Исследование рычажного механизма долбежного станка

Размещено на http://allbest.ru

Аннотация

долбежный станок кинематический кулачковый

В данной курсовой работе представлен рычажный механизм долбежного станка. Долбежные станки предназначены для строгания вертикальных плоскостей, канавок, фасонных профилей по кругу или по другой поверхности. Долбежные станки могут быть использованы для протягивания (прошивания) отверстия. Для выполнения этих операций станок оснащают соответствующими приспособлениями.

Благодаря вертикальной компоновке долбежный станок занимает небольшую производственную площадь. В инструментальных и ремонтных цехах широко применяют комбинированные долбежные станки, которые выполняют фрезерование, растачивание и долбление. Это станки нормального, повышенного и высокого класса точности с ручным управлением и оптической системой отсчета по двум координатам.

Были изучены, освоены и применены основные методы графического, графо-аналитического анализов механизма:

а) метод кинематических диаграмм;

б) векторный метод - метод планов;

в) метод хорд;

с) метод “засечек” и др.

В ходе выполнения курсовой работы нами были освоены и применены общие методы исследования и проектирования механизмов, которые на практике мы смогли использовать для отдельно взятого конкретного механизма.

Определения(термины)

Машина есть устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью облегчения Физического и умственного труда человека.

Система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел, называется механизмом.

Каждая подвижная деталь или группа деталей образующая одну жесткую подвижную систему тел , название подвижного звена механизмов

Все неподвижные детали образуют одну жесткую неподвижную систему тел, называемую неподвижным звеном или стойкой.

Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой.

Совокупность поверхностей, линий и отдельных точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару, называется элементом кинематической пары.

Кинематические пары делятся на низшие и высшие. Кинематическая пара, которая может быть выполнена соприкоснове¬нием элементов ее звеньев по поверхности, называется низшей.

Кинематическая пара, которая может быть выполнена соприкосновением элементов ее звеньев только по линиям или в точках, называется высшей.

Кинематической цепью называется система звеньев, связанных между собой кинематическими парами.

Кинематические цепи делятся на простые и сложные. Простой кинематической цепью называется такая цепь, у которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары

Сложной кинематической цепью называется цель, в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары.

Простые и сложные кинематические цепи в свою очередь делятся на замкнутые и незамкнутые. Замкнутой кинематической цепью называется кинематическая цепь, звенья которой образуют один или несколько замкнутых контуров.

Незамкнутой кинематической цепью называется кинематическое цепь, звенья который не образуют замкнутых контуров.

Твердое тело, входящее в состав механизма, называется звеном механизма.

Числом степеней свободы механической системы называется число возможных перемещений системы.

Звено механизма, которому сообщается движение , преобразуемое в требуемое движение других звеньев механизма , называется входным звеном.

Звено механизма , совершающее требуемое движение , для которого предназначен механизм, называется выходным звеном.

Подвижные звенья механизма, кроме входного и выходного звена, называются соединительными или промежуточными.

В некоторых случаях принимают термин ведущее звено (звенья). Ведущим эвеном называется звено, для которого сумма элементарных работ всех внешних сил, приложенных к нему, является положительной.

Соответственно ведомым эвеном называется звено, для которого сумма элементарных работ всех внешних сил, приложенных к нему, является отрицательной или равна нулю.

Стойка это кинематическая цепь , у которого одно из звеньев неподвижно, которая обычно применяется в конструкциях

Механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары, называется рычажным.

Механизм, звенья которого образуют только вращательные пары, называется шарнирным.

Механизм, звенья которого образуют только поступательные пары, называется клиновым.

В зависимости от характера движения относительно стойки звенья называют:

кривошипом - вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси;

коромыслом - вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси;

шатуном - звено рычажного механизма, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями;

ползуном - звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со стойкой;

кулисой - звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной оси или перемещающееся вдоль направляющих стойки и образующее с другим подвижным звеном в поступательную пару.

Введение

Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей народного хозяйства, так как основные производственные процессы осуществляются машинами или с помощью машин. От уровня развития машиностроения, от степени совершенства машин в значительной степени зависит производительность общественного труда и благосостояние народа. Поэтому в планах экономического и социального развития нашей страны предусматривается определяющее развитие машиностроения.

В свете задач стоящих перед машиностроением, особое значение приобретает качество подготовки высококвалифицированных инженеров. Инженер-конструктор должен владеть современными методами расчета и конструирования новых, быстроходных автоматизированных и высокопроизводительных машин. Рационально спроектированная машина должна удовлетворять социальным требованиям безопасности, обслуживания и создания наилучших условий для обслуживающего персонала, а также эксплуатационным, экономическим, технологическим и производственным требованиям. Эти требования предоставляют собой сложный комплекс задач, которые должны быть решены в процессе проектирования новой машины.

Решение этих задач на начальной стадии проектирования состоит в выполнении анализа и синтеза проектируемой машины, а также в разработке и кинематической схемы, обеспечивающей с достаточным приближением воспроизведение требуемого закона движения.

Для выполнения этих задач студент - будущий инженер, должен изучить основные положения теории машин и общие методы кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов, а также приобрести навыки в применении этих методов к исследованию и проектированию кинематических схем механизмов и машин различных типов.

Поэтому наряду с изучением курса теории механизмов и машин в учебных планах предусматривается обязательное выполнение студентами курсового проекта по теории механизмов и машин, состоящих из сложных и простых в структурном отношении механизмов (шарнирно рычажных, кулачковых, зубчатых и др.). Курсовое проектирование способствует закреплению, углублению и обогащению теоретических знаний, а также применению этих знаний к комплексному решению конкретной инженерной задачи по исследованию и расчетов механизмов и машин; оно развивает у студента творческую инициативу и самостоятельность, повышает его интерес к изучению дисциплины и прививает некоторые навыки научно исследовательской работы.

При решении задач проектирования кинематических схем механизмов необходимо учитывать структурные, метрические, кинематические и динамические условия, обеспечивающие воспроизведение проектируемым механизмом заданного закона движения.

В курсовом проектировании используют сочетание графических и графоаналитических.

Графические методы анализа и синтеза механизмов обладают доступностью, наглядностью и отличаются удобствами контроля. В ряде случаев графическое вычисление основано на геометрических построениях, с некоторым приближением заменяющих аналогичные, аналитические и численные операции. Точность графических методов достаточна для решения многих практических задач. Графические методы становятся затруднительными, если требуется провести большой объем однообразных построений и не могут быть использованы непосредственно при решении более сложных задач, если расчеты требуется провести с высокой точностью.

1.Долбежные станки

В данной курсовой работе представлен рычажный механизм долбежного станка.

Долбежные станки предназначены для строгания вертикальных плоскостей, канавок, фасонных профилей по кругу или по другой поверхности. Долбежные станки могут быть использованы для протягивания (прошивания) отверстия. Для выполнения этих операций станок оснащают соответствующими приспособлениями.

Долбежный резец в отличие от резцов поперечно-строгальных станков совершает только возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении перпендикулярно рабочей поверхности стола или установочной плите. Все остальные движения подачи совершаются обрабатываемой деталью. В долбежных станках движение подачи прерывистое (периодическое) и осуществляется путем продольной, поперечной или круговой подачи стола.

В долбежных станках резец движется возвратно-поступательно в вертикальной плоскости, перпендикулярной к поверхности стола. Характер движений в долбежных станках такой же, как и в поперечно-строгальных, поэтому их иногда называют вертикально-строгальными. Вертикальная компоновка позволяет обрабатывать на долбежных станках внутренние фасонные контуры, что на продольно- и поперечно-строгальных станках затруднено.

Характерными размерами для этих станков являются наибольший ход ползуна (долбяка) и диаметр стола, так как диаметром стола определяются наибольшие размеры заготовок, которые можно обрабатывать на данном станке. Длина строгания устанавливается ходом долбяка. Положение долбяка можно ориентировать по высоте относительно обрабатываемой детали. В современных долбежных станках движение ползуна осуществляется посредством механического или гидравлического привода.

В долбежном станке в отличие от поперечно-строгального для привода ползуна применена вращающаяся кулиса вместо качающейся, т. е. здесь ось вращения кулисы расположена между осью кривошипного диска и ползуном. В современных долбежных станках возвратно-поступательное движение долбяка осуществляется тремя видами: кривошипно-шатунным, вращающейся кулисой и гидроприводом. Наибольший ход ползуна у станков отечественной модели составляет 100--1600 мм, а диаметр стола 240--1600 мм. Они оснащаются различными устройствами, значительно расширяющими их технологические возможности. Устройство долбежного станка указана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Устройство долбежного станка:

1 - станина; 2, 3, 4 - маховики поперечного, кругового и продольного перемещения стола соответственно; 5- стол; 6 - заготовка; 7 - резцедержатель; 8 - ползун (долбяк); 9 - рукоятка переключения скоростей долбяка; 10 - коробка скоростей; 11 - вертикальная колонка; 12 - кнопочная понель.

Основными узлами долбежного станка являются станина 1 коробчатой формы, на которой установлена вертикальная колонка 11. По вертикальным направляющим колонки перемещается ползун 8, или долбяк, в нижней части которого закреплен резцедержатель 7. Заготовка 6 крепится на столе 5. Стол получает круговое перемещение при вращении маховика J, продольное движение при ручном управлении маховиком 4 и поперечное -- при вращении маховика 2. Коробка скоростей 10 расположена в верхней части колонки; переключение скоростей долбяка осуществляется рукояткой 9. Для включения станка установлена кнопочная панель 12.

Благодаря вертикальной компоновке долбежный станок занимает небольшую производственную площадь. В инструментальных и ремонтных цехах широко применяют комбинированные долбежные станки, которые выполняют фрезерование, растачивание и долбление. Это станки нормального, повышенного и высокого класса точности с ручным управлением и оптической системой отсчета по двум координатам. В ряде станков используется цифровая индикация с предварительным набором координат. В других станках установлено УЧПУ для обработки по программе в прямоугольных координатах горизонтальным и вертикальным шпинделем.

2. Структурный анализ рычажного механизма

Задачи структурного анализа:

Определить количество звеньев и их название (для плоского механизма);

а) Определить число, класс, название кинематических пар;

б) Определить вид механизма;

с) Определить число степеней свободы;

д) Определить структурные группы (группы Ассура для плоского механизма);

е) Определить класс механизма;

к) Определить подвижность механизма.

Мне дан рычажный механизм долбежного станка (рисунок 2):



Рисунок 2 - Рычажный механизм долбежного станка

Механизм состоит из следующих звеньев:

0 - стойка;

1 - кривошип;

2 - кулиса;

3 - кулисный камень;

4 - кулиса;

5 - ползун.

Данный механизм состоит из следующих кинематических пар:

1.А(0,1) - V класс, вращательная, плоская, низшая кинематическая пара;

2.В(1,2) - V класс, вращательная, плоская, низшая кинематическая пара;

3.B'(2,3) - V класс, поступательная, плоская, низшая кинематическая пара;

4.C'(3,0) - V класс, вращательная, плоская, низшая кинематическая пара;

5.D(3,4) - V класс, вращательная, плоская, низшая кинематическая пара;

6.D'(4,5) - V класс, поступательная, плоская, низшая кинематическая пара;

7.E(5,0) - V класс, вращательная, плоская, низшая кинематическая пара.

Так как механизм состоит только из низших, плоских кинематических пар V класса, то механизм является плоским. Число степеней свободы плоского механизма определяется по формуле Чебышева:

(1)

где n - число подвижных звеньев;

число кинематических пар V и IV классов, итак:

W =3·5 - 2·7 =1

Разделяем механизм на следующие группы Ассура (рисунок 3 - а,б,c):

а) Механизм I класса

б) Группа Ассура II класса 3 вида



с) Группа Асура II класса 2 вида

Рисунок 3 - Структурные группы механизма

Структурная формула механизма следующая:

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

Данный механизм является механизмом II класса.

3. Кинематический анализ рычажного механизма

При кинематическом исследовании ставят две основные задачи:

1.Определение положений звеньев и траектории заданных точек;

2.Определение линейных и угловых скоростей и ускорений звеньев и отдельных точек механизмов.

В результате кинематического анализа устанавливают соответствие кинематических параметров (перемещений, скоростей и ускорений) заданным условиям, а также получают исходные данные для выполнения динамических расчетов. Знания кинематических параметров необходимы для расчета сил инерций и моментов сил инерций, кинетической энергии механизма и мощности.

Последовательность выполнения кинематического исследования такова:

1. Используя исходные данные, определить размеры всех звеньев механизма (все длины выразить в метрах);

2. Выбрать масштаб и построить планы положений механизма для 12 положений входного звена. Пронумеровать положения, приняв за первое то крайнее положение выходного (рабочего) звена, от которого начинается рабочий ход. Счет положений вести в направлении движения входного звена;

3. Построить траектории движения заданных точек;

4. Составить векторные уравнения для определения скоростей и ускорений точек звеньев;

5. Решить составленные уравнения методом планов скоростей для 12 положений механизма. Планы скоростей для всех положений строить из одного полюса;

6. Построить годографы скоростей исследуемых точек;

7. Построить планы ускорений для двух положений механизма (одно положение для рабочего, другое - для холостого хода механизма). Номера этих положений согласовываются с консультантом или задаются. Для этих положений определить величины и направления угловых скоростей и ускорений звеньев;

8. Построить диаграмму перемещений выходного звена в функции времени;

9. Методом графического дифференцирования построить кинематические диаграммы скоростей и ускорений выходного звена (ползуна). Определить масштабы этих диаграмм.

а) Построение плана 12 положений

Для построения плана 12 положений выбираем масштаб:

(2)

где истинное значение длины первого звена, м;

чертежное значение длины первого звена, мм.

По выбранному масштабу, определяем остальные чертежные значения длин звеньев и расстояний стоек:

(3)

(4)

(5)

По следующим формулам определяем численные значения длин звеньев и расстояния стоек:

По найденным чертежным значениям геометрических параметров, методом “засечек” строим план двенадцати положений механизма.

б) Кинематическое исследование механизма методом планов скоростей и ускорений

Построение кинематических диаграмм создает возможность изучить изменение кинематических параметров какой- либо одной точки или звена механизма за время одного оборота ведущего звена. Метод планов скоростей и ускорений дает возможность определить линейные скорости и ускорения всех точек механизма, угловые скорости и ускорения всех звеньев и механизма в данном его положении.

Кинематическое исследование методом планов и ускорений производим в такой последовательности:

1. Производим структурный анализ заданного механизма;

2. Вычерчиваем механизм в положениях, для которых требуется построить планы скоростей и ускорений;

3. Строим планы скоростей и ускорений сначала для ведущих звеньев, а затем для всех Ассуровых групп;

Кинематический анализ начинаем с ведущего переходя последовательно к ведомому.

(6)

(7)

(8)

Определяем масштаб скорости:

(9)

где выбираем сами, мм.

(10)



(11)

(12)

(13)

(14)

Определяем расстояние cd для каждого положения, по формуле (14):

Определяем исходное значение длины второго звена по формуле:

(15)

Определяем скорость точки Е по следующей формуле:

 (16)

В таблице 1 указаны значения аналогов скоростей различных точек механизма для двенадцати положений.

Таблица 1

№	BC
0	197	30	45	85	15	42,5	1,76
1	225	63	83	65	21	80	3,23
2	244	83	10	36	12	99	3,93
3	251	90	105,4	0	0	105,4	4,14
4	244	83	100	34	13	99	3,7
5	225	63	83	65	21	80	3,23
6	197	30	45	85	15	42.5	1,76
7	164	15	27	89	9	25	1
8	134	65	142.6	63	35	137	5,6
9	121	90	218	0	0	218	8,59
10	134	65	142,6	35	35	137	5,6
11	164	15	27	9	9	25	1

: (17)

0.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

: (18)

0.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

(19)

0.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

: (20)

0.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

(21)

0.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

в) Построение плана ускорений для 0-го и 7-го положений:

(22)

Ускорение точки В механизма определяется по следующей формуле:

(23)

где угловое ускорение первого звена,

(24)

(25)

нормальное ускорение

тангенциальное ускорение

кориолисово ускорение

релятивное ускорение

Для 0-го положения:

Опрделяем нормальное ускорение механизма для второго звена:

(26)

Определяем кориолиосво ускорение для третьего звена:

(27)

(28)

угловое ускорение второго звена,

(29)

выбираем из чертежа, мм.

Выбираем масштаб ускорения:

(30)

выбираем из чертежа, мм.

(31)

(32)

Определяем точку D на чертеже:

(33)

(34)

(35)

Определяем релятивное ускорение для третьего звена:

 (36)

выбираем из чертежа, мм.

Определяем тангенциальное ускорение для второго и четвертого звеньев:

(37)

Определяем угловое ускорение для всех звеньев:

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

Определяем ускорение точек ,,

(44)

(45)

(46)

выбираем из чертежа, .

Для 7-го положения:

Опрделяем нормальное ускорение механизма для второго звена:

Определяем кориолиосво ускорение для третьего звена:

Определяем масштаб ускорения:

Определяем релятивное ускорение для третьего звена:

Определяем тангенциальное ускорение для второго и четвертого звеньев:

Определяем угловое ускорение для всех звеньев:

Определяем ускорение точек ,,:

г) Построение кинематических диаграмм

Кинематическая диаграмма представляет собой графическое изображение изменения одного из кинематических параметров (перемещения, скорости и ускорения) точки или звена исследуемого механизма и функции времени, угла поворота или перемещения ведущего звена этого механизма.

Пусть требуется построить кинематическую диаграмму изменения расстояний точки , ползуна рычажного механизма вакуумного насоса, от его левого крайнего положения .

Для этого:

1. вычерчиваем схему механизма в масштабе , в двенадцати положениях, соответствующих последовательным поворотам кривошипа на 30. За начальное положение кривошипа принимаем при котором ползун занимает крайнее левое положение ;

2. строим оси координат и на оси абцисс откладываем отрезок , изображающий время одного полного оборота кривошипа в масштабе:

(47)

Отрезок l делим на двенадцать равных частей в соответствующих точках 11, 0, 1, 2… по оси ординат откладываем расстояние пройденные точкой E от его крайнего левого положения .

До крайнего правого положения расстояния возрастают, а начиная с положения , они будут уменьшаться; когда кривошип придет в начальное положение , ордината кривой () будет равна нулю;

3. Соединяем последовательно плавной кривой полученные точки 11, 0?,1?,2?,… . Полученная кривая и будет диаграммой расстояний точки E.

Если величины расстояния откладывать прямо со схемы, то масштаб диаграммы () будет равен:

Тогда:

(48)

масштаб перемещения

Если же эти расстояния приходится уменьшить в m раз, то соответственно увеличивают в m раз.

Если же оси абцисс откладывать углы поворота кривошипа , отсчитывая их по ходу часовой стрелки от начального положения , то заданная диаграмма представит функциональную зависимость и масштаб по оси абцисс

(49)

Для построения диаграммы скорости () поступаем так:

1. Под диаграммой () строим оси координат ,, и на продолжении оси влево откладываем отрезок ;

2. Из точки p проводим лучи p8,p9,p10,… параллельно хордам кривой () на участках 11,0?;0?,1?;1?,2?;…

Эти лучи отсекут на оси отрезки пропорциональные средней скорости на соответствующем участке диаграммы;

3. Отложим эти отрезки на средних ординатах соответствующих участков;

4. Соединим ряд полученных точек 11??,0??,1??,… плавной кривой; эта кривая будет диаграммой скорости () .

Имея диаграмму скоростей (), аналогично строим диаграмму тангенциальных ускорений ().

При построении диаграмм () и () описанным методом нельзя получить те участки этих диаграмм, которые соответствуют половине крайних участков оси абцисс. Чтобы закончить построение диаграмм, нужно дополнительно построить средние значения и для одного-двух участков следующего цикла. Соединив плавной кривой точки, соответствующие последним участкам первого цикла и первым участкам следующего цикла, отсечем на крайней правой оси ординат отрезок, который следует отложить на крайней левой оси ординат цикла. После этого окончательно достраиваем всю кривую.

Масштаб диаграмм () и () остается таким же, как и раньше; масштабы по осям ординат определяются по формулам:

для диаграммы скоростей:

(50)

для диаграммы ускорения:

(51)

и отрезки взятые из чертежа, мм.

Определяем относительную погрешность 0-го и 7-го положения скорости:

(52)

(53)

(54)

для 0-гоположения:

для 7-го положения:

Определяем относительную погрешность 0-го и 7-го положения ускорения:

Для 0-го положения:

 (55)

(56)

(57)

Для 7-го положения:

3. Синтез кулачкового механизма

При курсовом проектировании кулачковый механизм является частью общей кинематической схемы проектируемой машины. Он используется либо как основной механизм, осуществляющий движение исполнительных звеньев, либо как вспомогательный для управления циклом или выполнения операций подачи, смазки, перемещение суппорта, включения двигателя и т.д.

Расчет кулачка имеет целью определение координат оси вращения кулачка относительно выходного звена и координат профиля кулачка. Первый этап работы называют выбором размеров кулачка, обеспечивающих изменение угла давления в допустимых пределах, назначенных из условия уменьшения работы сил трения и снижения износа элементов кинематической пары.

Второй этап работы называют расчетом и построением профиля кулачка по заданному закону движения выходного звена.

Для решения поставленной задачи можно использовать графические методы расчета. Проектирование кулачкового механизма ведется в следующей последовательности:

1. По заданному закону изменения аналога ускорения толкателя методом графического интегрирования определяется законы изменения аналога скорости и перемещение выходного звена в зависимости от угла поворота кулачка.

2. Определение основных размеров из условий ограничений угла давления (в механизме с роликовым выходным звеном) или из условия выпуклости профиля кулачка (механизм с плоским толкателем);

3.Определение центрового и конструктивного профилей кулачка по заданному закону движения выходного звена методом обращения движения;

4. Выбор радиуса ролика и построение конструктивного профиля кулачка.

a) Структурный анализ кулачкового механизма

Мне дан кулачковый механизм долбежного станка :

Кулачковый механизм состоит из следующих звеньев:

0 - стойка;

1 - кулачок;

2 - ролик;

3 - ползун.

Кулачковый механизм следующих кинематических пар:

1. A (0,1) - V класс, вращательная, плоская, низшая кинематическая пара;

2. B (1,2) - V класс, вращательная, плоская, низшая кинематическая пара;

3. C (3,0) - V класс, поступательная , плоская, низшая кинематическая пара;

4. K (1,2) - IV класс, линейная, плоская, низшая кинематическая пара.

Находим число степеней свободы кулачкового механизма:

(58)

где число звеньев;

число кинематических пар IV и V классов;

лишняя степень свободы.

б) Построение кинематических диаграмм:

Нам дан закон ускорений - косинусоидальный.

Для начала определяем фазовые углы :

угол удаления

угол дальнего выстоя

угол сближения

угол ближнего выстоя

Итак:

; (59)

; (60)

; (61)

(62)

Определяем наибольшие ординаты обоих участков и :

(63)

Отсюда:

выбираем произвольно, мм.

В данном случае наибольшие ординаты и обоих участков диаграммы

,берутся в отношении, обратно пропорциональном квадратам фазовых углов.

Пусть по оси х отложен отрезок длиной l мм, представляющий собой угол поворота кулачка, равный (или ). В этом случае масштаб углов поворота

 (64)

Равенство (65) показывает что масштабы углов поворота кулачка определяется выбранной величиной отрезка l, представляющего собой один оборот кулачка.

Нам дано вращение вокруг неподвижной оси ведомого звена (коромысла). В этом случае в заданиях на проект дается диаграмма интегрируя ее последовательно дважды, получаем кривые и , масштабы которых связаны между собой так:

(65)

(66)

(67)

Значения и выбирают произвольно в пределах 40-60мм.

максимальный угол поворота.

в) Определение минимального радиуса кулачка.

Взяв произвольную точку T на плоскости, откладываем от нее отрезок TR, равный ходу h толкателя. Этот отрезок размечаем в соответствии с графиком . Через точки деления проводим перпендикулярные отрезки , ,… к линии TR. Откладываем отрезки изображающие соответствующие значения величины в масштабе , величину этих отрезков в мм определяем по формуле:

(68)

(69)

где:

величина первой производной поступатеьного перемещения толкателя по углу поворота кулачка;

l - истинное значение длины первого звена, м;

масштаб длин чертежа;

масштаб диаграммы функции .

Длины отрезков определяем графически, методом пропорционального деления. С этой целью определяем наибольший отрезок при удалении коромысла:

;;

Аналогично определяем величины отрезков z при возвращении коромысла. Наибольшее значение при возвращении коромысла:

;

Направление вращения кулачка принимаем противоположным направлению вращения коромысла при его удалении. Соединив последовательно конечные точки отрезков плавной кривой, получим геометрическое место концов отрезков .

Через крайние точки отрезков проводим прямые под минимальным углом передачи к данным отрезкам. Областью центра вращения кулачка будет заштрихованный участок, являющийся общим для областей возможных центров вращения кулачка всех положений толкателя.

Соединив выбранный центр вращения кулачка с точкой , получим искомый минимальный радиус-вектор кулачка. На расстояние е от прямой QR проводим прямую CE угла CEH. Отрезок является минимальным радиусом кулачка при данном экцентриситете.

г) Профилирование кулачка

Для решения поставленной задачи воспользуемся методом обращения движения механизма.

Через произвольную точку , лежащую на продолжении оси абцисс диаграммы , проводим вертикаль - траекторию точки A толкателя,- и размечаем ее в соответствии с диаграммой , для чего через точки ; и т.д. проводим горизонтальные прямые до пересечения с прямой в точках ; и т.д. Слева от прямой на расстоянии экцентриститета e проводим прямую EO и засекаем ее из точки дугой радиуса, равного заданному радиусу теоритического профиля кулачка. Точка является центром вращения кулачка. При заданном вращении кулачка против часовой стрелки эксцетриститет откладывается воево от траектории точки .

Из точки О опускаем перпендикуляр на прямую . Обратим движение механизма. Тогда кулачок будет представляться нам неподвижным.

Траектория абсолютного движения точки А толкателя в ее обращеннем движении все время будет касаться окружности радиуса е в точках;; и т.д. Для построения последовательных положении точки А толкателя в обращенном движении следующим образом:

1. строим окружность радиуса ;

2. откладываем от прямой в направлении, противоположном вращении кулачка, заданные фазовые углы и получаем точки пересечения сторон этих углов с окружностью радиуса ;

3. дуги и , соответствующие углам и , делим на части в соответствии с делениями оси абсцисс диаграммы ( точки );

4. проводим из точек и т.д. касательные к окружности радиуса е (; и т.д.);

5. засекаем касательные дугами окружностей радиусов и т.д. в точках и т.д. Соединяя плавной кривой точки и т.д. получаем теоритический профиль кулачка.

Для получения практического профиля кулачка нужно построить огибающую дуг радиуса r ролика, имеющих центры на теоретическом профиле.

Для устранения самопересечения профиля кулачка, а также из конструктивных соображений длина r радиуса ролика должна удовлетворять двум условиям: и Здесь минимальный радиус кривизны профиля кулачка.

В нашем случае радиус ролика находим по второму условию:

Практический профиль вычерчиваем как огибающую семейства дуг радиуса, равного радиусу ролика, которые проведены из центров, расположенных на центровом профиле кулачка.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта (работы) мы исследовали механизм долбежного станка и синтез кулачкового механизма.

Курсовая работа по ТММ по своему содержанию охватывает основные разделы дисциплины:

1. Структурный анализ механизма:

В ходе структурного анализа студент должен определить число и характер движения каждого из звеньев, определить количество и класс кинематических пар, подсчитать число степеней свободы механизма.

Разбив механизм на структурные группы Ассура, выполнить их классификацию и сделать заключение о классе и порядке механизма в целом. Структурный анализ, выполняемый в пояснительной записке должен иллюстрироваться кинематическими схемами механизма, его отдельных звеньев и групп Ассура.

2. Кинематический анализ механизма:

Задачей кинематического анализа является изучение движения звеньев механизма без учета сил, вызывающих движение.

При кинематическом исследовании ставят две основные задачи:

Определение положений звеньев и траектории заданных точек;

Определение линейных и угловых скоростей и ускорение звеньев и отдельных точек механизмов.

В результате кинематического анализа устанавливают соответствие кинематических параметров (перемещений, скоростей и ускорений) заданным условиям, а также получают исходные данные для выполнения динамических расчетов.

3. Синтез кулачкового механизма.

Последовательность выполнения синтеза кулачкового анализа такова:

1. Построить в неопределенном масштабе по оси ординат заданную диаграмму , для толкателя кулачкового механизма;

2. Методом графического или аналитического интегрирования построить диаграммы ,и ;

3. Определить масштабы построенных диаграмм по оси ординат;

4. Пользуясь предельным углом передачи , в случае плоского толкателя, определить габаритные размеры кулачкового механизма;

5. Спрофилировать кулачек. На чертеже выделить фазовые и профильные углы кулачка.

Нами были изучены, освоены и применены основные методы графического, графоаналитического анализов механизма:

а) метод кинематических диаграмм;

б) векторный метод - метод планов;

в) метод хорд;

с) метод “засечек” и др.

В целом в ходе выполнения курсовой работы нами были освоены и применены общие методы исследования и проектирования механизмов, которые на практике мы смогли использовать для отдельно взятого конкретного механизма.

Список использованной литературы

1.Кореняко.Ф.С., Крементштейн Л.И., Петровский С.Д., Овсиенко Г.М., Баханов В.Е., Емец П.М.-«Курсовое проектирование по теории механизмов и машин».-1970 г. 330 с.

2.Артоболевский И.И. «Теория механизмов и машин»: Учеб. для вузов.-4-е изд., перераб. И доп. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1988 - 640 с.

Размещено на Allbest.ru