаем масштабный коэффициент Из плана сил находим: Рассматриваем кривошип 1. В точке В приложена известная реакция со стороны звена 2: Оценка точности расчетов Находим относительную погрешность 3
Синтез зубчатого зацепления
Исходные данные для открытой зубчатой передачи: Минимальное число зубьев: Коэффициенты смещения Выбираем из таблиц коэффициенты смещения По таблице эвольвентных функций находим
Радиусы основных окружностей
: Коэффициенты воспринимаемого смещения: Межосевое расстояние передачи. Радиусы окружностей впадин. Радиусы окружностей вершин: Высота зубьев колес: Окружной делительный шаг: Угловой шаг. Толщины зубьев по окружности вершин: Толщины зубьев по дуге делительной окружности: Толщины зубьев по основным окружностям: Толщины зубьев по начальным окружностям: Радиусы кривизны эвольвент в нижних точках активных профилей: Радиусы кривизны эвольвент в граничных точках активных профилей: Коэффициент перекрытия: Проверка подрезания зубьев: Т.к. Проверка отсутствия интерференции зубьев: Проверка плавности работы передачи: Проверка заострения зубьев: Т.к. При вычерчивании картины зацепления профилей используют длину шага между зубьями по делительным окружностям, равную В точках Пользуясь схемой передачи, вычерченной в масштабе длин, измеряют длины отрезков и рассчитывают коэффициенты перекрытия Чертеж зацепления построен в масштабе 3.2 Геометрический синтез планетарного механизма
По заданному передаточному отношению Используем формулу Виллиса: Из условия соосности колес Принимаем Условие сборки: Условие соседства сателлитов: Радиусы делительных окружностей: Чертеж планетарного механизма зацепления построен в масштабе Задачами синтеза кулачкового механизма являются: 1. Определение основных размеров механизма из условия ограниченности угла давления 2. Построение профиля кулачка, обеспечивающего заданный закон движения толкателя. Фазовые углы поворота кулачка:
№3 удаление - №1 возвращение – Выбираем масштабы: Данные, полученные в результате вычислений, занесем в таблицу 4.1. Таблица 4.1 Фаза удаления Фаза возвращения. Определим основные размеры Ro
и е кулачкового механизма по условию ограничения угла давления только на фазе удаления, так как высшая пара имеет силовое замыкание. Значения находим из диаграммы. Выбираем масштабный коэффициент: (1.5:1) по полученным значениям Ri
и αi
строим центровой профиль кулачка. Для этого в масштабе проводим окружность радиусами е=29,25 мм; Ro
=68,1 мм. Касательно к окружности радиусом е слева проводим линию движения толкателя уу. Соединив точку пересечения направляющей уу с окружностью радиусом R0
(точка В0
) с центром вращения кулачка (О1
), соответствующий началу удаления. От этого радиуса в направлении, противоположном вращению кулачка, отложим полярные углы αi
, на сторонах которых в масштабе отложим радиусы-векторы Ri
. Соединив плавной кривой, концы радиус-векторов, получим центровой профиль кулачка. Действительный профиль кулачка найдем как эквидистантою кривую, отстоящего от центрового профиля на расстоянии, равном радиусу ролика. Примем радиус ролика r=27мм. Для расчета выбираем фазу возвращения, так как на этой фазе аналог ускорения толкателя имеет большее значение, чем на фазе удаления. Для закона изменения ускорения: Предварительное натяжение: Предварительное натяжение пружины: Сила инерции толкателя: Из графика Жесткость вычисляем по формуле: В результате выполнения курсовой работы мы закрепили и обобщили знания и навыки, полученные при изучении дисциплины, научились применять на практике теорию курса (кинематику, динамику, синтез эвольвентного зацепления и синтез кулачкового механизма). Выполняя курсовой проект по теории машин и механизмов, овладел навыками использования общих методов проектирования и исследования механизмов. Также овладел методами определения кинематических параметров механизмов, оценки сил, что действуют на отдельные звенья механизма, научился творчески оценивать сконструированный механизм с точки зрения его назначения – обеспечивать необходимые параметры движения звена. Список использованных источников
1. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. - М.: Высшая школа, 1986. 2. Попов С.А., Тимофеев Г.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. - М.: Высшая школа, 1999. 3. Марголин Ш.Ф. Теория механизмов и машин. - Мин.: Высшая школа, 1968. 4. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. / Под ред. Девойно Г.Н. - Мин.: Высшая школа, 1986.
|