Расчет и проектирование элементов механического пресса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Балтийский государственный технический университет “Военмех”

им. Д.Ф. Устинова

Кафедра “Прикладной механики”

Курсовой проект

Тема: “Расчет и проектирование элементов механического пресса”

Выполнил: ст. гр. М-121

Орлов А.И.

Руководитель: доц. Лавров В.Ю.

СПб 2004

Пресс механический. Номер задания курсового проекта: КП 105 . 321 . 000

В состав машины входят (рис. 1, 2):

1. Главный механизм - шестизвенный рычажный механизм ОА1В1C1C2, производящий технологическую операцию вытяжки. FТ - технологическая сила, действующая на пуансон 5 в процессе операции. В таблице даны максимальные значения силы FТ max.

2. Вспомогательный механизм автоматической подачи заготовок револьверного типа - кулачково-рычажный механизм K1O1K2K3K4 (звенья 7,8,9,10,11).

3. Асинхронный электродвигатель переменного тока.

4. Зубчатый механизм, передающий движение с вала двигателя на вал кривошипа 1. Тип зубчатого механизма указан в таблице, на рис. 1 изображен рядный механизм.

Размеры звеньев главного механизма для различных вариантов задания представлены в таблице. Центр масс кривошипа находится в точке O, центры масс остальных звеньев - в их геометрическом центре. Координаты точки A2 в системе X3Y3:

XA2(3) = -0,9 B1C1; YA2(3) = 0,3 B1C1;

Точка A2 при проворачивании должна оставаться левее оси C1C2. Если это окажется не так, то следует увеличить координату YA2(3) или длину звена 2.

Цикл работы главного механизма начинается от крайнего верхнего положения ползуна 5. Его полный ход S5max определяется при кинематическом анализе. Длина пуансона принимается: lP = (1,5 … 2) S5max. Величина рабочего хода SP определяется по параметрам заготовки и детали.

Угловая скорость кривошипа: 1 = n1 / 30.

где n1 - частота вращения кривошипа по таблице

Моменты инерции звеньев:

кривошип: J1 2,5 m1 l12 /30;

остальные звенья:

Jj mj lj2 /30, j = 2,3,4,

где lj - наибольший размер звена.

SП - ход подачи, перемещение ползуна 10, необходимое для поворота револьверного диска 11 и подачи следующей заготовки. Толщина заготовки принимается: tЗ = 1 мм, высота заготовки принимается: hЗ = 0,8 dЗ.

Размеры звеньев вспомогательного механизма выбираются конструктивно в процессе компоновки этого механизма с главным.

Допускаемый коэффициент неравномерности хода: [] = 0,1

В а р	ОA1 м ( l1 )	A1В1 м ( l2 )	B1C1 м ( l3 )	A2В2 м ( l4 )	XC1 в OX0Y0	YC1 в OX0Y0	n1 об/мин	m1 кг	m2 кг	m3 кг	m4 кг	m5 кг	FТ max кH	dЗ мм	dД мм	K, к-во гнезд	Тип зубчт.механ.
5	0,065	0,280	0,210	0,315	-0,180	0,160	110	50	24	19	34	80	24	30	22	12	Пл. А

Содержание курсового проекта

Введение

1. Структурный анализ главного механизма

2. Кинематический анализ главного механизма

2.1 Постановка задачи

2.2 Кинематический анализ в одном положении механизма

2.2.1 Метод векторных контуров

2.2.2 Метод преобразования координат

2.3 Кинематические диаграммы

3. Инерционные параметры главного механизма

3.1 Массы и моменты инерции звеньев

3.2 Приведение масс и моментов инерции

4. Внешняя нагрузка

5. Проектирование привода.

5.1 Выбор двигателя

5.2 Проектирование зубчатого механизма

6. Силовой расчет главного рычажного механизма

6.1 Постановка задачи

6.2 Силовой расчет в одном положении механизма

6.2.1 Внешние силы

6.2.2 Реакции в кинематических парах

6.3 Изменение реакций в кинематических парах в процессе движения

7. Проектирование вспомогательного механизма

7.1 Компоновка главного и вспомогательного механизма и циклограммирование их совместной работы

7.2 Профилирование кулачка

7.2.1 Выбор закона движения коромысла

7.2.2 Построение центрового и рабочего профилей

8. Исследование динамики машины

Литература

Введение

В данном проекте исследуется машинный агрегат механического пресса с автоматической подачей заготовок, структура которого оговорена в техническом задании. Вопросы, решаемые в проекте:

1.Структурный и кинематический анализ главного механизма.

2.Выбор двигателя и кинематическое проектирование зубчатого механизма.

3.Силовой расчёт главного механизма.

4.Проектирование механизма подачи заготовок.

5.Исследование динамики работы машины и обеспечение требуемой точности хода.

1.Структурный анализ главного механизма пресса

Структурная схема исполнительного шарнирно-рычажного механизма штамповочного пресса, на которой указаны его звенья и характер их взаимосвязи, представлена на рис 1.1.

Перед тем, как перейти к кинематическому анализу необходимо выполнить структурный анализ механизма: установить число его звеньев и количество образуемых ими кинематических пар, рассчитать число степеней свободы, назначить начальное звено, определить класс и порядок механизма, а также вид входящих в его состав структурных групп.

Данный механизм является шестизвенным, где 1 - кривошип; 2,4 - шатуны; 3 - коромысло; 5 - ползун; 6 - стойка. Входным звеном является кривошип.

Число степеней свободы для плоского механизма определяется по формуле Чебышева:

(1.1)

где - число подвижных звеньев; 3- общее число степеней свободы без учёта их взаимосвязи;, - число кинематических пар 5-го и 4-го классов; 2,1- число связей, накладываемых на звенья в соответствующих кинематических парах.

Структурное деление механизма:

Входное звено - кривошип (рис 1.2):

По формуле (1.1)

1-я структурная группа:

По формуле (1.1)

2-я структурная группа :

По формуле (1.1)

Обе структурные группы имеют 2-й класс, 2-й порядок, а следовательно и весь механизм является механизмом 2-го класса, 2-го порядка.

2.Кинематический анализ главного механизма

2.1 Постановка задачи

Задача кинематического анализа механизмов, имеющих число степеней свободы W=1, формулируется следующим образом: при известных мгновенных значениях кинематических параметров движения входного звена определить мгновенные значения кинематических параметров выходного и промежуточных звеньев.

При выполнении кинематического анализа данного рычажного механизма будем полагать, что кривошип ОА1 вращается равномерно с угловой скоростью

1/с,

где =110 об/мин - частота вращения вала кривошипа по техническому заданию.

Исследовать будем 1 цикл работы механизма, соответствующий 1-му полному обороту кривошипа.

Планы механизма в 12-ти положениях представлены на рис 2.1:



Рис 2.1

2.2 Кинематический анализ в одном положении механизма

Кинематический анализ производится в одном положении механизма (называемым в дальнейшем расчетным), характеризующимся углом поворота кривошипа ? от начала цикла. За начало работы берём верхнюю мертвую точку положения ползуна 5. Ему соответствует угол поворота кривошипа 175,282°.

2.2.1 Метод векторных контуров

Суть метода векторных контуров состоит в следующем. Звенья механизма представляют в виде векторов: поскольку механизм замкнут, то эти векторы образуют замкнутые контуры. Векторные уравнения замкнутых контуров проецируют на оси координат и получают системы алгебраических уравнений для определения кинематических параметров, характеризующих положения звеньев: углов поворота и перемещений. Последовательно дифференцируют эти зависимости, получают уравнения для определения скоростей и ускорений.

Вначале решим задачу для контура ОА1В1С1, а затем для контура С1А2С2.

Рассмотрим шарнирный четырехзвенник (рис 2.2). Ведём неподвижную систему координат OXY, как это показано на рисунке. Уравнение замкнутого векторного контура:

(2.1)

Проецируя его на оси координат и учитывая, что °, получаем:

(2.2)

Угол =187.13?, (т.к. шатун вращается равномерно), = 0.165м, =0.28м, =0.21м, =0.241м.

Решая систему (2.2) относительно получаем:

(2.3)

где

- координаты точки А1.

(2.4)

где

- координаты точки В1.

В итоге получаем

Для определения угловых скоростей шатуна А1В1 и коромысла В1С1 продифференцируем систему (2.2) по времени:

(2.5)

Решая её получаем

Дважды продифференцировав систему по времени, получаем систему относительно угловых ускорений шатуна и коромысла:

(2.6)

Из систему определяем

Определив кинематические параметры движения коромысла В1С1, переходим к расчету второго контура механизма С1А2С2 (рис 2.3).

Ось ползуна не смещена относительно точки С1. Введем неподвижную систему координат С1XY. . Уравнение замкнутого векторного контура:

 (2.7)

где , - векторы, представляющие звенья С1А2 и А2В2; - вектор, характеризующий абсциссу точки В2 для данного положения механизма. Проецируя уравнение (2.7) на оси координат и учитывая, что °, получаем:

(2.8)

Известны параметры звенаС1А2 (определены выше): =0.2 м, =330.12°, = -26.39 и длина звена А2В2: =0.315 м.

Решая систему (2.8) относительно получаем:

(2.9)

где

- координаты точки А2.

В итоге

Дифференцируя систему (2.8) по времени и решая её, получаем выражение для скоростей:

(2.10)

где

- проекции скорости точки А2.

Определяем , .

Дважды продифференцировав систему (2.8) по времени, получаем выражение для ускорений:

(2.11)

где

- проекции ускорения точки А2.

Отсюда ,

2.2.2 Метод преобразования координат

Этот метод удобен для определения положения, скорости и ускорения шарниров и центров масс звеньев. Его суть состоит в следующем. С каждым звеном механизма, включая стойку, связывается своя система координат, движущаяся вместе со звеном. Координаты любой точки S звена в «своей» k-ой системе координат являются постоянными и известными. Координаты этой же точки в неподвижной системе OX0Y0 для рассматриваемого положения механизма определяются выражением:

 (2.12)

где - угол поворота k-ой системы координат относительно неподвижной, определён методом векторных контуров; , - координаты начала k-ой системы в неподвижной системе координат.

Последовательно дифференцируя выражение (2.12) по времени получаем зависимости для определения скоростей и ускорений:

(2.14)

где - угловая скорость и угловое ускорение k-го звена, определенные методом векторных контуров; - проекции скорости и ускорения начала k-ой системы на оси неподвижной системе координат.

В соответствии с заданием требуется определить координаты, скорость и ускорение центра масс шатуна 2.

Введем неподвижную систему координат OX0Y0 и систему координат OX2Y2 связанную с шатуном 2 (рис 2.5). Методом векторных контуров определены , = -0.064, = -0.008, , , ,

Проекции скорости и ускорения начала k-ой системы на оси неподвижной системе координат:



Подставляя полученные выражения в системы (2.12)-(2.14) получаем:

2.4 Кинематические диаграммы

В таблице № 2.1 и на рис 2.6 представлены перемещение, ускорение и скорость ползуна 5 за полный оборот кривошипа:

Рис 2.6

Таблица №2.1:

Перемещение, ускорение и скорость ползуна 5 за полный оборот кривошипа.

I	,	Перемещение,	Скорость,	Ускорение,
	град	м
0.	0.00	0.0000e+000	0.0000e+000	1.7380e+001
1.	10.00	1.9057e-003	2.4527e-001	1.4915e+001
2.	20.00	7.2309e-003	4.5077e-001	1.2194e+001
3.	30.00	1.5355e-002	6.1472e-001	9.4546e+000
4.	40.00	2.5652e-002	7.3769e-001	6.7960e+000
5.	50.00	3.7511e-002	8.2134e-001	4.2722e+000
6.	60.00	5.0354e-002	8.6809e-001	1.9340e+000
7.	70.00	6.3646e-002	8.8117e-001 -	1.6210e-001
8.	80.00	7.6907e-002	8.6468e-001 -	1.9602e+000
9.	90.00	8.9724e-002	8.2350e-001	-3.4162e+000
10.	100.00	1.0176e-001	7.6301e-001	-4.5068e+000
11.	110.00	1.1278e-001	6.8877e-001	-5.2347e+000
12.	120.00	1.2259e-001	6.0608e-001	-5.6290e+000
13.	130.00	1.3112e-001	5.1962e-001	-5.7417e+000
14.	140.00	1.3834e-001	4.3316e-001	-5.6418e+000
15.	150.00	1.4426e-001	3.4934e-001	-5.4071e+000
16.	160.00	1.4895e-001	2.6959e-001	-5.1172e+000
17.	170.00	1.5245e-001	1.9417e-001	-4.8478e+000
18.	180.00	1.5485e-001	1.2224e-001	-4.6663e+000
19.	190.00	1.5617e-001	5.2020e-002	-4.6319e+000
20.	200.00	1.5642e-001	-1.9121e-002	-4.7956e+000
21.	210.00	1.5557e-001	-9.4523e-002	-5.2009e+000
22.	220.00	1.5351e-001	-1.7811e-001	-5.8807e+000
23.	230.00	1.5011e-001	-2.7418e-001	-6.8472e+000
24.	240.00	1.4512e-001	-3.8690e-001	-8.0675e+000
25.	250.00	1.3828e-001	-5.1934e-001	-9.4192e+000
26.	260.00	1.2928e-001	-6.7163e-001	-1.0624e+001
27.	270.00	1.1786e-001	-8.3805e-001	-1.1181e+001
28.	280.00	1.0389e-001	-1.0035e+000	-1.0367e+001
29.	290.00	8.7584e-002	-1.1415e+000	-7.4410e+000
30.	300.00	6.9617e-002	-1.2167e+000	-2.1169e+000
31.	310.00	5.1197e-002	-1.1969e+000	4.8857e+000
32.	320.00	3.3898e-002	-1.0689e+000	1.1842e+001
33.	330.00	1.9281e-002	-8.4778e-001	1.6915e+001
34.	340.00	8.4921e-003	-5.7047e-001	1.9227e+001
35.	350.00	2.0701e-003	-2.7763e-001	1.9088e+001
36.	360.00	-1.9234e-011	0.0000e+000	1.7380e+001

В таблице № 2.2 и на рис 2.7 представлены угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение шатуна 2 за полный оборот кривошипа:

Рис 2.7

Таблица №2.2:

Угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение шатуна 2

i Fi1 Fi2 Fi2 OMG EPS

град град рад 1/c 1/c2

0. 0.00 175.28 3.05921 -2.6740e+000 3.9468e+001

1. 10.00 173.22 3.02320 -2.0828e+000 3.8156e+001

2. 20.00 171.65 2.99592 -1.5262e+000 3.5152e+001

3. 30.00 170.55 2.97670 -1.0199e+000 3.1676e+001

4. 40.00 169.87 2.96475 -5.6526e-001 2.8394e+001

5. 50.00 169.56 2.95933 -1.5698e-001 2.5589e+001

6. 60.00 169.58 2.95980 2.1289e-001 2.3321e+001

7. 70.00 169.92 2.96563 5.5218e-001 2.1538e+001

8. 80.00 170.54 2.97641 8.6746e-001 2.0133e+001

9. 90.00 171.42 2.99182 1.1635e+000 1.8978e+001

10. 100.00 172.55 3.01159 1.4431e+000 1.7938e+001

11. 110.00 173.92 3.03547 1.7070e+000 1.6876e+001

12. 120.00 175.51 3.06323 1.9537e+000 1.5661e+001

13. 130.00 177.31 3.09458 2.1802e+000 1.4174e+001

14. 140.00 179.29 3.12917 2.3813e+000 1.2309e+001

15. 150.00 181.43 3.16658 2.5508e+000 9.9827e+000

16. 160.00 183.71 3.20627 2.6812e+000 7.1302e+000

17. 170.00 186.07 3.24759 2.7640e+000 3.7048e+000

18. 180.00 188.49 3.28974 2.7904e+000 -3.2816e-001

19. 190.00 190.90 3.33181 2.7509e+000 -4.9973e+000

20. 200.00 193.24 3.37272 2.6356e+000 -1.0328e+001

21. 210.00 195.45 3.41124 2.4344e+000 -1.6340e+001

22. 220.00 197.44 3.44600 2.1370e+000 -2.3029e+001

23. 230.00 199.13 3.47546 1.7335e+000 -3.0330e+001

24. 240.00 200.42 3.49795 1.2158e+000 -3.8053e+001

25. 250.00 201.21 3.51171 5.8030e-001 -4.5778e+001

26. 260.00 201.39 3.51497 -1.6757e-001 -5.2720e+001

27. 270.00 200.89 3.50617 -1.0069e+000 -5.7600e+001

28. 280.00 199.63 3.48421 -1.8937e+000 -5.8651e+001

29. 290.00 197.61 3.44890 -2.7551e+000 -5.3963e+001

30. 300.00 194.88 3.40134 -3.4936e+000 -4.2354e+001

31. 310.00 191.61 3.34418 -4.0068e+000 -2.4544e+001

32. 320.00 188.01 3.28144 -4.2219e+000 -3.7082e+000

33. 330.00 184.37 3.21782 -4.1271e+000 1.5590e+001

34. 340.00 180.92 3.15768 -3.7763e+000 2.9664e+001

35. 350.00 177.86 3.10422 -3.2612e+000 3.7287e+001

36. 360.00 175.28 3.05921 -2.6740e+000 3.9468e+001

В таблице № 2.3 и на рис 2.8 представлены угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение коромысла 3 за полный оборот кривошипа:

Рис 2.8

Таблица № 2.3:

Угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение коромысла 3.

i Fi1 Fi2 Fi2 OMG EPS

град град рад 1/c 1/c2

0. 0.00 39.16 0.68348 1.9219e-004 7.3007e+001

1. 10.00 39.62 0.69148 1.0291e+000 6.2438e+001

2. 20.00 40.90 0.71379 1.8866e+000 5.0707e+001

3. 30.00 42.84 0.74775 2.5676e+000 3.9322e+001

4. 40.00 45.31 0.79076 3.0835e+000 2.8977e+001

5. 50.00 48.15 0.84045 3.4519e+000 1.9864e+001

6. 60.00 51.26 0.89471 3.6914e+000 1.1926e+001

7. 70.00 54.53 0.95174 3.8185e+000 5.0174e+000

8. 80.00 57.86 1.00993 3.8478e+000 -1.0214e+000

9. 90.00 61.19 1.06791 3.7913e+000 -6.3232e+000

10. 100.00 64.43 1.12444 3.6594e+000 -1.0985e+001

11. 110.00 67.52 1.17846 3.4613e+000 -1.5071e+001

12. 120.00 70.42 1.22903 3.2054e+000 -1.8622e+001

13. 130.00 73.07 1.27534 2.8996e+000 -2.1667e+001

14. 140.00 75.44 1.31669 2.5512e+000 -2.4243e+001

15. 150.00 77.49 1.35247 2.1671e+000 -2.6397e+001

16. 160.00 79.19 1.38220 1.7530e+000 -2.8205e+001

17. 170.00 80.53 1.40547 1.3137e+000 -2.9762e+001

18. 180.00 81.47 1.42190 8.5187e-001 -3.1181e+001

19. 190.00 82.00 1.43117 3.6884e-001 -3.2585e+001

20. 200.00 82.10 1.43297 - 1.3604e-001 -3.4084e+001

21. 210.00 81.76 1.42693 -6.6489e-001 -3.5758e+001

22. 220.00 80.94 1.41268 -1.2206e+000 -3.7625e+001

23. 230.00 79.63 1.38979 -1.8056e+000 -3.9599e+001

24. 240.00 77.80 1.35782 -2.4198e+000 -4.1419e+001

25. 250.00 75.42 1.31635 -3.0573e+000 -4.2557e+001

26. 260.00 72.49 1.26513 -3.7015e+000 -4.2115e+001

27. 270.00 69.00 1.20431 -4.3189e+000 -3.8756e+001

28. 280.00 65.01 1.13468 -4.8528e+000 -3.0821e+001

29. 290.00 60.62 1.05808 -5.2221e+000 -1.6835e+001

30. 300.00 56.02 0.97775 -5.3306e+000 3.4770e+000

31. 310.00 51.47 0.89830 -5.0948e+000 2.8043e+001

32. 320.00 47.29 0.82528 -4.4824e+000 5.2262e+001

33. 330.00 43.78 0.76415 -3.5405e+000 7.0726e+001

34. 340.00 41.20 0.71907 -2.3864e+000 7.9963e+001

35. 350.00 39.66 0.69217 -1.1648e+000 7.9899e+001

36. 360.00 39.16 0.68348 1.5855e-004 7.3007e+001

В таблице № 2.4 и на рис 2.9 представлены угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение шатуна 4 за полный оборот кривошипа:



Рис 2.9

Таблица № 2.4:

Угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение шатуна 4.

i Fi1 Fi2 Fi2 OMG EPS

град град рад 1/c 1/c2

0. 0.00 -53.73 -0.93785 -5.3350e-005 -2.0266e+001

1. 10.00 -53.86 -0.94009 -2.9123e-001 -1.8381e+001

2. 20.00 -54.23 -0.94657 -5.6184e-001 -1.7437e+001

3. 30.00 -54.84 -0.95706 -8.2085e-001 -1.6741e+001

4. 40.00 -55.66 -0.97138 -1.0676e+000 -1.5751e+001

5. 50.00 -56.68 -0.98931 -1.2952e+000 -1.4183e+001

6. 60.00 -57.90 -1.01049 -1.4941e+000 -1.1976e+001

7. 70.00 -59.27 -1.03440 -1.6553e+000 -9.2151e+000

8. 80.00 -60.76 -1.06042 -1.7714e+000 -6.0620e+000

9. 90.00 -62.33 -1.08783 -1.8379e+000 -2.7009e+000

10. 100.00 -63.93 -1.11585 -1.8531e+000 6.9195e-001

11. 110.00 -65.53 -1.14372 -1.8176e+000 3.9652e+000

12. 120.00 -67.08 -1.17069 -1.7341e+000 7.0008e+000

13. 130.00 -68.53 -1.19605 -1.6070e+000 9.7176e+000

14. 140.00 -69.85 -1.21919 -1.4415e+000 1.2072e+001

15. 150.00 -71.02 -1.23957 -1.2431e+000 1.4058e+001

16. 160.00 -72.00 -1.25672 -1.0172e+000 1.5704e+001

17. 170.00 -72.78 -1.27028 -7.6866e-001 1.7063e+001

18. 180.00 -73.33 -1.27992 -5.0125e-001 1.8205e+001

19. 190.00 -73.65 -1.28539 -2.1769e-001 1.9206e+001

20. 200.00 -73.71 -1.28644 8.0339e-002 2.0125e+001

21. 210.00 -73.50 -1.28288 3.9188e-001 2.0990e+001

22. 220.00 -73.02 -1.27450 7.1599e-001 2.1772e+001

23. 230.00 -72.26 -1.26113 1.0506e+000 2.2352e+001

24. 240.00 -71.20 -1.24264 1.3910e+000 2.2475e+001

25. 250.00 -69.84 -1.21900 1.7272e+000 2.1706e+001

26. 260.00 -68.21 -1.19041 2.0411e+000 1.9410e+001

27. 270.00 -66.31 -1.15740 2.3038e+000 1.4819e+001

28. 280.00 -64.23 -1.12106 2.4753e+000 7.3103e+000

29. 290.00 -62.06 -1.08308 2.5108e+000 -3.0274e+000

30. 300.00 -59.92 -1.04584 2.3764e+000 -1.4737e+001

31. 310.00 -57.98 -1.01194 2.0717e+000 -2.4951e+001

32. 320.00 -56.36 -0.98369 1.6431e+000 -3.0730e+001

33. 330.00 -55.14 -0.96238 1.1683e+000 -3.1118e+001

34. 340.00 -54.33 -0.94815 7.1895e-001 -2.7808e+001

35. 350.00 -53.87 -0.94028 3.3017e-001 -2.3558e+001

36. 360.00 -53.73 -0.93785 -4.4013e-005 -2.0266e+001

В таблице № 2.5 представлены скорости и ускорения центра масс шатуна 2 за полный оборот кривошипа:

Звено 1-е в 1-й структурной группе.

Alf - угол поворота шатуна 2 относительно системы координат OX0Y0.

К.Ц.М. Xk = 0.14 м

Yk = 0 м

i Fi1 V Alf2 Vx Vy

град м/с град м/с м/с

0. 0.00 3.7439e-001 -94.72 -3.0779e-002 -3.7312e-001

1. 10.00 4.6759e-001 -77.23 1.0337e-001 -4.5602e-001

2. 20.00 5.5959e-001 -65.91 2.2836e-001 -5.1087e-001

3. 30.00 6.3662e-001 -57.38 3.4321e-001 -5.3619e-001

4. 40.00 6.9548e-001 -50.07 4.4640e-001 -5.3331e-001

5. 50.00 7.3660e-001 -43.31 5.3603e-001 -5.0522e-001

6. 60.00 7.6150e-001 -36.76 6.1006e-001 -4.5575e-001

7. 70.00 7.7191e-001 -30.28 6.6661e-001 -3.8920e-001

8. 80.00 7.6943e-001 -23.76 7.0421e-001 -3.1002e-001

9. 90.00 7.5546e-001 -17.14 7.2191e-001 -2.2265e-001

10. 100.00 7.3128e-001 -10.35 7.1938e-001 -1.3140e-001

11. 110.00 6.9812e-001 -3.31 6.9696e-001 -4.0285e-002

12. 120.00 6.5731e-001 4.11 6.5562e-001 4.7086e-002

13. 130.00 6.1036e-001 12.07 5.9687e-001 1.2759e-001

14. 140.00 5.5918e-001 20.81 5.2269e-001 1.9868e-001

15. 150.00 5.0629e-001 30.69 4.3536e-001 2.5844e-001

16. 160.00 4.5516e-001 42.17 3.3735e-001 3.0556e-001

17. 170.00 4.1064e-001 55.74 2.3117e-001 3.3939e-001

18. 180.00 3.7908e-001 71.66 1.1925e-001 3.5984e-001

19. 190.00 3.6742e-001 89.39 3.8879e-003 3.6739e-001

20. 200.00 3.8022e-001 107.26 -1.1282e-001 3.6310e-001

21. 210.00 4.1701e-001 123.30 -2.2898e-001 3.4852e-001

22. 220.00 4.7292e-001 136.46 -3.4280e-001 3.2579e-001

23. 230.00 5.4157e-001 146.67 -4.5251e-001 2.9755e-001

24. 240.00 6.1681e-001 154.36 -5.5606e-001 2.6693e-001

25. 250.00 6.9269e-001 159.96 -6.5076e-001 2.3735e-001

26. 260.00 7.6281e-001 163.86 -7.3274e-001 2.1207e-001

27. 270.00 8.1959e-001 166.36 -7.9647e-001 1.9329e-001

28. 280.00 8.5399e-001 167.78 -8.3464e-001 1.8078e-001

29. 290.00 8.5606e-001 168.53 -8.3895e-001 1.7030e-001

30. 300.00 8.1709e-001 169.21 -8.0265e-001 1.5293e-001

31. 310.00 7.3348e-001 170.82 -7.2408e-001 1.1701e-001

32. 320.00 6.1155e-001 175.00 -6.0922e-001 5.3247e-002

33. 330.00 4.7208e-001 184.78 -4.7044e-001 -3.9326e-002

34. 340.00 3.5551e-001 205.23 -3.2160e-001 -1.5153e-001

35. 350.00 3.1902e-001 237.12 -1.7317e-001 -2.6793e-001

36. 360.00 3.7439e-001 265.28 -3.0784e-002 -3.7312e-001

i Fi1 A Alf2 Ax Ay

град м/с2 град м/с2 м/с2

0. 0.00 1.1099e+001 -34.58 9.1387e+000 -6.2986e+000

1. 10.00 9.7097e+000 -28.16 8.5605e+000 -4.5822e+000

2. 20.00 8.3573e+000 -18.44 7.9283e+000 -2.6432e+000

3. 30.00 7.2499e+000 -5.66 7.2145e+000 -7.1489e-001

4. 40.00 6.4729e+000 9.43 6.3854e+000 1.0607e+000

5. 50.00 6.0160e+000 25.66 5.4228e+000 2.6050e+000

6. 60.00 5.8108e+000 41.85 4.3282e+000 3.8771e+000

7. 70.00 5.7745e+000 57.29 3.1207e+000 4.8586e+000

8. 80.00 5.8392e+000 71.72 1.8317e+000 5.5444e+000

9. 90.00 5.9613e+000 85.19 5.0037e-001 5.9403e+000

10. 100.00 6.1171e+000 97.80 -8.3046e-001 6.0604e+000

11. 110.00 6.2945e+000 109.66 -2.1179e+000 5.9274e+000

12. 120.00 6.4866e+000 120.81 -3.3224e+000 5.5712e+000

13. 130.00 6.6877e+000 131.26 -4.4103e+000 5.0273e+000

14. 140.00 6.8912e+000 141.01 -5.3563e+000 4.3357e+000

15. 150.00 7.0897e+000 150.06 -6.1438e+000 3.5379e+000

16. 160.00 7.2757e+000 158.42 -6.7659e+000 2.6755e+000

17. 170.00 7.4417e+000 166.09 -7.2235e+000 1.7887e+000

18. 180.00 7.5799e+000 173.06 -7.5244e+000 9.1577e-001

19. 190.00 7.6809e+000 179.30 -7.6803e+000 9.3313e-002

20. 200.00 7.7314e+000 184.77 -7.7046e+000 -6.4301e-001

21. 210.00 7.7117e+000 189.38 -7.6085e+000 -1.2575e+000

22. 220.00 7.5932e+000 193.05 -7.3971e+000 -1.7144e+000

23. 230.00 7.3348e+000 195.65 -7.0627e+000 -1.9791e+000

24. 240.00 6.8814e+000 197.11 -6.5769e+000 -2.0245e+000

25. 250.00 6.1628e+000 197.40 -5.8809e+000 -1.8427e+000

26. 260.00 5.0960e+000 196.75 -4.8799e+000 -1.4683e+000

27. 270.00 3.5971e+000 196.33 -3.4520e+000 -1.0112e+000

28. 280.00 1.6418e+000 204.69 -1.4917e+000 -6.8585e-001

29. 290.00 1.2799e+000 -38.55 1.0009e+000 -7.9770e-001

30. 300.00 4.1456e+000 -23.14 3.8120e+000 -1.6293e+000

31. 310.00 7.2479e+000 -26.40 6.4921e+000 -3.2226e+000

32. 320.00 9.9913e+000 -31.41 8.5274e+000 -5.2068e+000

33. 330.00 1.1854e+001 -35.64 9.6333e+000 -6.9070e+000

34. 340.00 1.2557e+001 -37.98 9.8977e+000 -7.7268e+000

35. 350.00 1.2187e+001 -37.76 9.6348e+000 -7.4634e+000

36. 360.00 1.1099e+001 -34.58 9.1387e+000 -6.2986e+000

В таблице № 2.6 представлены скорости и ускорения центра масс коромысла 3 за полный оборот кривошипа:

Звено 2-е в 1-й структурной группе.

Alf - угол поворота коромысла 3 относительно системы координат OX0Y0.

механический пресс циклограммирование инерция

К.Ц.М. Xk = -0.105 м

Yk = 0 м

 i Fi1 V Alf2 Vx Vy

град м/с град м/с м/с

0. 0.00 0.0000e+000 0.00 0.0000e+000 0.0000e+000

1. 10.00 1.0806e-001 -50.38 6.8905e-002 -8.3237e-002

2. 20.00 1.9809e-001 -49.10 1.2969e-001 -1.4973e-001

3. 30.00 2.6960e-001 -47.16 1.8332e-001 -1.9767e-001

4. 40.00 3.2377e-001 -44.69 2.3016e-001 -2.2771e-001

5. 50.00 3.6245e-001 -41.85 2.7001e-001 -2.4180e-001

6. 60.00 3.8759e-001 -38.74 3.0233e-001 -2.4253e-001

7. 70.00 4.0095e-001 -35.47 3.2654e-001 -2.3266e-001

8. 80.00 4.0402e-001 -32.14 3.4212e-001 -2.1490e-001

9. 90.00 3.9809e-001 -28.81 3.4880e-001 -1.9186e-001

10. 100.00 3.8424e-001 -25.57 3.4659e-001 -1.6587e-001

11. 110.00 3.6344e-001 -22.48 3.3582e-001 -1.3896e-001

12. 120.00 3.3657e-001 -19.58 3.1710e-001 -1.1280e-001

13. 130.00 3.0446e-001 -16.93 2.9126e-001 -8.8649e-002

14. 140.00 2.6788e-001 -14.56 2.5927e-001 -6.7340e-002

15. 150.00 2.2754e-001 -12.51 2.2214e-001 -4.9285e-002

16. 160.00 1.8407e-001 -10.81 1.8081e-001 -3.4509e-002

17. 170.00 1.3793e-001 -9.47 1.3605e-001 -2.2701e-002

18. 180.00 8.9446e-002 -8.53 8.8456e-002 -1.3269e-002

19. 190.00 3.8729e-002 -8.00 3.8352e-002 -5.3899e-003

20. 200.00 1.4284e-002 172.10 -1.4149e-002 1.9626e-003

21. 210.00 6.9813e-002 171.76 -6.9092e-002 1.0009e-002

22. 220.00 1.2816e-001 170.94 -1.2656e-001 2.0180e-002

23. 230.00 1.8959e-001 169.63 -1.8649e-001 3.4129e-002

24. 240.00 2.5408e-001 167.80 -2.4834e-001 5.3706e-002

25. 250.00 3.2102e-001 165.42 -3.1069e-001 8.0805e-002

26. 260.00 3.8866e-001 162.49 -3.7065e-001 1.1696e-001

27. 270.00 4.5348e-001 159.00 -4.2337e-001 1.6250e-001

28. 280.00 5.0955e-001 155.01 -4.6185e-001 2.1525e-001

29. 290.00 5.4832e-001 150.62 -4.7782e-001 2.6897e-001

30. 300.00 5.5971e-001 146.02 -4.6414e-001 3.1282e-001

31. 310.00 5.3495e-001 141.47 -4.1848e-001 3.3324e-001

32. 320.00 4.7065e-001 137.29 -3.4581e-001 3.1927e-001

33. 330.00 3.7175e-001 133.78 -2.5722e-001 2.6840e-001

34. 340.00 2.5058e-001 131.20 -1.6505e-001 1.8854e-001

35. 350.00 1.2230e-001 129.66 -7.8055e-002 9.4158e-002

36. 360.00 0.0000e+000 0.00 0.0000e+000 0.0000e+000

i Fi1 A Alf2 Ax Ay

град м/с2 град м/с2 м/с2

0. 0.00 7.6657e+000 -50.84 4.8408e+000 -5.9439e+000

1. 10.00 6.5570e+000 -49.41 4.2663e+000 -4.9792e+000

2. 20.00 5.3373e+000 -45.09 3.7683e+000 -3.7798e+000

3. 30.00 4.1865e+000 -37.64 3.3151e+000 -2.5567e+000

4. 40.00 3.2022e+000 -26.53 2.8651e+000 -1.4302e+000

5. 50.00 2.4322e+000 -10.89 2.3884e+000 -4.5939e-001

6. 60.00 1.9014e+000 10.07 1.8721e+000 3.3243e-001

7. 70.00 1.6191e+000 35.54 1.3175e+000 9.4120e-001

8. 80.00 1.5583e+000 61.81 7.3609e-001 1.3735e+000

9. 90.00 1.6488e+000 84.93 1.4567e-001 1.6424e+000

10. 100.00 1.8187e+000 103.79 -4.3346e-001 1.7662e+000

11. 110.00 2.0216e+000 119.04 -9.8126e-001 1.7674e+000

12. 120.00 2.2332e+000 131.53 -1.4806e+000 1.6718e+000

13. 130.00 2.4403e+000 141.86 -1.9194e+000 1.5070e+000

14. 140.00 2.6356e+000 150.41 -2.2919e+000 1.3014e+000

15. 150.00 2.8153e+000 157.40 -2.5991e+000 1.0817e+000

16. 160.00 2.9791e+000 162.98 -2.8485e+000 8.7218e-001

17. 170.00 3.1302e+000 167.21 -3.0525e+000 6.9303e-001

18. 180.00 3.2749e+000 170.14 -3.2265e+000 5.6105e-001

19. 190.00 3.4215e+000 171.76 -3.3862e+000 4.9031e-001

20. 200.00 3.5788e+000 172.07 -3.5446e+000 4.9363e-001

21. 210.00 3.7548e+000 171.05 -3.7091e+000 5.8423e-001

22. 220.00 3.9537e+000 168.67 -3.8767e+000 7.7654e-001

23. 230.00 4.1720e+000 164.92 -4.0284e+000 1.0852e+000

24. 240.00 4.3922e+000 159.75 -4.1208e+000 1.5202e+000

25. 250.00 4.5751e+000 153.03 -4.0776e+000 2.0747e+000

26. 260.00 4.6502e+000 144.47 -3.7842e+000 2.7027e+000

27. 270.00 4.5161e+000 133.30 -3.0973e+000 3.2867e+000

28. 280.00 4.0727e+000 117.63 -1.8887e+000 3.6083e+000

29. 290.00 3.3650e+000 92.31 -1.3575e-001 3.3623e+000

30. 300.00 3.0059e+000 49.04 1.9703e+000 2.2701e+000

31. 310.00 4.0122e+000 4.26 4.0012e+000 2.9779e-001

32. 320.00 5.8791e+000 -21.69 5.4630e+000 -2.1724e+000

33. 330.00 7.5420e+000 -36.17 6.0886e+000 -4.4509e+000

34. 340.00 8.4174e+000 -44.73 5.9803e+000 -5.9235e+000

35. 350.00 8.3906e+000 -49.37 5.4638e+000 -6.3678e+000

36. 360.00 7.6657e+000 -50.84 4.8409e+000 -5.9439e+000

В таблице № 2.7 представлены скорости и ускорения центра масс шатуна 4 за полный оборот кривошипа:

Звено 1-е во 2-й структурной группе.

Alf - угол поворота шатуна относительно системы координат OX0Y0.

К.Ц.М. Xk = 0.1575 м

Yk = 0 м

 i Fi1 V Alf2 Vx Vy

град м/с град м/с м/с

0. 0.00 0.0000e+000 0.00 0.0000e+000 0.0000e+000

1. 10.00 2.2134e-001 -80.37 3.7043e-002 -2.1822e-001

2. 20.00 4.0546e-001 -79.80 7.1800e-002 -3.9905e-001

3. 30.00 5.5050e-001 -78.93 1.0569e-001 -5.4026e-001

4. 40.00 6.5765e-001 -77.81 1.3883e-001 -6.4283e-001

5. 50.00 7.2949e-001 -76.49 1.7046e-001 -7.0929e-001

6. 60.00 7.6930e-001 -74.98 1.9934e-001 -7.4302e-001

7. 70.00 7.8078e-001 -73.32 2.2409e-001 -7.4794e-001

8. 80.00 7.6800e-001 -71.52 2.4344e-001 -7.2839e-001

9. 90.00 7.3521e-001 -69.59 2.5636e-001 -6.8907e-001

10. 100.00 6.8678e-001 -67.56 2.6217e-001 -6.3477e-001

11. 110.00 6.2691e-001 -65.44 2.6055e-001 -5.7020e-001

12. 120.00 5.5943e-001 -63.28 2.5155e-001 -4.9969e-001

13. 130.00 4.8763e-001 -61.12 2.3554e-001 -4.2697e-001

14. 140.00 4.1404e-001 -59.02 2.1314e-001 -3.5497e-001

15. 150.00 3.4042e-001 -57.05 1.8514e-001 -2.8567e-001

16. 160.00 2.6769e-001 -55.30 1.5237e-001 -2.2009e-001

17. 170.00 1.9606e-001 -53.86 1.1564e-001 -1.5833e-001

18. 180.00 1.2506e-001 -52.79 7.5630e-002 -9.9600e-002

19. 190.00 5.3640e-002 -52.17 3.2899e-002 -4.2366e-002

20. 200.00 1.9748e-002 127.95 -1.2145e-002 1.5572e-002

21. 210.00 9.7113e-002 127.55 -5.9180e-002 7.6998e-002

22. 220.00 1.8086e-001 126.61 -1.0785e-001 1.4519e-001

23. 230.00 2.7369e-001 125.16 -1.5760e-001 2.2375e-001

24. 240.00 3.7822e-001 123.25 -2.0740e-001 3.1629e-001

25. 250.00 4.9634e-001 120.97 -2.5537e-001 4.2560e-001

26. 260.00 6.2777e-001 118.39 -2.9849e-001 5.5227e-001

27. 270.00 7.6790e-001 115.64 -3.3228e-001 6.9228e-001

28. 280.00 9.0492e-001 112.83 -3.5109e-001 8.3404e-001

29. 290.00 1.0180e+000 110.07 -3.4934e-001 9.5615e-001

30. 300.00 1.0789e+000 107.47 -3.2388e-001 1.0291e+000

31. 310.00 1.0606e+000 105.12 -2.7665e-001 1.0239e+000

32. 320.00 9.5027e-001 103.10 -2.1544e-001 9.2552e-001

33. 330.00 7.5781e-001 101.49 -1.5098e-001 7.4261e-001

34. 340.00 5.1275e-001 100.33 -9.1983e-002 5.0444e-001

35. 350.00 2.5052e-001 99.65 -4.2002e-002 2.4698e-001

36. 360.00 0.0000e+000 0.00 0.0000e+000 0.0000e+000

i Fi1 A Alf2 Ax Ay

град м/с2 град м/с2 м/с2

0. 0.00 1.5704e+001 -80.57 2.5736e+000 -1.5492e+001

1. 10.00 1.3425e+001 -79.94 2.3459e+000 -1.3219e+001

2. 20.00 1.0867e+001 -78.01 2.2575e+000 -1.0630e+001

3. 30.00 8.3234e+000 -74.56 2.2166e+000 -8.0228e+000

4. 40.00 5.9468e+000 -68.81 2.1495e+000 -5.5447e+000

5. 50.00 3.8359e+000 -58.37 2.0117e+000 -3.2661e+000

6. 60.00 2.1671e+000 -34.56 1.7846e+000 -1.2294e+000

7. 70.00 1.5618e+000 19.95 1.4681e+000 5.3289e-001

8. 80.00 2.2663e+000 61.70 1.0745e+000 1.9954e+000

9. 90.00 3.2039e+000 78.77 6.2382e-001 3.1425e+000

10. 100.00 3.9755e+000 87.99 1.3977e-001 3.9730e+000

11. 110.00 4.5162e+000 94.48 -3.5289e-001 4.5024e+000

12. 120.00 4.8352e+000 99.90 -8.3103e-001 4.7633e+000

13. 130.00 4.9694e+000 104.87 -1.2754e+000 4.8030e+000

14. 140.00 4.9695e+000 109.66 -1.6723e+000 4.6797e+000

15. 150.00 4.8910e+000 114.33 -2.0147e+000 4.4568e+000

16. 160.00 4.7879e+000 118.74 -2.3020e+000 4.1981e+000

17. 170.00 4.7071e+000 122.65 -2.5394e+000 3.9634e+000

18. 180.00 4.6871e+000 125.71 -2.7355e+000 3.8061e+000

19. 190.00 4.7591e+000 127.55 -2.9004e+000 3.7731e+000

20. 200.00 4.9504e+000 127.92 -3.0420e+000 3.9055e+000

21. 210.00 5.2889e+000 126.73 -3.1629e+000 4.2390e+000

22. 220.00 5.8020e+000 124.14 -3.2561e+000 4.8023e+000

23. 230.00 6.5076e+000 120.47 -3.3000e+000 5.6088e+000

24. 240.00 7.3922e+000 116.10 -3.2526e+000 6.6382e+000

25. 250.00 8.3743e+000 111.34 -3.0474e+000 7.8001e+000

26. 260.00 9.2511e+000 106.29 -2.5950e+000 8.8797e+000

27. 270.00 9.6472e+000 100.76 -1.8015e+000 9.4775e+000

28. 280.00 9.0190e+000 93.92 -6.1731e-001 8.9978e+000

29. 290.00 6.8449e+000 82.56 8.8653e-001 6.7873e+000

30. 300.00 3.5108e+000 45.65 2.4543e+000 2.5104e+000

31. 310.00 5.0011e+000 -42.45 3.6904e+000 -3.3752e+000

32. 320.00 1.0427e+001 -65.86 4.2649e+000 -9.5153e+000

33. 330.00 1.4879e+001 -73.83 4.1445e+000 -1.4290e+001

34. 340.00 1.7122e+001 -77.85 3.6052e+000 -1.6739e+001

35. 350.00 1.7179e+001 -79.92 3.0071e+000 -1.6914e+001

36. 360.00 1.5704e+001 -80.57 2.5736e+000 -1.5492e+001

3.Инерционные параметры главного механизма

3.1 Массы и моменты инерции

В соответствии с заданием массы звеньев равны:

где 1,…5 - номера звеньев.

Моменты инерции рассчитываются по следующим формулам:

кривошип ; (3.1)

остальные звенья , где i = 2, 3, 4, 5. (3.2)

Производя расчет получаем :

3.2 Приведение масс и моментов инерции

Приведение масс и моментов инерции осуществляется из условия равенства кинетических энергий механизма и звена приведения.

Точное определение приведённого момента инерции требует учета масс и моментов инерции всех подвижных звеньев машинного агрегата в соответствии с формулой:

(3.3)

где n - число подвижных звеньев, - их моменты инерции относительно оси, проходящей через центр масс данного звена; - массы подвижных звеньев; - угловые скорости звеньев; - угловая скорость звена приведения (кривошипа); - линейные скорости центров масс звеньев.

Определение приведённого момента инерции производим на ЭВМ в расчётном положении механизма (150? от начала цикла):

Приведённый момент инерции = 0.23189.

График приведенного момента инерции за цикл представлен на рис3.1:



Рис 3.1

-максимальное значение динамического момента.

4.Внешняя нагрузка

Задаём нагрузку сопротивления, действующую на рабочий орган. Ей является технологическая сила, обусловленная процессом штамповки. График технологической силы представлен на рис 4.1 Изменение технологической силы за величину рабочего хода представлено в таблице № 4.1.Величина рабочего хода Sр = 0.039 м, максимальное значение Fт = 24 кН.

Таблица №4.1:

X, м Fт, кН

0.1175 0.0000e+000

0.1214 2.0000e+003

0.1253 4.0000e+003

0.1292 8.5000e+003

0.1331 1.9000e+004

0.1370 2.4000e+004

0.1409 2.2000e+004

0.1448 2.1000e+004

0.1487 1.9000e+004

0.1526 1.6000e+004

0.1565 0.0000e+000



Рис 4.1

Приведение сил и моментов, действующих на различные звенья машинного агрегата, осуществляется из условия равенства мощностей, развиваемых реальными силами на звеньях, к которым они приложены, и приведённым моментом на звене приведения. Приведённый момент от сил сопротивления равен:

(4.1)

где , - приведенные моменты сил полезного и вредного сопротивлений.

Технологическая сила Fт является силой полезного сопротивления. Значения для любого угла поворота кривошипа вычисляются по формуле:

(4.2)

где - линейная скорость ползуна; - угловая скорость звена приведения (кривошипа).

Приведенный момент от сил вредного сопротивления учитывает потери и трение в кинематических парах механизма. Приближенно будем полагать постоянным, по величине пропорциональным работе сил полезного сопротивления:

(4.3)

где ? - общий КПД механизмов, принимается равным 0,7…0,8.

Величину приведенного момента сил сопротивления рассчитываем на ЭВМ.

При расчете принимаем = 18 кН.

График приведенного момента сил сопротивления представлен на рис 4.2.

Рис 4.2

Из полученного графика видно, что минимальная требуемая мощность двигателя равна 1.17673 Вт.

5.Проектирование привода

В данном разделе необходимо произвести выбор двигателя и формирование его механической характеристики и произвести проектирование зубчатого механизма, передающего момент с вала двигателя на вал кривошипа.

5.1 Выбор двигателя

В данном курсовом проекте применяется асинхронный двигатель, который можно выбрать из каталога. В этом случае его механическая характеристика будет сформирована автоматически. Требованием предъявляемым к двигателю является мощность, которая должна быть больше или равна минимальной мощности, определённой при вычислении приведенного момента сил сопротивления. Исходя из этого условия, выбираем двигатель, механическая характеристика которого представлена на рис 5.1:



Рис 5.1

На рисунке: - номинальный момент; - максимальный (критический момент); - номинальная частота вращения; - синхронная частота вращения; - минимальная частота вращения; ? - соответствующие угловые скорости; - максимальный коэффициент неравномерности хода, обеспечиваемый двигателем; - электромеханическая постоянная.

Требуемое передаточное отношение: (2.1)

где - частота вращения вала двигателя; - частота вращения вала исполнительного механизма (кривошипа). В итоге получаем

Максимальная расчетная нагрузка определена выше в разделе “Внешняя нагрузка” - =955.3 Нм.

5.2 Проектирование зубчатого механизма

Исходные данные для проектирования зубчатого механизма:

Передача: Планетарная 2K-h, схема А.

Частота вращения выходного вала = 110 об/мин;

Требуемое передаточное соотношение = 8,5;

Допустимая погрешность реализации = 5%;

Максимальный момент на выходном валу = 955,3 Нм;

Ресурс работы передачи = 5000ч;

КОЛЕСА: прямозубые;

Термообработка: Za - цементация

Zg - нормализация или улучшение

Zb - нормализация или улучшение;

Коэффициент ширины зубьев шестерни Kza =1;

Число сателлитов = 3;

Расчет - упрощенный.

Результаты расчета и кинематическая схема зубчатого механизма представлены на рис 5.2:



Рис 5.2

6.Силовой расчет главного рычажного механизма

6.1 Постановка задачи

Целью силового анализа механизма механического пресса является определение всех внешних и внутренних сил, действующих на каждое звено. Результаты силового анализа служат основанием для предварительного выбора минимально возможных поперечных размеров звеньев. Задачи силового анализа обычно решаются либо графоаналитическим методом планов сил, либо аналитическими методами. Для реализации любого метода вначале определяются внешние силы, действующие на звенья механического пресса. Будем полагать, что схема действия сил на механизм плоская.

6.2 Силовой расчет в одном положении механизма

6.2.1 Внешние силы

При использовании метода кинетостатики к внешним силам обычно относят: силы веса , силы инерции , технологические силы , где i= 1,… - номер звена.

а. Определяем силы веса:

(6.1)

где - масса i-го звена, g=9.81 м/с2 - ускорение свободного падения. Эти силы приложены в центрах масс звеньев Si.



б.Определяем технологическую силу, действующую на рабочий орган в расчетном положении по графику, представленному на рис 4.1:

в.Определяем силы и моменты инерции в соответствии с правилом Д'Аламбера:

(6.2)

где , - проекции ускорения центра масс звена на оси абсолютной системы координат i-го звена, ранее определены при кинематическом анализе; - величина вектора сил инерции; - момент инерции i-го звена относительно центра масс, определены в п.3.1; - угловое ускорение i-го звена, определены при кинематическом анализе.

Решая систему (6.2) получаем:

Найденные силы инерции также прикладываются в центре масс i-го звена.

Суммарные внешние силы, действующие на i-е звено:

(6.3)

6.2.2 Реакции в кинематических парах

а. Определим реакции в шарнирах и направляющих ползуна аналитически для структурной группы А2В2С2 (рис 6.1). При этом будем учитывать, что угол (ранее определен при кинематическом анализе), а = 0,04 м.

Воспользовавшись уравнением равновесия, спроектируем все силы, действующие на каждое звено структурной группы на оси СК С1XY, а также рассмотрим моменты сил действующих на звено 4 относительно точек А2 и В2 и на ползун 5 относительно точки В2:

с.г.

с.г.

звено 5

звено 4

звено 4

- координаты точек А2 и В2 соответственно,

координаты центра масс шатуна 4.

Решая систему (6.4) получаем:

Учитывая, что получаем

б. Определим реакции в шарнирах и направляющих ползуна методом планов сил для структурной группы А1В1С1А2 (рис 6.2). Сущность этого метода состоит в графическом решении векторного уравнения, описывающего равновесное состояние структурной группы.

Реакции найдем из условий равенства моментов относительно точки В1:

звено 3

звено 3 (6.5)

где hi - плечо соответствующей силы.

Учитывая, что получаем:

Реакции получаем путём построения планов сил (рис 6.3). Реакцию ввиду её малости не учитываем (масштабный коэффициент Kf=5000 H/см).

В итоге .

в. Силовой расчет кривошипа (рис 6.4) также проведём методом планов сил.

Уравновешивающую силу в зацеплении найдём из условия равенства нулю моментов относительно точки О:

(6.6)

где - диаметры зубчатых колес; nw - количество сателлитов (3).

Отсюда 4000

Построив план сил находим, что (масштабный коэффициент Kf=5000 H/см).

6.3 Изменение реакций в кинематических парах в процессе движения

На рис 6.5 - 6.9 представлены графики изменения реакций за полный оборот кривошипа в направляющих ползуна 5 и в шарнирах A1, B1, С1 , O соответственно.



Рис 6.5

Рис 6.6



Рис 6.7

Рис 6.8



Рис 6.9

7.Проектирование вспомогательного механизма

Исполнительным органом механизма подачи револьверного типа является выполненный в виде храповика револьверный диск со сквозными гнездами для штучных заготовок. Ход толкателя S данного случая вычисляется диаметру заготовки (d), диаметру револьверного диска (Dрд) и количеству гнезд в нем (К):

(7.1)

где

Получаем S=0.069 м.

7.1 Компоновка главного и вспомогательного механизма и циклограммирование их совместной работы

Циклограмма совместной работы главного и вспомогательного механизмов представлена на рис (7.1):



Рис 7.1

7.2 Профилирование кулачка

Исходные данные:

Тип замыкания - силовое

Фазовые углы: удаления = 100?

дальнего выстоя = 2?

возврата = 80?

ближнего выстоя = 178?

Минимально возможный радиус базовой окружности = 0,025 м

Длина коромысла = 0,283764 м

Радиус ролика - не задан

Межцентровое расстояние - 0,338 м

Допускаемый угол давления = 45?

Угол поворота коромысла = 16,9857?

Угловая скорость кулачка = 11,5192?

Число расчетных точек: на фазе удаления = 20

дальнего выстоя = 2

возврата = 16

ближнего выстоя = 16

7.2.1Выбор закона движения коромысла

На рисунке 7.2 и в таблице №7.1 приведен закон движения кулачка.

Рис 7.2

Таблица №7.1:

Fi k, E W, Fi kr,

град 1/c2 1/c град

0 0.00 0.000e+000 0.000e+000 0.000

1 5.00 2.507e+001 9.576e-002 0.014

2 10.00 4.769e+001 3.737e-001 0.110

3 15.00 6.564e+001 8.065e-001 0.361

4 20.00 7.717e+001 1.352e+000 0.826

5 25.00 8.114e+001 1.957e+000 1.543

6 30.00 7.717e+001 2.561e+000 2.525

7 35.00 6.564e+001 3.107e+000 3.758

8 40.00 4.769e+001 3.540e+000 5.205

9 45.00 2.507e+001 3.817e+000 6.808

10 50.00 0.000e+000 3.913e+000 8.493

11 55.00 -2.507e+001 3.817e+000 10.178

12 60.00 -4.769e+001 3.540e+000 11.780

13 65.00 -6.564e+001 3.107e+000 13.228

14 70.00 -7.717e+001 2.561e+000 14.461

15 75.00 -8.114e+001 1.957e+000 15.443

16 80.00 -7.717e+001 1.352e+000 16.160

17 85.00 -6.564e+001 8.065e-001 16.625

18 90.00 -4.769e+001 3.737e-001 16.876

19 95.00 -2.507e+001 9.576e-002 16.972

20 100.00 0.000e+000 0.000e+000 16.986

0 102.00 0.000e+000 0.000e+000 16.986

1 107.00 -4.540e+001 -1.720e-001 16.961

2 112.00 -9.080e+001 -6.879e-001 16.787

3 117.00 -1.211e+002 -1.529e+000 16.315

4 122.00 -1.211e+002 -2.446e+000 15.452

5 127.00 -1.211e+002 -3.363e+000 14.192

6 132.00 -9.080e+001 -4.204e+000 12.540

7 137.00 -4.540e+001 -4.720e+000 10.591

8 142.00 0.000e+000 -4.892e+000 8.493

9 147.00 4.540e+001 -4.720e+000 6.395

10 152.00 9.080e+001 -4.204e+000 4.445

11 157.00 1.211e+002 -3.363e+000 2.794

12 162.00 1.211e+002 -2.446e+000 1.533

13 167.00 1.211e+002 -1.529e+000 0.671

14 172.00 9.080e+001 -6.879e-001 0.199

15 177.00 4.540e+001 -1.720e-001 0.025

16 182.00 0.000e+000 0.000e+000 0.000

7.2.2 Построение центрового и рабочего профилей

На рисунке 7.3 представлены построения центрового и рабочего профилей кулачка:

На рисунке 7.4 представлена компоновочная схема главного и вспомогательного механизмов:



Рис 7.4

Минимальные длины звеньев вспомогательного механизма:

O3-K1 = 283.764 мм

O3-K2 = 228.599 мм

K2-K3 = 178.346 мм

K3-K4 = 240 мм

8.Исследование динамики машины

Цель исследования - задача математического моделирования движения главного вала машины под действием приложенных к машинному агрегату сил и моментов с помощью уравнения движения. Результатом моделирования будет искомый закон движения главного вала за один полный оборот.

Алгоритм решения представлен на рис 8.1:

Рис 8.1

Результаты моделирования приведены на графиках, изображенных на рис 8.2 и 8.3:



Рис 8.2

Рис 8.3

Литература

1.Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука. 1975. 639 с

2.С. Кисточкин и др. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Л.: 1989. 127 с.

3.Лавров В.Ю. Курсовое проектирование по ТММ и механике машин в среде пакета ТММ_КР. СПб.: 1997. 147 с.

Размещено на Allbest.ru