Анализ и синтез механизмов поперечно-строгального станка

Кинематический анализ рычажного механизма в перманентном движении методом планов и методом диаграмм. Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма, его силовой анализ методом кинетостатики. План зацепления зубчатых колес.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Содержание

Задание на курсовую работу

1. Кинематический и силовой анализ механизма

1.1 Структурный анализ рычажного механизма

1.2 Построение совмещенных планов положений механизма 5

1.3 Кинематический анализ передаточного механизма

1.4 Построение плана скоростей механизма. Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма

1.5 Построение плана ускорений механизма. Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма

1.6 Построение кинематических диаграмм выходного звена

1.7 Силовой анализ механизма

2. Синтез зубчатой передачи

2.1 Геометрический расчет зубчатой передачи

2.2 Построение плана зацепления зубчатых колес

2.3 Проверка правильности графических построений

Список использованной литературы

рычажный механизм кинематический силовой



Задание на курсовую работу

Рычажный механизм поперечно-строгального станка

Основные размеры: lAB = 0.11 м; lBC = 0.58 м; lCD = 0.29 м; lAD = 0.6 м; y = 0.64 м.

Массы звеньев: m1 = 12 кг; m2 = 50 кг; m3 = 38 кг; m5 = 96 кг.

Моменты инерции звеньев: IS1 = 0.35 кг·м2; IS2 = 1.5 кг·м2; IS3 = 1.25 кг·м2.

Сила сопротивления резанию: Pрх = 6800 Н.

Расчетное положение: 3.

Размещено на

Размещено на

Привод станка



1. Кинематический и силовой анализ механизма

Цель работы: провести кинематический анализ рычажного механизма в перманентном движении методом планов и методом диаграмм; выполнить силовой анализ рычажного механизма методом кинетостатики.

1.1 Структурный анализ рычажного механизма

Заданный рычажный механизм содержит стойку и 5 подвижных звеньев, образующих 7 низших кинематических пар

().

Рассчитаем степень свободы механизма по формуле Чебышева:

.

Число степеней свободы механизма равно числу входных звеньев, следовательно, механизм имеет работоспособную структуру.

Производим разложение механизма на структурные группы.

Сначала выделяем группу Ассура 4-5 (рис. 1 а).

Рис. 1. Структурный анализ рычажного механизма



Проверим ее степень свободы:

.

Группа состоит из двух звеньев и, следовательно, относится ко II классу, 2 порядку.

Оставшийся механизм показан на рис. 1 б. Проверяем его работоспособность:

.

Выделяем группу Ассура 2-3 (рис. 1 в) и проверим ее степень свободы:

.

Группа также состоит из двух звеньев и относится ко II классу, 2 порядку.

После выделения этой группы Ассура остается первичный механизм, относящийся к I классу (рис. 1 г).

Таким образом, заданный рычажный механизм состоит из первичного механизма I класса и двух последовательно присоединенных групп Ассура II класса.

Заданный рычажный механизм относится ко II классу.

Составим формулу строения механизма:

I (1) > II (2, 3) > II (4, 5).



1.2 Построение совмещенных планов положений механизма

Для построения планов положений механизма принимаем масштабный коэффициент .

С учетом этого находим размеры звеньев механизма на чертеже:

[мм];

[мм];

[мм];

[мм];

[мм].

[мм]

Сначала на чертежном листе строим планы крайних положений механизма, в которых выходное звено 5 имеет останов. Крайнее положение, предшествующее началу рабочего хода звена 5, принимаем за начальное (нулевое). От нулевого положения делим окружность движения точки B кривошипа на 12 равных частей и нумеруем положения точки B по ходу вращения кривошипа. Затем методом засечек строим в тонких линиях звенья механизма для каждого из 12-ти положений кривошипа. Обводим жирными линиями звенья механизма в расчетном положении (в данном случае во 2-ом положении), условно изображая все кинематические пары. Центры тяжести звеньев S1, S3, S5 обозначаем только в расчетном 2-ом положении. Траекторию движения центра тяжести S3 показываем пунктирной линией.

С чертежа определяем ход (максимальное перемещение) звена 5:

[мм]; [м].

Вылет резца:

[мм]; [м].

Расстояние от точки F звена 5 до центра тяжести S5:

[мм]; [м].

Пользуясь разметкой перемещения точки F, строим диаграмму изменения силы сопротивления для рабочего хода. По оси ординат диаграммы принимаем масштабный коэффициент [Н/мм].

В процессе движения механизма изменяется расстояние от точки C до точки B, значение которого будет использовано в дальнейших расчетах. Поэтому для удобства сведем в таблицу 1.1 значения переменной длины , измеренные с чертежа, переводя их в натуральную величину .

Таблица 1.1. Значения переменного расстояния CB

Положение	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
, мм	157,9	184,7	205,8	217,9	219,2	209,7	190,6	164,7	137,4	117,4	114,9	131,4
, м	0,474	0,554	0,617	0,654	0,658	0,629	0,572	0,494	0,412	0,352	0,344	0,394



1.3 Кинематический анализ передаточного механизма

Передаточный механизм привода поперечно-строгального станка представляет собой пятиступенчатый зубчатый редуктор. Определим общее передаточное отношение редуктора как произведение передаточных отношений его отдельных ступеней:

Определим частоту вращения выходного вала редуктора:

[об/мин].

Следовательно, и входное звено (кривошип 1) рычажного механизма вращается с частотой n1 = 35 об/мин.

1.4 Построение плана скоростей механизма. Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма

Рассмотрим расчетное (2-е) положение механизма.

Кинематика механизма исследуется в перманентном движении, поэтому угловую скорость кривошипа щ1 считаем постоянной.

Точки A, S1 и C неподвижны, поэтому скорости .

Определяем угловую скорость вращения кривошипа 1 по формуле:

[с-1].

Определяем линейную скорость точки B1 кривошипа 1:

[м/с].

Для построения плана скоростей принимаем масштабный коэффициент . Тогда длина отрезка , изображающего скорость на чертеже, будет равна:

[мм].

Очевидно, что .

Угловую скорость звена 2 определим по формуле:

[с-1].

Для определения скорости точки С звена 3 составим два векторных уравнения:

Решаем их графически, проводя на плане скоростей линии относительных скоростей и до их пересечения в точке с. Затем из плана скоростей находим значения скоростей:



[м/с];

[м/с].

Угловую скорость кулисы 3 определим по формуле:

[с-1].

Направление угловой скорости звена 3 определяется направлением относительной скорости .

Для определения скорости точки E звена 3 составим векторное уравнение:

[м/с].

[мм.].

Для определения скорости точки E5 звена 5 составим два векторных уравнения:

Решаем их графически, проводя на плане скоростей линии относительных скоростей и до их пересечения в точке e5. Затем из плана скоростей находим значения скоростей:



[м/с];

[м/с].

Звено 5 совершает прямолинейное поступательное движение, следовательно, .