Расчет долбежного станка

Схема узлов и описание назначения долбежного станка. Определение закона движения и расчет длин звеньев механизма. Выбор динамической модели станочного механизма и обоснование момента инерции дополнительных маховых масс. Построение графика ударной силы.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 26.10.2012
Размер файла 504,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: «Расчет долбежного станка»

Содержание

1. Техническое задание. Назначение и принцип работы

2. Исходные данные

3. Определение закона движения

4. Определение длин звеньев механизма

5. Выбор динамической модели механизма и вывод формул приведения

6. Построение графиков А, Ад, Aс.

7. Расчет аналогов скоростей и ускорений

8. Силовой расчет основного рычажного механизма

1. Техническое задание. Назначение и принцип работы

Долбежный станок предназначен для долбления пазов и внутренних канавок в отверстиях деталей, а также для строгания вертикально расположенных поверхностей.

Станок имеет следующие основные узлы: станину, ползун с резцовой головкой, стол, электродвигатель, коробку скоростей и передаточные механизмы.

Резание металла осуществляется резцом, закрепленным в резцовой головке, при его возвратно-поступательном движении в вертикальном направлении, Для движения используется шестизвенный кривошипно-кулисный механизм с качающейся кулисой, состоящий из кривошипа 1, камня 2, кулисы 3, поводка 4, и ползуна 5.

Ход ползуна Н выбирается в зависимости от длины 1Д обрабатываемой поверхности с учетом перебегов 1П в начале и конце рабочего хода. Длина хода ползуна может изменяться при наладке станка для обработки конкретных деталей. Средняя скорость резания vpeз (скорость поступательного движения при рабочем ходе ползуна) выбирается в зависимости от условий обработки и обеспечивается при помощи привода, состоящего из электродвигателя, ременной передачи, рис. 1. коробки скоростей, зубчатой передачи и кулисного механизма. Подача охлаждающей жидкости в зону резания обеспечивается при помощи шестереночного насоса и системы трубопроводов.

Во время перебега в конце холостого и начале рабочего ходов осуществляется перемещение стола на величину подачи с помощью ходового винта. Поворот винта производится посредством храпового механизма, состоящего из колеса 9, рычага 8 с собачкой 10, тяги 7 и толкателя 6. Поворот толкателя 6 осуществляется от дискового кулачка, закрепленного на одном валу с кривошипом. Регулирование подачи стола производится путем изменения длины рычага MN, что позволяет изменять количество зубьев, захватываемых собачкой и, следовательно, обеспечить поворот ходового винта на требуемый угол.

закон звено инерция механизм станок

2. Исходные данные

Таблица 1.1

№ п/п

Параметр

Обозначение

Числ. знач.

Размер

1

Длина детали

lд

0,17

м

2

Длина перебега резца

lп

0,015

м

3

Скорость резания

vрез

0,33

м/мин

4

Коэффициент изменения скорости ползуна

Kv

1,8

-

5

Число оборотов электродвигателя

nд

23,7

об/c

6

Межосевое расстояние в кривошипно-кулисном механизме

loc

0,15

м

7

Конструктивный угол кулисы

0,61

рад

8

Сила резания

Рс5

1600

Н

9

Вес ползуна

G5

450

Н

10

Вес кулисы

G3

220

Н

11

Момент инерции кулисы относительно оси С

I3C

1,3

кгм2

12

Соотношение между размерами звеньев ED и DC

=ED/DC

0,4

-

13

Вылет резца

lp

0,10

M

14

Коэффициент неравномерности вращения кривошипа

0,035

-

15

Маховой момент ротора электродвигателя

GDM2

0,0375

кгм2

16

Маховой момент зубчатых механизмов и шкивов, приведенный к валу кривошипа О

GD2

8,75

кгм2

17

Угловая координата кривошипа для силового расчета

1

2,5

рад

18

Угол поворота толкателя

в

0,33

рад

19

Длина толкателя

lbm

0,10

м

20

Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме

доп

0,67

рад

21

Соотношение между ускорениями толкателя

= а12

3

-

22

Числа зубьев в передаче 1,2

z1

z2

11

15

23

Модуль колес z1 и z2

z2

т

2,5

мм

24

Параметры исходного контура реечного инструмента

0

н

с

0,33

1

0,25

рад

3. Определение закона движения

Требуется установить закон движения механизма под действием заданных сил при установившемся движении (построить графики 1 и 1) и при этом ограничить колебания угловой скорости кривошипа (=0,035).

4. Определение длин звеньев механизма

Кривошипно-кулисный механизм используется для преобразования вращательного движения кривошипа в качательное движение кулисы и наоборот. Требуется установить закон движения механизма под действием заданных сил при установившемся движении (построить графики 1 и 1) и при этом ограничить колебания угловой скорости кривошипа (=0,035).

Дано: длина детали lд, длина перебега резца lП, коэффициент изменения скорости ползуна Kv, межосевое расстояние в кривошипно-кулисном механизме lос, конструктивный угол кулисы р, соотношение между размерами звеньев ED и DC .

По заданному коэффициенту изменения скорости вычисляется угол перебега 9:

В прямоугольном треугольнике СОА" с прямым углом А" необходимо найти катет ОА":

Найдем длину хода:

H= 1Д+21Л = 0.2мВ прямоугольном треугольнике CD"N с прямым углом N необходимо найти гепотенузу D"C:

Длину звена ED найдем из соотношения:

Результаты вычислений приведены в таблице 1.2

Таблица 1.2

1

Длина кривошипа 1

ioa

0.065

м

2

Длина DC

idc

0.23

м

3

Длина поводка 4

ied

0.09

м

Масштаб схемы механизма на листе 1: (?=300 мм/м)

рис.2.

5. Выбор динамической модели механизма и вывод формул приведения

Механизм представляет собой систему звеньев, нагруженных различными силами. Применяется метод приведения сил и масс, который позволяет заменить реальный механизм некоторой эквивалентной схемой - одно массовой динамической моделью механизма (см. рис.2). Вращающееся звено динамической модели, называемое звеном приведения, движется так, что его координата м совпадает в любой момент времени с координатой начального звена механизма (м= ).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.

Механизм плоский, одноподвижный. Зазорами, упругостью и трением в КП пренебрегаем. Массы звеньев и положения ц.м. звеньев постоянны.

Силы, действующие на механизм:

Сила резания - постоянная на всем интервале рез и равна 1200 Н (рез определяется графическим путем из графика перемещения - se) . Сила тяжести кулисы 3: G3=m3g=4510=450 Н

Сила тяжести ползуна 5: G5=m5g=2210=220 H

Построение графика T().

Т.к. T = A+ Тнач, ось абсцисс графика А() нужно перенести вниз на пока неизвестную величину Тнач=1прнач( нач)2 /2 , поэтому новую ось 1* показываем условно.

Построение графика TI().

При построении кривой TI(), необходимо из ординат кривой T()в каждом положении механизма вычесть отрезки, изображающие величины TII():

Вычитаемые отрезки представлены в том же масштабе а, в каком построена кривая T(). Полученная кривая - приближенная, т.к. построена вычитанием из точной кривой T() приближенных значений TII.

Все данные приведены в таблице.

Таблица.

Поз.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

у, мм

0

5,6

12,5

16,5

17

14

9

2,5

2

49

103

8,5

0

Определение приведенного момента инерции IIпр.

Построив кривую TI(), найдем на ней точки, соответствующие значениям TI max и TImin и получим максимальное изменение кинетической энергии I группы звеньев за период цикла:

Таким образом:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение момента инерции дополнительных маховых масс.

Для вычисления размеров и массы маховика необходимо определить его момент инерции Iдоп:

где IпрI - момент инерции первой группы звеньев ,

Iврдет - сумма приведенных моментов инерции вращающихся деталей, связанных с начальным звеном постоянным передаточным отношением.

Iдоп=46.8-20-0.9=25.9 (кгм2)

1. Маховик - обод со спицами и ступицей (рис.3,а):

Размещено на http://www.allbest.ru/

рис. 3

наружный диаметр

внутренний диаметр ширина

масса

2. Маховик - диск (рис. 3,6):

диаметр

ширина масса

а)

Размещено на http://www.allbest.ru/

D1=0.8 D2=0,67 м

b=0.2D2=0.167м

m=6123(D22-D21) b=259.25 кг

Размещено на http://www.allbest.ru/

b=0.2D = 0,14м

m=1230D3 = 424,9кг

Так как нет жестких ограничений по размеру маховика ,то выбираем обод со спицей и ступицей потому, что он легче и соответственно реакции в опорах вала -невелики.

Для построения графика А необходимо при соответствующих значениях отложить ординаты, равные разности ординат графиков А и -Ад. Для построения A выберем масштаб А=1.43 мм/Дж. Все данные приведены в таблице.

Таблица.

Поз.

0

1

2

3

4

5

6

А,Дж

0

5,33

-25,3

-64

-103,33

-140

-172

А, мм

0

4

-19

-48

-77,5

-105

-129

-Ад, Дж

0

-21,33

-42,67

-64

-85,33

-106,67

-128

-Ад, мм

0

-16

-32

-48

-64

-80

-112

А,Дж

0

13

17,33

0

-18

-33,33

-46,67

а, мм

0

26,67

13

0

13,5

-25

-17

7

8

9

10

11

12

А,Дж

-172

-171,33

-186,67

-219,33

-252,27

0

А, мм

-129

-128,5

-140

-164,5

-189,2

-195

-Ад, Дж

-149,33

-171,33

-193,33

-214

-235,33

118.3

-Ад, мм

-112

-128,5

-145

-160,5

-176,5

-195

А,Дж

-22,67

0

6,67

-5,33

-16,93

0

A, мм

-17

0

5

-4

-12,7

0

Построение приближенного графика TII().

Для дальнейших расчетов необходимо знать величину средней угловой скорости первого звена, т. к. она не задана, производим ее расчет: Зная скорость резания V 1/3 м/с (20м/мин) и длину обрабатываемой поверхности Н=0.2м найдем время прямого хода резца:

Размещено на http://www.allbest.ru/

По коэффициенту неравномерности Кv, определим время обратного хода резца:

Время одного цикла t=tпр+to6p=0.6+0.38=0.98 с, отсюда частота v = 1/0,98= 1,08 с-1, находим =2v= 6,70 с-1.

Определим кинетическую энергию через приведенный момент инерции этой же группы звеньев: ТII =IIIпр12 /2; т. к. закон изменения 1 еще не известен, для определения воспользуемся приближенным равенством cp,, поскольку коэффициент неравномерности - величина малая. Тогда : ТII=IIIпр1ср /2

Т.к. 1cp=const, то TII можно считать пропорциональной JIIпр, а построенную кривую JIIпр() принять за приближенную кривую ТII().

Масштаб графика ТII():

Масштаб для всех графиков один и тот же и равен =28.6 мм/рад.

Таблица.

Поз.

0

1

а.1

а.2

2

3

4

5

6

3.52515

4.04475

4.14947

4.14947

4.56835

5.09195

5.61555

6.13915

6.66274

VqE

0

-.0384

-.0396

-.0692

-.0595

-.0692

-.0693

-.0625

-.0498

Мпр

0

17.505

-46.150

-19.5

-68.425

-79.58

-79.695

-71.875

-57.27

б.1

б.2

7

8

9

10

11

12

6.76746

6.76746

7.18634

7.70994

8.23354

8.75714

9.28074

9.80434

VqE

-.0423

-.0423

-.0263

.0227

.1159

.1734

.068

0

Мпр

-50.14

19.62

11.835

-10.215

-52.155

-78.03

-30.6

0

Масштаб для графика на листе 1: м=1 мм/Нм

Приведение масс и построение графика (JIIпр).

Результаты расчета JIIпр приведены в таблиц.

Таблица

Поз.

0

1

а.1

а.2

2

3

4

5

6

VqE

0

-.0384

-.0396

-.0396

-.0595

-.0692

-.0693

-.0625

-.0498

aqE

-.0888

-.0506

-.0497

-.0497

-.0286

-.0087

.0072

.0184

.0317

q3

0

.186

.192

.192

.262

.295

.302

.284

.234

q3

.451

.210

.203

.203

.097

.035

-.010

-.060

-.139

IIIпр

0

.113

.122

.122

0.249

0.329

0.335

0.281

0.183

I'пр

0

.139

.135

.135

0.1096

0.0405

-0.0264

-0.0739

-0.113

б.1

б.2

7

8

9

10

11

12

VqE

-.0423

-.0423

-.0263

.0227

.1159

.1734

.068

0

aqE

.0419

.0419

.0626

.1326

.2102

-.0868

-.2018

-.0888

q3

.197

.197

.125

-.108

-.539

-.741

-.321

0

q3

-.192

-.139

-.192

-.297

-.631

-.905

.393

.864

.451

IIIпр

.141

.141

0.0514

0.0384

0.982

2.067

0.342

0

I'пр

-.125

-.125

-0.122

0.224

1.73

-1.056

-0.978

0

Масштаб для графика на листе 1 : I=50 мм/кгм2

6. Построение графиков А, Ад, Aс.

График работы сил сопротивления получим путем графического интегрирования Мпр. Для этого угол поворота начального звена в пределах от нач до нач+2: делим на ряд интервалов = 30°. В пределах каждого интервала, подынтегральную функцию определяют с помощью равновеликого по площади прямоугольника, заменяющего на данном интервале криволинейную трапецию. Высоты соответствующих прямоугольников проецируем на ось ординат, и полученные точки соединяются с началом отрезка К интегрирования, конец которого совмещен с началом координат заданного графика (ОК=50 мм). При построении имеет место определенная зависимость между масштабами: А=м/К.= 1*28.6/40 =0.715, т.е. A=0.715 мм/Дж.

Соединив на графике работы сил сопротивления прямой линией точку соответствующую значению этой работы при нач с точкой соответствующей значению при нач+2 получим работу движущих сил со знаком минус, т.е. - Ад.

Из точки К проведем луч под углом равным углу наклона -Ад , в нашем случаи угол равен 47°, до пересечения с осью ординат; после через полученную точку проводим новую ось * . Получим график М( *).

1

4.04475

-.33

.2740

2

4.56835

-.33

.2477

3

5.09195

-.33

.2135

4

5.61555

-.33

.1768

5

6.13915

-.33

.1421

6

6.66274

-.33

.1124

7

7.18634

-.33

.15365

8

7.70994

-.33

.0918

9

8.23354

-.33

.0893

10

8.75714

-.33

.1236

11

9.28074

-.33

.2064

12

9.80434

-.33

.2861

Аналоги скоростей

Позиция

q3

q4

Vqxe

Vqye

0

3.52115

.00000

.00000

.00000

.00000

1

4.04475

.186

-.194

.00000

-.0384

2

4.56835

.262

-.200

.00000

-.0595

3

5.09195

.295

-.118

.00000

-.0692

4

5.61555

.302

.003

.00000

-.0693

5

6.13915

.284

.116

.00000

-.0625

6

6.66274

.234

.175

.00000

-.0498

7

7.18634

.125

.123

.00000

-.0263

8

7.70994

-.108

-.109

.00000

.0227

9

8.23354

-.539

-.335

.00000

.1154

10

8.75714

-.741

.238

.00000

.1734

11

9.28074

-.321

.328

.00000

.0680

12

9.80434

.00000

.00000

.00000

.00000

Аналоги ускорений

Позиция

q3

q4

Aqxe

Aqye

0

3.52115

.451

-.533

.00000

-.0888

1

4.04475

.210

-.138

.00000

-.0506

2

4.56835

.097

.091

.00000

-.0286

3

5.09195

.035

.208

.00000

-.0087

4

5.61555

-.010

.239

.00000

.0072

5

6.13915

-.060

.180

.00000

.0184

6

6.66274

-.139

.028

.00000

.0317

7

7.18634

-.297

-.255

.00000

.0626

8

7.70994

-.631

-.609

.00000

.1326

9

8.23354

-.905

.149

.00000

.2102

10

8.75714

.393

1.283

.00000

-.0868

11

9.28074

.864

-.642

.00000

-.2018

12

9.80434

.451

-.533

.00000

-.0888

Приведение сил и построение графиков приведенных моментов сил.

Сила резания действует на интервале рез=2.867рад, следовательно, график Мпр будет терпеть разрыв в двух точках.

Результаты расчета Мпр приведены в таблице 1.4.

Момент инерции кулисы 3: I3S=1,3 кгм2

Вывод формулы суммарного приведенного момента Мпр.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Условие приведения сил -равенство мощностей: Nпр=Ni, для электродвигателя Mд=const в первом приближении.

Вывод формулы для приведенного момента инерции.

В основу расчета приведенного момента инерции положено условие равенства кинетической энергии всех звеньев механизма и звена динамической модели. В этом случае закон движения последнего будет таким же, как и закон движения начального звена реального механизма.

Суммарный приведённый момент инерции всего механизма равен сумме приведённых моментов инерции всех его звеньев и зависит от положения механизма:

Размещено на http://www.allbest.ru/

где Iiпр- приведённый момент инерции io звена механизма; IIпр - приведённый момент инерции I группы звеньев. В эту группу входит начальное звено и все звенья, связанные с ним постоянным передаточным отношением. Приведённый момент инерции I группы звеньев не зависит от положения механизма; IIIпр - приведённый момент инерции II группы звеньев. Ко II группе относятся все остальные звенья механизма.

1. При поступательном движении io звена механизма.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. При вращательном движении 1-го звена вокруг неподвижной оси К

для 3-ого звена, совершающего вращательное движение:

для 5-ого звена, совершающего поступательное движение:

Для второй группы звеньев момент инерции будет вычисляться по формуле:

Производная момента инерции второй группы звеньев вычисляется по формуле:

7. Расчет аналогов скоростей и ускорений

Вычисление передаточных функций перемещений, угловых и линейных скоростей, угловых и линейных ускорений проводится аналитическим методом с использованием программы "Diada". Результаты расчета приведены в таблице.

Таблица.

Координаты

Позиция

ХЕ

YE

0

3.663

-.33

.2861

8. Силовой расчет основного рычажного механизма

Силовой расчет производим в 3-ем положении при угле поворота равном n+/2.

Задача: обратная задача динамики - задана схема механизма, размеры, закон движения, некоторые внешние силы. Необходимо найти реакции в кинематических парах и движущий момент двигателя.

Допущения: плоская система сил, трением, упругостью, зазорами в кинематических парах пренебрегаем.

Метод: графический.

Исходные данные

1=6,76 рад/с;

1=-0,8 рад/с2;

Ррез=1600 Н;

G5=450 H;

G3=220 H;

J3S=1,3 кг/м2;

JпрI=46,8 кг/м2;

Определение ускорений центров масс, угловых ускорений звеньев

aEy=aqEy12+vqEy1=-0,0087(6,76)2+0,06920,8=-0,34 м/с2

3=3q12+3q1=0,035(6,76)2-0,2950,8=1,36 рад/ с2

Определение главных векторов сил инерции и главных моментов сил инерции

Ф5=-m5aE=-45(-0,34)=15,3 H

MФ1=- JпрI1=-46,8(-0,8)=37,4 Нм

MФ3=- J3S1=-1,3 1,36=-1,77 Нм

Определение усилий в кинематических парах

Алгоритмическая формула:

IIВВП(4,5)>IIВПВ(2,3)>IВ(0,1)

Анализ IIВВП(4,5):

ME55(0,5lp)-G5(0,5lp)+Pрезlp+R50lR=0

ME4=R43lED=0, отсюда R43=0

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ IIВПВ(2,3):

MC3= MФ3 + R34hR34 -R32hR32=0

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение неизвестной внешней силы

Размещено на http://www.allbest.ru/

из, находим

Размещено на http://www.allbest.ru/

Момент найденный при динамическом исследовании Mд*=42 Нм

Погрешность:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Описание работы долбежного станка, предназначенного для нарезания цилиндрических зубчатых колес методом обкатки. Динамический синтез и анализ машины в установившемся режиме движения. Определение размеров и моментов инерции звеньев рычажного механизма.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 17.05.2012

  • Анализ механизма долбежного станка. Звенья закрепления и присоединения. Простые стационарные и подвижные механизмы. Подвижность кулисного механизма. Кинематический анализ рычажного механизма долбежного станка. Определение крайних положений механизма.

    курсовая работа [734,8 K], добавлен 02.01.2013

  • Разработка чертежей рычажного механизма долбежного станка. Проектирование кулачкового механизма. Определение угловых скоростей и ускорений. Расчет сил инерции и сил тяжести. Построение кинематических диаграмм и определение масштабных коэффициентов.

    курсовая работа [157,7 K], добавлен 30.01.2016

  • Порядок работы и назначение долбежного станка. Структурный и силовой анализ механизма поперечно-долбежного станка. Методика определения передаточного отношения планетарной ступени и подбор чисел зубьев колес. Синтез и анализ кулачкового механизма станка.

    курсовая работа [196,8 K], добавлен 01.09.2010

  • Структурный анализ, построение положений механизма и планов скоростей для рабочего и холостого хода, верхнего и нижнего крайних положений. Построение планов ускорений, кинетостатический расчет механизма. Определение сил инерции и сил тяжести звеньев.

    курсовая работа [677,5 K], добавлен 29.07.2010

  • Особенности анализа и устройства механизма долбежного станка. Характеристика структурного, кинематического, динамического синтеза рычажного механизма. Силовой анализ механизма рычага. Описание системы управления механизмами по заданной тактограмме.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 13.10.2013

  • Структурное исследование механизма долбежного станка. Кинематические характеристики кривошипно-кулисного механизма, планетарной передачи, кулачкового механизма. Построение плана скоростей, их масштабный коэффициент. Расчет угловых ускорений звеньев.

    контрольная работа [317,3 K], добавлен 09.12.2014

  • Структурный анализ механизма, построение его положений. Определение уравновешивающей силы с помощью рычага Жуковского. План скоростей и ускорений для рабочего и холостого хода, верхнего и нижнего положений. Определение сил инерции и сил тяжести звеньев.

    курсовая работа [692,4 K], добавлен 29.07.2010

  • Устройство, принцип работы и назначение долбежного станка. Кинематический анализ и выбор электродвигателя. Определение точки приложения и направление уравновешивающей силы. Построение диаграммы изменения кинетической энергии и истинной скорости.

    контрольная работа [329,1 K], добавлен 07.09.2009

  • Технические характеристики поперечно-строгального станка. Структурный и кинематический анализ механизма, определение длин звеньев. Расчет прямозубой цилиндрической передачи и внешнего зацепления. Параметры плоского кулачкового механизма и маховика.

    курсовая работа [566,6 K], добавлен 14.06.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.