1. Завдання на курсовий проект
Проектування важільного механізму поперечно-стругального верстату та його кінематичний і силовий аналіз. Проектування кулачкового механізму і синтез зубчастої передачі та планетарного редуктора
а-кривошипно-кулісний механізм привода повзуна з різцевою головкою; б-діаграма сил різання, в-планетарна та проста ступені редуктора;
г-кулачковий механізм поперечної подачі столу;
д - синусний закон зміни аналога прискорення коромисла кулачкового механізму
Рисунок 1 – Поперечно-стругальний верстат
Таблиця .1- Числові значення до завдання
Параметри | Позначення | Числові значення
Розміри важільного механізму, м | lOA
lOB
lBC
lCD
H2
L1
L2
lBS2
lDS5
h1
Частота обертання двигуна, об/хв | пдв
Частота обертання кривошипу 1 і кулачкового механізму, об/хв | п1=пк
Маси ланок важільного механізму, кг | т3
т5
Моменти інерції ланок, кгм2 | IS1
IS3
ІДВ
Сила різання, кН | Рріз
Коефіцієнт нерівномірності обертання кривошипу
Положення кривошипу при силовому розрахунку, град | 1
Модуль зубчастих коліс планетарного механізму, мм | т1
Число зубів простої передачі | Za
Zb
Модуль зубчастих коліс простої передачі, мм | т
Довжина коромисла кулачкового механізму, м | l
Кутовий хід коромисла, град | max
Фазові кути повороту кулачка, град | п=0
в.в
Допустимий кут тиску, град | доп
2. Динамічний аналіз механізму
2.1. Структурний аналіз механізму
Визначаємо число ступіней вільності за формулою:
де: n – кількість рухомих ланок;
Р5 – кількість пар 5-го класу; Р4 – кількість пар 4-го класу.
Оскільки W=1, то це означає, що механізм повинен мати одну вхідну ланку. За вхідну ланку приймаємо ланку 1, що зумовлено тим, що ланка приводиться в обертовий рух від двигуна.
Рисунок Структурний аналз механізму
Далі механізм розбиваємо на структурні групи. Першу структурну групу в порядку від’єднання від механізму утворюють ланки 4 і 5,.а другу – ланки 2 і 3. Таким чином механізм складається із нерухомих ланок 0 і вхідної – 1, а також двох структурних груп.
Ланки утворюють між собою наступні кінематичні пари: 0 – 5 – поступальна пара 5-го класу;
0 – 5 – поступальна пара 5-го класу, нижча;
0 – 1 – обертальна пара 5-го класу, нижча;
1 – 2 – обертальна пара 5-го класу, нижча;
2– 0 – обертальна пара 5-го класу, нижча;
2– 3 – поступальна пара 5-го класу, нижча;
2– 4 – обертальна пара 5-го класу, нижча;
4 – 5 – обертальна пара 5-го класу, нижча.
Механізм складається з вхідної ланки і двох структурних груп, які відносяться до II класу по класифікації І. Артоболевського, отже і механізм відноситься до II класу Механізм утворений приєднанням до механізму другого класу (0-1) двох структурних груп. Тому механізм належить до другого класу 5-го виду.
Формула будови механізму: І(1) ІІ(2,3)ІІ(4,5), де І- механізм першого класу, ІІ- структурна група другого класу. Номери ланок, що утворюють механізм першого класу (ланка 1) або структурні групи (ланки 2,3 і 4, 5) вказані в дужках.
2.2 Побудова плану положень механізму
Побудову положень ланок (планів) механізму 2-ого класу виконаємо методом засічок. Для побудови плану положень визначаємо масштабний коефіцієнт. Вибираємо масштабний коефіцієнт: .
Визначаємо довжини відрізків, які визначають відповідні ланки на плані механізму:
Вибираємо положення точки О і радіусом R=ОА=48 мм проводимо коло. Нижче від точки О на віддалі по вертикалі розміщуємо точку В, а вище від точки О на віддалі проводимо горизонтальну лінію, яка визначає напрям руху повзуна .
Проводимо дотичні до кола ОА з точки В. Дане коло розбиваємо на 12 частин починаючи від нульового положення механізму згідно з напрямом w1 –за ходом годинникової стрілки (кожен сектор по 300). За нульове положення точки А приймаємо таке, якому відповідає крайнє ліве положення точки D. Отримуємо 12 положень точки А. З точки В до точки А проводимо лінію, яку продовжуємо так, що б її довжина була рівна З отриманої точки С коло радіусом DС =80 мм до перетину з проведеною раніше горизонтальною прямою, що визначає рух повзуна . Отримана точка належить повзуну . З’єднуємо точки C і D прямою. З’єднуємо отримані точки і маємо план контрольного положення механізму.
Аналогічним чином будуємо план положень для всіх 12 положень механізму. На плані положень показуємо кути контрольного положення, напрям кутової швидкості.
План положень механізму представлено в графічній частині
2.3. Визначення сили корисного опору
Згідно завдання будуємо графік сил корисного опору. Масштабний коефіцієнт . Для положень механізму від 2 до 6 (тобто при переміщенні повзуна вліво) буде рівне нулю. Згідно завдання, для положень 0-1 значення сили різання дорівнює нулю.
2.4 Визначення швидкостей ланок для 12 положень механізму та побудова важелів Жуковського
Побудуємо план швидкостей для контрольного положення механізму (згідно завдання контрольними є =1200).
Планом швидкостей плоского механізму є плоский пучок векторів, які зображають абсолютні швидкості точок ланок механізму, а відрізки, що з’днують кінці вказаних векторів, відображають відносні швидкості відповідних точок для даного положення механізму.
Кутова швидкість обертання кривошипу становить: , тоді швидкість точки А становить: м/с
Вибираємо довільно положення точки Рv – полюс і проводимо вектор швидкості точки А. Даний вектор напрямлений перпендикулярно ланці ОА в напрямку обертання кривошипа. Масштабний коефіцієнт при цьому становить:
Визначаємо швидкості ланок першої структурної групи, в яку входять ланки 2-3. Відомі швидкості точок А і О1, які належать зовнішнім кінематичним парам групи. Швидкість точки А2, яка належить ланці 2, дорівнює швидкості точки А першої ланки, тобто VA2=VA.
Невідома швидкіть точки А3, яка належить ланці 3. Для її визначення складаємо і розв’язуємо графічно систему векторних рівнянь:
З точки а, кінця вектора Pva, проводимо пряму, паралельну до ланки АВ, а з точки B, яка співпадає з полюсом, проводимо пряму, перпендикулярну до АВ. На перетині цих прямих отримуємо точку а3. Сполучаємо