Кафедра "Основы проектирования машин"

Механизм насоса с качающейся кулисой

Содержание

Введение

1. Синтез и анализ механизма с качающейся кулисой

1.1 Структурный анализ механизма

1.2 Определение недостающих размеров

1.3 Определение скоростей точек механизма

1.4 Определение ускорений точек механизма

1.5 Диаграмма движения выходного звена

1.6 Определение угловых скоростей и ускорений

1.7 Определение ускорений и скоростей центров масс звеньев механизма

1.8 Аналитический метод расчета

2. Силовой расчет механизма с качающейся кулисой

2.1 Определение сил инерции и сил тяжести

2.2 Расчет диады 4-5

2.3 Расчет диады 2-3

2.4 Расчет кривошипа

2.5 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского

2.6 Определение мощностей

2.7 Определение кинетической энергии и приведенного момента инерции механизма

3. Геометрический расчет зубчатого зацепления. Кинематический анализ планетарной передачи

3.1 Расчет равносмещенного эвольвентного зубчатого зацепления

3.2 Кинематический синтез планетарного зубчатого механизма

3.3 Определение частот вращения зубчатых колес аналитическим и графическим методом

4. Синтез и анализ кулачкового механизма

4.1 Построение кинематических диаграмм и определение масштабных коэффициентов

4.2 Выбор минимального радиуса кулачка

4.3 Профилирование кулачка

4.4 Максимальные значения скорости и ускорения толкателя

Введение

Долбежный станок предназначен для выработки фасонных отверстий (квадратных, шестигранных шлицевых и др.), прорезания шпоночных пазов и канавок в конических и цилиндрических отверстиях, а также для строгания наружных коротких плоских и фасонных линейчатых поверхностей.

Дана схема привода долбежного станка. От электродвигателя движение через планетарный редуктор и зубчатую передачу z5-z6 передается на кривошипный вал кулисного механизма долбежного станка. На одном валу с зубчатым колесом z5 находится кулачок. Кулачковый механизм связан с насосом, предназначенным для смазки станка.

1. Синтез рычажного механизма

Исходные данные:

1. Координаты центра вращения кривошипа

2.Длина звена О₂С

3.Расстояние между точками О₂ и В

4.Угол отклонения звена О₂С от оси симметрии

5.Частота вращения кривошипа

6.;

1.1 Структурный анализ механизма

Механизм состоит из пяти подвижных звеньев: кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, ползуна 4, ползуна 5. Все звенья, соединяясь между собой, образуют 7 кинематических пар: вращательных в точках О₁, А, В, О₂, С и поступательных в точках D и D₀.

Определим степень подвижности механизма по формуле Чебышева:

,

где р₁ - количество одноподвижных кинематических пар, р₂ - количество двуподвижных кинематических пар. Поскольку в данном механизме имееется только 7 шарнирных соединений, то р₁=7, р₂=0. Откуда

.

К начальному звену 1 присоединены последовательно группы Ассура: (2,3) - второго класса, второго порядка, и (4,5) - второго класса, второго порядка. Ниже показано разложение механизма на структурные группы Ассура:

Формула механизма:

По классификации Артоболевского - механизм второго класса, второго порядка.

1.2 Определение недостающих размеров

Недостающие размеры определим графическим способом - построением планов механизма. Выбираем масштабный коэффициент построения планов механизма:



и строим 12 планов положения коромысла О₂С. Соединяем центр вращения кривошипа с точками В' и В''. Из построения получаем

Расстояние от точки О₂ до оси перемещения ползуна 5 примем, исходя из конструктивных соображений, равным

.

Исходя из условия и руководствуясь заданным направлением вращения кривошипа, определяем крайние (начальные) положения механизма и строим 12 планов положений всех звеньев. Длины звеньев в выбранном масштабе:

; ;

; .

1.3 Построение планов скоростей

Построение планов скоростей начнём с нахождения линейной скорости точки А кривошипа:



Скорость точки А кривошипа изображаем на плане в виде отрезка Р_Vа=60 мм. В таком случае, масштабный коэффициент плана скоростей

Вектор Р_Vа направляем перпендикулярно текущему положению кривошипа и по направлению вращения. Для определения скорости точки В составим систему векторных уравнений, решая которую, получим отрезок P_Vb - изображение скорости точки В:

Откуда

, .

Для первого положения механизма имеем

, .

Скорость точки С (отрезок P_Vc) определим из свойства подобия плана скоростей:



Для первого положения механизма получаем

.

Для определения скорости точки D составим систему уравнений:

Решая графически эту систему уравнений, получим отрезок P_Vd на плане скоростей, изображающий скорость точки D. Для первого положения механизма имеем P_Vd=57,5 мм, . После построения планов скоростей имеем:

Таблица 1.1. Значения скоростей

Скорость, м/с	Положение механизма
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
VB	0,4	0,55	0,62	0,57	0,32	0,14	0,16	0,43	0,65	0,77	058
VBA	0,45	0,12	0,13	0,3	0,43	0,53	0,56	0,33	0,4	0,56	0,82
VC	0,6	0,77	0,9	0,8	0,48	0,2	0,28	0,65	0,9	1,14	0,85
VDC	0,17	0,1	0,04	0,1	0,14	0,07	0,09	0,17	0,06	0,11	0,3
VD	0,58	0,75	0,88	0,72	0,45	0,18	0,26	0,61	0,96	1,15	0,8

Скорости центров тяжести шатуна и коромысла (точек S₂ и S₃) :

,.

Точка S₂ находится в середине отрезка ab на планах скоростей, точка S₃ - в середине отрезка P_Vc.

1.4 Построение планов ускорений

Планы ускорений строим, начиная с кривошипа. Кривошип совершает равномерное вращательное движение, поэтому

,.

На плане ускорений изображаем его отрезком . Отсюда масштабный коэффициент плана ускорений:

.

Ускорение точки А кривошипа направляем от точки А к полюсу вращения - точке О₁.

Для определения полного ускорения точки В шатуна составим систему:

Нормальные ускорения найдём по формуле:

;

Перерасчётный коэффициент

для построения отрезка an₂ на плане ускорений, если брать V_BA и l_AB с планов скоростей и ускорений. Соответственно определяем

.

Решая вышеприведенную систему векторных уравнений с учётом найденных ускорений, получим полные ускорения точки. В для исследуемых положений механизма. Для первого положения механизма имеем

a_B=P_ab*K_a=50*0,1=5,0 м/с² .

Полное ускорение точки С найдём по свойству подобия:

; .

Для первого положения механизма имеем

a_C=a_B*0,3/0,2=7,5 м/с².

Для определения ускорения точки D составим систему векторных уравнений:



и решим её графически. Решая эту систему для первого положения механизма, получаем

P_ad=75 мм и a_D=P_ad*K_a=75*0,1=7,5 м/с².

По свойству подобия определим ускорения центров масс звеньев 2 (шатун) и 3 (коромысло) : точка S₂ находится на середине отрезка ab на плане ускорений, а точка S₃ - на середине отрезка P_ac на плане ускорений.

Таблица 1.2. Значения ускорений

Ускорение, м/с2	Положение механизма
	0	1	3	5	7	9	11
aB	7,6	5,0	1,5	4,6	4,0	3,0	7,5
aC	11,5	7,5	2,3	6,9	6,0	4,5	11,5
aBAH	0,0	0,72	0,06	0,66	1,12	0,57	2,40
aBA	4,2	4,0	4,4	3,5	1,7	0,0	8,0
aD	10,8	7,25	1,7	7,0	5,6	3,0	11,4
aBO2	7,6	5,0	1,1	4,7	3,9	1,7	7,5
aBO2H	3,6	0,8	1,92	0,51	0,13	2,11	1,68

1.5 Построение диаграмм движения выходного звена

Диаграммы строим на основании полученных планов положений механизма, скорости выходного звена и ускорения выходного звена. Масштабные коэффициенты диаграмм :

,

,

,

,

где Х_t - длина отрезка на оси абсцисс, равного одному периоду.

1.6 Определение угловых скоростей и ускорений

Определим угловые скорости звеньев в первом положении механизма:

; ;

;

Направление угловых скоростей и ускорений - соответственно направлению и характеру вращений этих звеньев относительно точек А (шатун) и О₂ (коромысло).

1.7 Определение скоростей и ускорений центров масс звеньев

В данном случае, под массивным будем понимать такое звено, масса которого не является пренебрежимо малой по сравнению с массой материала с жёлобом. В данном механизме таких звеньев два : шатун и коромысло.

;

;

1.8 Аналитический метод расчёта

Исходные данные:

; ; ;

; ; ; ;

Для аналитического расчёта рычажного механизма воспользуемся методом замкнутых векторных контуров (МЗВК). Для этого выделим в механизме два контура: О₁АВО₂ и ВСО₃. Составим уравнение замкнутости контура О₁АВО₂:

Преобразуя, получим

Исключим и . Для этого возведём оба уравнения в системе во вторую степень:

а затем сложим:

.

Поскольку

,

то можно найти параметры угла . Введём обозначения :

;

;

,

.

Для первого положения механизма получаем:

;

;

;

.

Теперь уравнение можно записать как:

.

Решая это уравнение, получим:

.

После преобразований получаем

,

, .

Для первого положения:

;

.

Откуда находим угол:

.

Для проверки, замеренный на плане угол равен .

Имея значение угла , найдём угол для первого положения механизма:

, .

Вернёмся к системе (1) и продифференцируем её по :

.

Введём обозначения передаточных отношений:

, .

Перепишем систему с учётом введённых отношений:

.

Выразим передаточные отношения. Для выражения передаточного отношения в первое уравнение системы (2) ко всем угловым аргументам добавим сначала угол , а затем угол . После этих преобразований получим:

.

Соответственно поступив со вторым уравнением системы (2), получим выражение для :

Для первого положения механизма

;

.

Теперь можно продифференцировать систему (2) по :

Последовательно повернув оси координат на углы и , получим выражения для и :

;

.

Для первого положения механизма имеем:

; .

Угловые скорости звеньев:

, .

Угловые ускорения звеньев:

; ,

поскольку . Перейдём к контуру ВСО₃. Составим уравнение замкнутости контура:

.

Спроектировав на ось О₃Х, получим:

.

Для первого положения механизма имеем х_D=0,033 м.

Продифференцировав уравнение замкнутости контура ВСО₃ по , получаем:

,

.

Для первого положения механизма имеем:

;

;

.

1.9 Листинг программы

Файл Analysis.dpr:

program Analysis;

uses

Forms,

Unit1 in 'Unit1.pas' {Form1};

{$R *.res}

begin

Application.Initialize;

Application.Title := 'AnAlYsiS';

Application.CreateForm(TForm1, Form1);

Application.Run;

end.

Файл Unit1.pas:

unit Unit1;

interface

uses

Windows,Messages,SysUtils,Variants,Classes,Graphics,Controls, Forms,Dialogs,StdCtrls,DB,Grids,DBGrids,ADODB,ComCtrls,Buttons, Math;

type

TForm1 = class(TForm)

GroupBox1: TGroupBox;

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

StaticText1: TStaticText;

L1Edit: TEdit;

L2Edit: TEdit;

L3Edit: TEdit;

L4Edit: TEdit;

KLEdit: TEdit;

Label6: TLabel;

Label8: TLabel;

NKrEdit: TEdit;

Progress: TProgressBar;

GoBtn: TSpeedButton;

ExitBtn: TSpeedButton;

EmptyBtn: TSpeedButton;

Label7: TLabel;

Label9: TLabel;

XEdit: TEdit;

Label10: TLabel;

YEdit: TEdit;

ResTable: TADOTable;

Source: TDataSource;

DBGrid1: TDBGrid;

procedure EmptyBtnClick(Sender: TObject);

procedure ExitBtnClick(Sender: TObject);

procedure GoBtnClick(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TForm1.EmptyBtnClick(Sender: TObject);

begin

While Not(ResTable.EOF) do ResTable.Delete;

end;

procedure TForm1.ExitBtnClick(Sender: TObject);

begin

Close;

end;

procedure TForm1.GoBtnClick(Sender: TObject);

Var NKr,KL:Real;

L0,L1,L2,L3,L4:Real;

Fi0,Fi1,Fi2,Fi3:Real;

W1,W2,W3:Real;

Eps1,Eps2,Eps3,Eps4:Real;

u21,u31,u21s,u31s:Real;

u53,u53s:Real;

Xfi0,Yfi0:Real;

txx,iFi:Integer;

A,B,C,D:Real;

A2,B2,C2,D2:Real;

Discriminante:Real;

SinFi2,CosFi3:Real;

VD,AD:Real;

Tmp:String;

begin

Val(KLEdit.Text,KL,txx);

Val(XEdit.Text,Xfi0,txx);

Val(YEdit.Text,Yfi0,txx);

Val(NKREdit.Text,NKr,txx);

W1:=Pi*NKr/30;

L0:=KL*Sqrt(Sqr(Xfi0)+Sqr(Yfi0));

Fi0:=ArcTan(Xfi0/Yfi0);

Val(L1Edit.Text,L1,txx);

Val(L2Edit.Text,L2,txx);

Val(L3Edit.Text,L3,txx);

Val(L4Edit.Text,L4,txx);

iFi:=38;

While iFi<398 do begin

Fi1:=DegToRad(iFi);

A:=Sqr(L1*Cos(Fi1)-L0*Cos(Fi0))+Sqr(L1*Sin(Fi1)-L0*Sin(Fi0));

B:=2*L2*(L1*Cos(Fi1)-L0*Cos(Fi0));

C:=2*L2*(L1*Sin(Fi1)-L0*Cos(Fi0));

D:=Sqr(L2)-Sqr(L3);

A2:=Sqr(A); B2:=Sqr(B2); C2:=Sqr(C); D2:=Sqr(D);

Discriminante:=(Sqr(A+D))*(B2*C2-(B2+C2))+B2*(B2+C2);

SinFi2:=((-B)*C*(A+D)+Sqrt(Discriminante))/(B2+C2);

Fi2:=ArcSin(SinFi2);

CosFi3:=(L1*Cos(Fi1)+L2*Cos(Fi2)-L0*Cos(Fi0))/L3;

Fi3:=(ArcCos(CosFi3));

u21:=(L1*Sin(Fi1-Fi3))/(L2*Sin(Fi2-Fi3));

u31:=(L1*Sin(Fi2-Fi1))/(L3*Sin(Fi3-Fi1));

u21s:=-(L1*Cos(Fi1-Fi3)+L2*Sin(Fi2-Fi3)*Sqr(u21)-L3*Sqr(u31))/(L2*Sin(Fi2-Fi3));

u31s:=(L1*Cos(Fi1-Fi2)-L3*Sin(Fi3-Fi2)*Sqr(u31)-L2*Sqr(u21))/(L3*Sin(Fi3-Fi2));

W2:=W1*u21; W3:=W1*u31;

Eps1:=0; Eps2:=Sqr(W1)*u21; Eps3:=Sqr(W1)*u31;

u53:=-KL*(L3+L4)*Sin(Fi3);

u53s:=-KL*(L3+L4)*Cos(Fi3);

VD:=W3*u53;

AD:=W3*U53s+Eps3*u53;

With ResTable do begin

Insert;

Edit;

FieldByName('Fi1').AsFloat:=Fi1;

FieldByName('vD').AsFloat:=VD;

FieldByName('aD').AsFloat:=Ad;

Post;

Next;

End;

Progress.Position:=iFi;

iFi:=iFi+10;

end;

end;{GoBtnClick}

end.

При окончании работы программа сбрасывает данные в файл Analysis.mdb, нахоящийся в той же папке, что и программа, и имеющим формат Microsoft Access. Построенный по этим данным графики выглядят следующим образом:



2. Силовой анализ рычажного механизма

Исходные данные:

Масса шатуна АВ, m₂=85 кг.

Масса коромысла О₂С, m₃=90 кг.

Масса материала с жёлобом, m_м=320 кг.

Диаметр цапф вращательных пар d_ц=60 мм.

Коэффициент трения в жёлобе f_тр=0,25.

Моменты инерции коромысла и шатуна

, .

2.1 Определение сил инерции

Сила полезного сопротивления

.

Веса звеньев:

,

,

.

Силы инерции массивных звеньев и их моменты определим по формулам:

и .

, ;

;

При расчётах диад действие момента инерции интерпретируем как действие соответствующей силы инерции, отнесённой на одноимённое плечо от центра тяжести данного звена. Рассчитаем эти плечи по формуле:

; .

Плечо откладываем перпендикулярно линии действия силы, причём перпендикуляр опускаем из центра масс звена, и из полученной точки проводим линию, параллельно направлению действия силы инерции. Пересечение этой линии со звеном (действительное или мнимое) даёт нам точку приложения соответствующей силы инерции.

Для коромысла 3 необходимо приложить соответствующую силу инерции U₃ на расстоянии 2/3*O₂C. О₂К=2*О₂С/3=100 мм (на плане) либо О₂К=0,2 м (в действительности).

2.2 Расчёт диады 4-5

Для расчёта этой диады изобразим её со всеми приложенными к ней силами. Действия отброшенных связей заменяем реакциями и . Из условия равновесия ползуна 4 получим: . Составим уравнение равновесия ползуна 5:

; .

Строим план сил для диады 4-5. Масштабный коэффициент плана сил

.

Из плана сил получаем

, .

2.3 Расчёт диады 2-3

Изобразим диаду со всеми приложенными к ней силами. В точках А и О₂ взамен отброшенных связей прикладываем реакции и . В точке С прикладываем ранее найденную реакцию . Реакции и разложим на нормальные и касательные составляющие, при этом касательную составляющую найдём по уравнению равновесия моментов сил, приложенных к звену 2:

, откуда

.

Касательную составляющую найдём, составив и решив уравнение равновесия моментов сил, приложенных к звену 3:

, откуда

.

Для определения нормальных составляющих реакций и составим уравнение равновесия диады :

и решим его графически. Получим

, .

Реакцию во внуренней кинематической паре определим на основании уравнения равновесия коромысла:

, .

2.4 Расчёт кривошипа

Изобразим кривошип с приложенными к нему силами и уравновешивающей силой Р_у, эквивалентной силе действия на кривошип со стороны двигателя. Действие отброшенных связей учитываем, вводя реакции и . Определяем уравновешивающую силу, считая, что она приложена в точке А кривошипа, перпендикулярно ему. Уравнение равновесия кривошипа в этом случае принимает вид:

; ,

откуда находим

.

2.5 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского

Строим повёрнутый на 90 план план скоростей и в соотвествующих точках прикладываем все внешние силы , включая Р_у и силы инерции. Составим уравнение моментов относительно точки Р_V, считая силу Р_у неизвестной:

.

Погрешность графического метода

.

2.6 Определение мощностей

Потери мощности в кинематических парах:

.

Потери мощности на трение во вращательных парах:

,

где f- коэффициент трения, R-реакция во вращательной паре, r_ц - радиус цапф.

Суммарная мощность трения

.

Мгновенная потребляемая мощность

.

Мощность привода, затрачиваемая на преодоление полезной нагрузки:

.

2.7 Определение кинематической энергии механизма

Кинематическая энергия механизма равна суммарной кинематической энергии входящих в него массивных звеньев.



Приведённый момент инерции

.

3. Проектирование зубчатого зацепления. Синтез планетарного редуктора

3.1 Геометрический расчёт равносмещённого зубчатого зацепления

Исходные данные:

Число зубьев на шестерне, z1=13

Число зубьев на колесе, z2=26

Модуль, m=5мм

Угол профиля рейки, =20

Коэффициент высоты головки зуба,

Коэффициент радиального зазора, с^*=0,25

Суммарное число зубьев колёс

Поскольку >34, то проектируем равносмещённое зубчатое зацепление.

Коэффициент смещения

;

Угол зацепления

Делительное межосевое расстояние



Начальное межосевое расстояние

Высота зуба

Высота головки зуба

;

Высота ножки зуба

;

Делительный диаметр

;

Основной диаметр

;

Диаметр вершин

Диаметр впадин

Толщина зуба по делительному диаметру

;

Делительный шаг

Шаг по основной окружности

Радиус галтели

Коэффициент перекрытия



где ab и p находим по чертежу картины зацепления.

Масштабный коэффициент построения картины зацепления

3.2 Синтез планетарного редуктора

Исходные данные:

Модуль m=5мм

Частота вращения вала двигателя n_дв=1500 мин^-1

Частота вращения кривошипа n_кр=75 мин^-1

Числа зубьев z₅=13, z₆=26

Номер схемы редуктора №9

Знак передаточного отношения +

Схема редуктора

1. Передаточное отношение простой передачи

2. Общее передаточное отношение редуктора

3. Передаточное отношение планетарной передачи



4. Формула Виллиса для планетарной передачи

5. Передаточное отношение обращённого механизма, выраженное в числах зубьев

.

Перепишем полученное соотношение как

.

6. Подбор чисел зубьев

Выбираем числа зубьев (согласно 3.2.5)

7. Условие соосности

; - условие соосности выполнено.

8. Делительные диаметры

9. Угловая скорость вала двигателя

10. Линейная скорость точки А колеса Z₁

11. Масштабный коэффициент K_v

12. Масштабный коэффициент построения плана редуктора К_L

3.3 Определение частот вращения зубчатых колёс аналитическим и графическим методом

1. Определение частот вращения аналитическим методом

; откуда .

Знак "-" показывает, что водило вращается в направлении, противоположном вращению вала двигателя.

; ; ;

2. Определение частот вращения графическим методом.

Масштабный коэффициент плана частот вращений

.

Частоты вращения, полученные графическим способом :

;

;

3.4 Листинг программы для геометрического расчёта равносмещённого зубчатого зацепления

Файл Zub.dpr :

program Zub;

uses

Forms,

Unit1 in 'Unit1.pas' {Form1};

{$R *.res}

begin

Application.Initialize;

Application.CreateForm(TForm1, Form1);

Application.Run;

end.

Файл Unit1.PAS:

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, ComCtrls, StdCtrls, Buttons, Math;

type

TForm1 = class(TForm)

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

GroupBox1: TGroupBox;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

ZMinEdit: TEdit;

ZMaxEdit: TEdit;

MEdit: TEdit;

AlphaEdit: TEdit;

HaEdit: TEdit;

CEdit: TEdit;

ZMinUpDown: TUpDown;

ZMaxUpDown: TUpDown;

CalcBtn: TSpeedButton;

ResultRichEdit: TRichEdit;

SaveAsTextBtn: TSpeedButton;

SaveAsRTFBtn: TSpeedButton;

ExitBtn: TSpeedButton;

procedure CalcBtnClick(Sender: TObject);

procedure SaveAsRTFBtnClick(Sender: TObject);

procedure SaveAsTextBtnClick(Sender: TObject);

procedure ExitBtnClick(Sender: TObject);

private

Function CreateUniqueFileName:String;

Procedure GetInitialData;

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

{+------------------------------------------------------+}

{+ (C) 2001, Vorobiov Valentin, SP-991, MSTU +}

{+ +}

{+ Zub.exe, created by Delphi 6 compiler +}

{+ packed by ASPack. Original size approx. 512Kb +}

{+ Packed size approx. 217Kb. Win32 Application +}

{+ +}

{+------------------------------------------------------+}

var

Form1: TForm1;

Zmin,Zmax:Byte;

M,Alpha:Real;

Ha,C:Real;

implementation

Function TForm1.CreateUniqueFileName:String;

Var TmpStr:String;

i:Integer;

Begin

TmpStr:=DateTimeToStr(Date+Time);

For i:=1 to Length(TmpStr) do begin

If (TmpStr[i] in [':','\','/',';','-']) then TmpStr[i]:='.'

end;

TmpStr:=ExtractFilePath(Application.ExeName)+TmpStr;

CreateUniqueFileName:=TmpStr;

End;

Procedure TForm1.GetInitialData;

Var txx:Integer;

Begin

Val(ZMinEdit.Text,Zmin,txx); Val(ZMaxEdit.Text,Zmax,txx);

Val(MEdit.Text,M,txx); Val(AlphaEdit.Text,Alpha,txx);

Val(HaEdit.Text,Ha,txx); Val(CEdit.Text,C,txx);

Alpha:=DegToRad(Alpha);

End;

{$R *.dfm}

procedure TForm1.CalcBtnClick(Sender: TObject);

Var ZE :Integer;

x1,x2,a,aw,h :Real;

ha1,ha2,hf1,hf2 :Real;

d1,d2,db1,db2 :Real;

da1,da2,df1,df2 :Real;

s1,s2 :Real;

p,pb,rof :Real;

TmpStr :String;

begin

GetInitialData;

ResultRichEdit.Lines.Clear;

ResultRichEdit.PlainText:=False;

ResultRichEdit.PageRect:=Rect(0,0,210,297);

ZE:=Zmin+Zmax;

x1:=(17-Zmin)/17; x2:=-x1;

a:=0.5*M*ZE; aw:=a; h:=2.25*M;

ha1:=M*(ha+x1); ha2:=M*(ha+x2);

hf1:=M*(ha+c-x1); hf2:=M*(ha+c-x2);

d1:=M*Zmin; d2:=M*Zmax;

db1:=d1*Cos(Alpha); db2:=d2*Cos(Alpha);

da1:=d1+2*ha1; da2:=d2+2*ha2;

df1:=d1-2*hf1; df2:=d2-2*hf2;

s1:=0.5*Pi*M+2*x1*M*Tan(Alpha);

s2:=0.5*Pi*M+2*x2*M*Tan(Alpha);

p:=Pi*M; pb:=p*Cos(Alpha);

rof:=0.38*M;

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format('Исходные данные:',[]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

TmpStr:=Format(' Число зубьев на шестерне, Zmin = %d',[Zmin]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format(' Число зубьев на колесе, Zmax = %d',[Zmax]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format(' Модуль M =%6.3fмм',[M]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format(' Коэффициент высоты головки зуба На = %6.3f',[ha]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format(' Коэффициент радиального зазора c = %6.3f',[C]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format(' Профильный угол Alpha = %3.0f.',[RadToDeg(Alpha)]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

ResultRichEdit.Lines.Add('______________________________'+#13#10);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

TmpStr:=Format('1. Суммарное число зубьев, Ze=Zmin+Zmax=%d.',[ZE]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('2. Коэффициенты смещения');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format(' x1=(17-Zmin)/17=%2.3f ; x2=-x1=%2.3f.',[x1,x2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('3. Делительное межосевое расстояние ');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format('a=0,5*m*Ze=%2.5f.',[a]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

TmpStr:=Format('4. Высота зуба h=2,25*m=%3.3f.',[h]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format('5. Высота головки зуба',[]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format(' ha1=m(ha+x1)=%3.3f ;

ha2=(m(ha+x2))=%3.3f.',[ha1,ha2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('6. Высота ножки зуба ');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format(' hf1=m(ha+c-x1)=%2.3f ;

hf2=(ha+c-x2)=%2.3f.',[hf1,hf2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('7. Делительный диаметр ');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format('d1=m*z1=%3.3f ; d2=m*z2=%3.3f.',[d1,d2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('8. Основной диаметр');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format('db1=d1*Cos(alpha)=%3.3f ;

db2=d2*Cos(alpha)=%3.3f.',[db1,db2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('9. Диаметр вершин ');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format('da1=d1+2*ha1=%3.3f ;

da2=d1+2*ha2=%3.3f.',[da1,da2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('10. Диаметр впадин ');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format('df1=d1-2*hf1=%3.3f ; df2=d2-2*hf2=%3.3f.',[df1,df2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

ResultRichEdit.Lines.Add('11. Толщина зуба по делительному диаметру ');

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

TmpStr:=Format('s1=0,5*pi*m+2*x1*m*Tg(alpha)=%3.3f ; s2=0,5*pi*m+2*x2*Tg(alpha)=%3.3f.'

,[s1,s2]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taLeftJustify;

TmpStr:=Format('12. Шаг по делительной окружности p=pi*m=%2.3f.',[p]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format('13. Шаг по основной окружности pb=p*Cos(alpha)=%2.3f.',[pb]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

TmpStr:=Format('14. Радиус кривизны галтели rof=0,38*m=%2.3f.',[rof]);

ResultRichEdit.Lines.Add(TmpStr);

ResultRichEdit.Paragraph.Alignment:=taCenter;

ResultRichEdit.Lines.Add('______________________________'+#13#10);

ResultRichEdit.Lines.Add('Расчёт окончен. Успешной защиты курсового проекта !!!');

end;

procedure TForm1.SaveAsRTFBtnClick(Sender: TObject);

Var FName:String;

begin

FName:=CreateUniqueFileName+'.rtf';

ResultRichEdit.PlainText:=False;

ResultRichEdit.Lines.SaveToFile(FName);

end;

procedure TForm1.SaveAsTextBtnClick(Sender: TObject);

Var FName:String;

begin

FName:=CreateUniqueFileName+'.txt';

ResultRichEdit.PlainText:=True;

ResultRichEdit.Lines.SaveToFile(FName);

end;

procedure TForm1.ExitBtnClick(Sender: TObject);

begin

Close;

end;

end.

Пример созданного файла (09.11.2001 11.01.09.RTF):

Исходные данные:

Число зубьев на шестерне, Zmin = 12

Число зубьев на колесе, Zmax = 26

Модуль M = 5,000

Коэффициент высоты головки зуба На = 1,000

Коэффициент радиального зазора c = 0,250

Профильный угол Alpha = 20.

1. Суммарное число зубьев, Ze=Zmin+Zmax=38.

2. Коэффициенты смещения

x1=(17-Zmin)/17=0,294 ; x2=-x1=-0,294.

3. Делительное межосевое расстояние

a=0,5*m*Ze=95,00000.

4. Высота зуба h=2,25*m=11,250.

5. Высота головки зуба

ha1=m(ha+x1)=6,471 ; ha2=(m(ha+x2))=3,529.

6. Высота ножки зуба

hf1=m(ha+c-x1)=4,779 ; hf2=(ha+c-x2)=7,721.

7. Делительный диаметр

d1=m*z1=60,000 ; d2=m*z2=130,000.

8. Основной диаметр

db1=d1*Cos(alpha)=56,382 ; db2=d2*Cos(alpha)=122,160.

9. Диаметр вершин

da1=d1+2*ha1=72,941 ; da2=d1+2*ha2=137,059.

10. Диаметр впадин

df1=d1-2*hf1=50,441 ; df2=d2-2*hf2=114,559.

11. Толщина зуба по делительному диаметру

s1=0,5*pi*m+2*x1*m*Tg(alpha)=8,924 ;

s2=0,5*pi*m+2*x2*Tg(alpha)=6,783.

12. Шаг по делительной окружности p=pi*m=15,708.

13. Шаг по основной окружности pb=p*Cos(alpha)=14,761.

14. Радиус кривизны галтели rof=0,38*m=1,900.

Расчёт окончен. Успешной защиты курсового проекта !!!

4. Синтез и анализ кулачкового механизма

Исходные данные:

1. Максимальный угол давления,

2. Частота вращения кривошипа,

3. Максимальный ход толкателя,

4. Смещение оси толкателя, дезаксиал

5. Рабочий угол кулачка,

Исходная диаграмма движения толкателя:

4.1 Построение кинематических диаграмм и определение масштабных коэффициентов

Графическим интегрированием по методу хорд получим из графика a-t график v-t и s-t. Методом исключения общего переменного параметра t получены графики a-s, y-s, a-y. Масштабный коэффициент перемещения:

где h - максимальный подъем толкателя;

- максимальная ордината графика соответствующая заданному подъему толкателя, мм.

Масштабный коэффициент времени:

где - рабочий угол кулачка; - частота вращения кулачка;



- длина отрезка на оси абсцисс графика, изображающая время поворота кулачка на рабочий угол.

Масштабный коэффициент скорости толкателя:

где K_S - масштабный коэффициент перемещения;

K_t - масштабный коэффициент времени;

H₁ - полное расстояние графика, мм.

Масштабный коэффициент ускорения толкателя:

где K_V - масштабный коэффициент скорости;

K_t - масштабный коэффициент времени;

H₂ - полное расстояние графика, мм.

Базы интегрирования: H₁= 25 мм, H₂=18 мм.

4.2 Определение минимального радиуса и построение профиля кулачка

Для построения профиля кулачка принимаем масштаб кинематической схемы механизма равной,

K_S= 0.001 м/мм.

Перемещение толкателя в масштабе кинематической схемы получим при помощи графического построения.

На графике S-t от оси ординат (через начало координат) проведем под произвольным углом прямую. На этой прямой от точки О откладываем отрезок, равный подъему толкателя h. Делим этот отрезок пропорционально перемещению на график S-t.

Минимальный радиус кулачка выбираю из условия выполнения =45°, с этой целью совмещенный график в стандартном масштабе:

K_S'= 0,001 м/мм.

На горизонтальных линиях откладываем аналоги скоростей:

Совмещенный график получим в форме эллипса. Проводим к совмещенному графику касательные под углом ? = 30°. Получаем и рассчитываем истинное значение

Радиусом проводим окружность и окружность дезаксиала (радиус которой равен дезаксиалу С).

Масштабный коэффициент построения кулачка.

м/мм

От точки О откладываем рабочий угол - дуга, которую делим на 12 частей (число разбиений оси t графика S-t).

Из центра окружности через точку деления 0, 1, 2 и т.д. проводим радиус - вектора, на которых откладываем от окружности значения перемещений в масштабе K_S', получим точки 1, 2, 3, 4 и т. д. Соединяя точки получим центровой профиль кулачка.

Радиус ролика:

Тогда минимальный радиус делительного профиля определяем по формуле:

Проводим окружность минимального радиуса делительного профиля. Обкатывая роли по центровому профилю, получим кривую переменной кривизны делительного профиля.

Список использованных источников

Артоболевский И.И., Теория машин и механизмов. - Наука, М.: 1998 - 720 с.

Кожевников С.Н., Теория машин и механизмов, Машиностроение, М.: 1969 г. - 583 с.

Корняко А.С., Курсовое проектирование по теории машин и механизмов. - Вища школа, Киев: 1970 г. -330 с.

Фролов И.П., Теория механизмов, машин и манипуляторов. - Дизайн ПРО, Минск.: 1998 г. - 428 с.

Фролов К.В., Теория механизмов и машин. Высшая школа, М.: 1998 - 494 с.