Проектирование зубчатых механизмов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Техническое задание на курсовую работу

1.1 Входные параметры и схемы проектируемых механизмов

Рисунок 1 - Схема рычажного механизма

Рисунок 2 - Диаграмма сопротивелний



Рисунок 3 - Схема зубчатого механизма.

Таблица 1 - Входные параметры

Параметры	Обозначения	Значения
Размеры звеньев рычажного механизма	LAB, м	0.60
	LBC, м	1.40
	lCD, м	1.20
	LBE, м	0.70
	LEF, м	1.80
	LBS2, м	0.70
	LCS3, м	0.70
	LES, м	0.60
	a, м	1.00
	b, м	1.60
Положения для планов ускорений		1
Массы звеньев рычажного механизма	G1, H	20
	G2, H	100
	G3, H	80
	G 4, H	100
	G5, H	60
Моменты инерции звеньев	Js2, кг?м2	3.0
	Js3, кг?м2	8.0
	Js4, кг?м2	1.5
Сила сопротивления	PFmax, Н	2500
Максимальное перемещение толкателя	Smax, мм	20
Число зубьев	Z1	10
	Z2	20
	Z5	10
	Z6	34
Модуль	m1, мм	5
Число оборотов	n1, об/мин	1100
	n6, об/мин	40

2. Структурный анализ механизма

2.1 Структурный анализ рычажного механизма

Рисунок 4 - Рычажный механизм.

Данный рычажный механизм состоит из пяти подвижных звеньев, а именно

1. Кривошип.

2. Шатун.

3. Коромысло.

4. Шатун.

5. Ползун.

6. Стойка.

В этом механизме можно выделить семь кинематических пар:

A (1; 6) - V кл, В

B (1; 2) - V кл, В

C (2; 3) - V кл; В

D (3; 6) - V кл; В

E (2; 4) - V кл; В

F (4; 5) - V кл; В

F' (5; 6) - V кл; П

Степень подвижности механизма определяем из формулы: w=3n-2p₅-p₄, где n число подвижных звеньев, p₅ количество кинематических пар пятого класса, p₄ количество кинематических пар четвёртого класса:

W=3*5-2*7=1

Разбиваем механизм на группы Ассура:

Начальное звено.

Рисунок 5 - Начальное звено

Найдем степень подвижности

W=3*1-2*1=1. Механизм I-го класса

Группа Ассура 4-5.



Рисунок 6 - Группа Ассура 4-5.

Найдем степень подвижности

W=3*2-2*3=0, Группа Ассура II-го класса 2-го порядка

Группа Ассура 2-3

Рисунок 7. Группа Ассура 2-3.

Найдем степень подвижности

W=3*2-2*3=0, Группа Ассура II-го класса 2-го порядка

Формула образования механизмов I (1,6)>II (2,3)>II (4,5).

Шестизвенный кривошипно-ползунный механизм II класса.

3. Кинематический анализ рычажного механизма

3.1 Определение положений звеньев и точек механизма

Ведущее звено задано в условии, это звено АB. Отмечаем на чертеже положения неподвижных элементов кинематических пар: шарниров A и D. Длину отрезка AB изображающего на чертеже размер ведущего звена, принимаем равной 60 мм. Для определения положений звеньев и точек механизма на А1 рассчитываем масштабный коэффициент длины.

Масштабный коэффициент длины показывает, сколько единиц длины данного отрезка содержатся в одном миллиметре чертежа. В соответствии с этим длины звеньев механизма получились:

L_AB=0.60/0.01=60 мм

L_BC=1.4/0.01=140 мм

L_CD=1.2/0.01=120 мм

L_BE=0.7/0.01=70 мм

L_EF=1.8/0.01=180 мм

L_BS2=0.7/0.01=70 мм

L_CS3=0.7/0.01=70 мм

L_ES4=0.6/0.01=60 мм

L_a=1/0.01=100 мм

L_b=1.6/0.01=160 мм

1) Обозначим на чертеже произвольно стойку A. Строим звено АB. Длинна кривошипа равна 60 мм.

2) Расстояние от стойки A до стойки D дано 160 мм, стойки расположены на одной линии.

3) Нарисуем окружность с радиусом равным =140 м м с центром в точке B, нарисуем вторую окружность радиусом =120 мм с центром в точке D.В точке пересечения этих двух окружностей расположена точка С. Соединим прямыми точки С и В, С и D.

4) Нарисуем окружность с радиусом равным =70 мм с центром в точке B. Пересечение окружности BE и линии BC определит положение точки E.

5) Для построения точки F отложим известное нам расстояние от точки A к F равное 100 мм вправо и проведем нормаль к этой прямой. Нарисуем окружность радиусом равным =180 мм с центром в точке E.В точке пересечения окружности и нормали будет располагаться точка F принадлежащая ползуну.

6) Откладывая по 60 градусов от входящего звена построим положений механизма.

3.2 Определение скоростей точек и звеньев механизма

Кривошип AB вращается с постоянной частотой заданной в параметрах n1=40 об/мин. Угловая скорость:

, с

Скорость точки А:

, мс

где

Отметим на плане скоростей равную рb=50 мм, точку р берем произвольно. Скорость точки B направлена в сторону вращения кривошипа.

Зная что рb=50 мм найдем масштабный коэффициент:

 мс/мм

Шатун ВC совершает плоско-параллельное движение. В принадлежит кривошипу АВ и коромыслу CD. Скорость точки C

где

Построив два перпендикуляра один из точки b другой из точки d, найдем . Полученный отрезок является скоростью точки C. Отрезок рс=67,1 мм.

Скорость точки E найдем из теоремы подобия:

Отсюда:

мм

Скорость точки F. F принадлежит шатуну EF и ползуну 5

где

Построим перпендикуляр FE из точки e и опустим ось YY из p, в точке их пересечения будет точка f. Соединив отрезок pf, получим скорость точки f. Отрезок pf=33.8 мм

, мc^-1

, мc^-1

, мc^-1

, мc^-1

, мc^-1

Найдем угловые скорости всех звеньев:

с

с

с

3.3 Определение ускорений точек и звеньев механизма

Ускорение точки B:

где и равно

 мс

т.к.

Отметим на плане ускорений равную =100 мм, точку берем произвольно. Зная что =100 мм найдем масштабный коэффициент:

мс/мм

Точка C принадлежит шатуну ВC и коромыслу СD, ускорение точки C равно

мс

где

Отметим на плане ускорения отрезок и равный:

мм

Отметим на плане ускорения

где

мс

где

Отметим на плане ускорения отрезок и равный:

мм

Отметим на плане ускорения

где

В точке пересечения отрезков и расположена точка b. Соединив отрезок получим ускорение точки В.

Ускорение точки E найдем из теоремы подобия

,

Отсюда:

мм

Отметим на плане ускорения

Точка F принадлежит шатуну EF и ползуну. Ускорение точки F:



мс

где

Отметим на плане ускорения отрезок и равный

, мм

Отметим на плане ускорения

где

Отметим на плане ускорения

В точке пересечения и будет находиться точка f. Соединив отрезок получим ускорение точки F.

Ускорение точки , принадлежащей шатуну ВС найдем из теоремы подобия:

Отсюда:

мм

Ускорение точки принадлежащей коромыслу СD найдем из теоремы подобия:

Отсюда:

мм

Ускорение точки принадлежащей шатуну EF найдем из теоремы подобия:

Отсюда:

мм

Найдем ускорения точек и звеньев.

=рb*µ_a=94.61*0,104=9.83 мс

=cn₃* µ_a=29.77*0,104=3.09 мс

=рe*µ_a=17.93*0,104=1.86 мс

=рf* µ_a=9.21*0,104=0,95 мс

=fn₄* µ_a=14.52*0,104=1.51 мс

=bn₂*µ_a=33.9*0,104=3.52 мс

Найдем ускорения центров масс:

a_S1=рS₁*µ_a=50*0,104=5,2 мс

a_S2=рS₂*µ_a=17.93*0,104=1,86 мс

a_S3=рS₃*µ_a=39.43 *0,104=4.1 мс

a_S4=рS₄*µ_a=9.82 *0,104=1,02 мс

Найдем угловые ускорения звеньев:

е₂=

е₃=

е₄=

4. Силовой анализ рычажного механизма

4.1 Силовой анализ группы Ассура 4-5

Находим значения силы тяжести для каждого звена:

Находим значения сил инерции и моменты сил инерции:

Выделяем группу состоящую из звеньев 4-5 и прикладываем силы, действующие на ее звенья, а также реакции Rⁿ₃₄, R^ф₃₄, R₆₅. Чертим на А1 группу Ассура 4-5 в масштабе и проставляем все силы. Учитываем, что сумма всех сил, действующих на тело равна 0. Составляем уравнение моментов. Из уравнения определяем и чертим план сил в масштабе .

,

.

Определяем реакции:

R₆₅=/56/ *µ_F1=23,72*2=47,44H

R₂₄=/61/ *µ_F1=177,02*2=354,04H

4.2 Силовой анализ группы Ассура 2-3

Чертим группу Асура 2-3 и проставляем все силы. Учитываем, что сумма сил, действующих на тело равна 0. Составляем сумму моментов.

Составим уравнение моментов относительно точки C, для 2-го звена.



Составим уравнение моментов относительно точки С, для 3-го звена.

Строим план сил группы Ассура (2-3) в масштабе .



Определяем реакции:

4.3 Силовой анализ начального звена

Чертим входное звено и проставляем все силы, а также результирующую силу, но в противоположном направлении. Составляем сумму моментов. Из уравнения определяем и чертим план сил в масштабе. .

.



Определяем реакции:

5. Синтез зубчатого механизма

5.1 Синтез простой передачи

Определение основных геометрических параметров простой передачи

Дополнительные исходные данные:

угол главного профиля б = 20?;

коэффициент высоты зуба ;

коэффициент радиального зазора ;

коэффициент радиуса кривизны переходной кривой .

Колеса цилиндрические, угол наклона зуба в=0.

Коэффициент смещения шестерни , колеса .

мм, мм, модуль m=5

Расчет основных геометрических параметров

Делительное межосевое расстояние

(мм)

Коэффициент суммы смещений

(мм)

Угол профиля

; б_t = 20?

Угол зацепления



Делительный диаметр

шестерни (мм)

колеса (мм)

Межосевое расстояние

(мм)

Передаточное отношение

Начальный диаметр

шестерни (мм)

колеса (мм)

Коэффициент воспринимаемого смещения

Коэффициент уравнительного смещения



Диаметр вершин зубьев

шестерни (мм)

колеса (мм)

Диаметр впадин

шестерни (мм)

колеса (мм)

Высота зуба

шестерни (мм)

колеса (мм)

Основной диаметр

шестерни (мм)

колеса (мм)

Расчетный шаг

(мм)

Шаг зацепления

(мм)

Толщина зуба по делительной окружности

шестерни (мм)

колеса (мм)

Коэффициент перекрытия:

Угловой шаг

шестерни:

колеса:

Строим картину эвольвентного зацепления в масштабе 5:1.

5.2 Синтез планетарного редуктора

Находим передаточное отношение всего механизма.

Делаем подбор зубьев.

Условие отсутствия заклинивания:

Условие не выполняется, продолжаем подбор:



Условие не выполняется, продолжаем подбор:

Условие не выполняется, продолжаем подбор:

Условие выполнено

Условие соседства:

Внешнее зацепление:



Условие выполнено

Внутреннее зацепление:

Условие выполнено

Условие сборки:

Т.к. - целое число, то условие выполнено

Условие соосности:

Условие выполнено

Проверим погрешность реализации

5.3 Картины линейных и угловых скоростей зубчатого механизма

Находим диаметры колес планетарного редуктора. И вычерчиваем в масштабе

_l=1

d₁ =

d₂ =

d₂' =

d₃ =

d_3' =

Находим скорость механизма.

₁₂ = = =

Находим масштабный коэффициент скоростей:

= ₁₂ / P₁₂A = мс ^-1/ мм

Масштаб угловых скоростей равен:

= ₁ / О1 = с ^-1/ мм

Список литературы

рычажный механизм передача редуктор

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1988

2. Палев П.П., Тайманова Г.К., Филиппова Т.С. Курс теории механизмов и машин. Часть I. Структурный, кинематический и силовой анализ плоских механизмов: Учебное пособие. Караганда: КарГТУ, 2004

3. Палев П.П., Тайманова Г.К., Филиппова Т.С. Курс теории механизмов и машин. Часть II. Методы проектировая схем основных видов механизмов: Учебное пособие. Караганда: КарГТУ, 2006

4. Палев П.П., Филиппова Т.С. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория механизмов и машин». Проектирование зубчатых механизмов.

Размещено на Allbest.ru