Исходных данных к заданию №3

 

Параметры	Обозн.	Варианты
Основные данные для проектирования зубчатой передачи	Число зубьев колес	Z 1
Z 2
Z' 2
Z 3
Z 4
Z' 4
Z 5
Z 6
Z ш
модуль	m, мм
Угол исходного контура рейки	α0, град
Радиальный зазор	С *	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
Усилие резания /max/	P, H
Веса звеньев, H	G 1
G 3
G 4
Моменты инерции звеньев, кгм2		0,1	0,1	0,1	0,2	0,2	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2
	0,05	0,03	0,04	0,05	0,03	0,02	0,03	0,02	0,04	0,03
Число оборотов двигателя	n, об/мин
Число оборотов кривошипа, об/мин	n 1, об/мин

Задание №4

 

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма долбежного станка с качающейся кулисой.

 

Общие указания

 

Ползун 5, на котором закреплен резец, имеет возвратно-поступательное движение (см. схему к заданию №4). При движении ползуна вниз резцом снимается стружка /рабочий ход/. Ползун получает движение от электродвигателя через зубчатый редуктор, включающий в себя коробку скоростей.

Укрепленный на одном валу с колесом Z ₁₀ и кривошипом 1, цилиндрический кулачок периодически поворачивает храповое колесо, приводящее в движение ходовой винт подачи, /на чертеже не указан/.

Механизм подачи работает в течение 70% времени обратного /холостого/ хода ползуна, чему соответствует φ_уд кулачка, оставаясь неподвижным в течение 15% времени холостого хода в начале его /φ_б.с./ и 15% времени в конце холостого хода /φ_д.с./. Отвод собачки храпового механизма в исходное положение осуществляется за время всего рабочего хода ползуна /φ_пр/.

 

Содержание и последовательность выполнения проекта

 

I. Кинематическое исследование механизма

 

1. Произвести структурный анализ стержневого механизма привода ползуна, состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4 и 5.

2. Определить недостающие размеры. Учесть, что в среднем положении кулисы коромысло /плечо l _BC / должно быть горизонтально. Выбрать размеры X _BD так, чтобы угловые отклонения шатуна 4 по вертикали были наименьшими. Длину шатуна l _CD принять равной 0,5 l _BC.

3. Построить положения звеньев, соответствующие крайнему верхнему и крайнему нижнему положению звена 5. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начальное.

4. Построить схему механизма в 12 положениях. Определить графически траекторию движения центра тяжести звена 4. Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата А1.

5. С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 4-х положениях ускорения всех характерных точек механизма.

6. Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещение, путь, скорость и ускорение рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. Графики перемещения и пути построить в одной системе координат. В пояснительной записке необходимо привести значения скоростей и ускорений, определенных как графическим способом, так и из планов.

7. Построить графики угловой скорости и ускорения звена 4 по углу поворота кривошипа.

8. Построить годографы скорости и ускорения центра тяжести звена 4.

 

II. Профилирование кулачка

 

1. Построить в произвольном масштабе заданный график тангенциального ускорения рычага и двукратным графическим интегрированием получить график перемещения рычага.

2. По заданной кинематической схеме и графику перемещения конца рычага построить развертку профиля цилиндрического кулачка.

3. Построить график углов передачи движения и выявить наименьшее значение угла передачи движения.

4. Для изготовления кулачка дать на чертеже прямоугольные координаты 8-16 точек развертки профиля цилиндрического кулачка на фазе удаления φ _уд. Координаты, полученные графическим способом, сравнить с аналитически полученными. Диаметр ролика принять мм.

 

III. Проектирование зубчатой передачи

 

1. По заданному числу оборотов кривошипа и электродвигателя подобрать число зубьев шестерен и для коробки скоростей согласно схеме.

2. Рассчитать и построить неравносмещенное внешнее цилиндрическое зацепление колес Z _к и Z _ш.

3. Построить рабочие участки профиля, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графо-аналитически. Рассчитать и построить эпюры относительного скольжения профилей.

4. Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса Z _ш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения и со смещением _.

 

IV. Силовой расчет

 

1. В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающую силу на кривошипе. Вращение кривошипа считать равномерным.

2. Определить по рычагу Жуковского уравновешивающую силу на кривошипе. Расхождение в полученных результатах при определении уравновешивающей силы планом сил и рычагом Жуковского не должно превышать 2 – 3%.

V. Расчет маховика

 

1. Определить приведенный момент к кривошипу от силы сопротивления /силы резания/ с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота кривошипа .

2. Методом графического интегрирования графика приведенного момента сил сопротивления построить график работы сил сопротивления.

3. Построить график работы движущих сил, считая момент движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.

4. Построить график избыточных работ /кинетической энергии/ по углу поворота кривошипа /∆ Т= ∆ Т (φ)/.

5. Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график / /

6. Построить диаграмму избыточных работ ∆ Т в функции приведенного момента инерции /диаграмма энергомасс/. С помощью этой диаграммы определить момент инерции маховика, который должен быть насажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.

7. Определить основные размеры маховика.

8. Определить потребную мощность электродвигателя привода машины, если коэффициент полезного действия принять 0,6-0,8.

9. Построить график изменения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без маховика.

 

К заданию №4

 

 

Схема долбежного станка с качающейся кулисой

 

Исходные данные к заданию №4

Параметры	Обозн.	Варианты
Число оборотов кривошипа, об/мин	об/мин
Размеры звеньев, м		0,3	0,28	0,25	0,275	0,35	0,32	0,31	0,27	0,26	0,34
	0,31	0,3	0,275	0,28	0,375	0,35	0,29	0,28	0,285	0,36
Проектирование кулачкового механизма	Коэффициент скорости хода		1,4	1,7	1,55	1,6	1,38	1,5	1,45	1,8	1,65	1,48
Угол между осью кулисы и коромыслом	град
Закон ускорений коромысла
Угол размаха механизма	град
Длина коромысла, м		0,17	0,18	0,19	0,1	0,21	0,16	0,14	0,18	0,19	0,21
Наружный диаметр цилиндрического кулачка	м	0,24	0,23	0,22	0,15	0,31	0,21	0,15	0,17	0,21	0,19

 

Продолжение исходных данных к заданию №4

Параметры

Обозн.

Варианты

Проектирование зубчатой передачи

Число зубьев колес коробки скоростей

1 Z1

2 Z2

Z'2

Z3

Z5

-

-

-

-

-

Z6

-

-

-

-

Z7

-

-

-

-

-

Z8

-

-

-

-

-

Модуль

Число зубьев шестерни

Zш

Число зубьев колеса

Zk

Угол исходного контура рейки

град

Радикальный зазор, мм

0,25 m

0,25 m

0,25 m

0,25 m

0,25 m

0,25 m

0,25 m

0,25 m

0,25 m

0,25 m

Усиление резания веса

P, H

Веса звеньев, Н

G3

G4

G5

G10

Продолжение исходных данных к заданию №4

 

Параметры	Обозн.	Варианты
Моменты инерции звеньев, кгм2.		2,00	1,50	2,20	1,80	1,60	1,80	2,60	0,14	0,18	0,09
	1,60	1,40	2,60	1,20	1,50	1,80	2,00	1,80	2,10	0,80
	1,20	1,50	0,60	2,00	0,80	2,00	1,40	1,80	1,80	1,60
Моменты инерции валов с закрепленными на них деталями, кгм2.		0,001	0,002	0,003	0,001	0,001	0,002	0,001	0,002	0,001	0,002
	0,02	0,03	0,02	0,03	0,04	0,05	0,02	0,05	0,06	0,02
Коэффициент неравномерности хода.

Задание №5

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма долбежного станка с вращающейся кулисой

Описание работы механизма

Вал кривошипа ОА (см. схему к заданию №5) получает заданное число оборотов n от электродвигателя через редуктор. Колесо с , являющееся одновременно кривошипом, несет палец кулисного камня и приводит во вращение кулису и сидящий на одном валу с ней кривошип радиуса . Кривошип и кулиса расположены на двух концах одного вала под углом 90^˚ друг к другу и имеют общую ось вращения, смещенную от оси зубчатого колеса на величину . Посредством шатуна длины l_CD кривошип приводит в движение ползун с заданным числом двойных ходов n₁ в минуту. За время 80% рабочего хода /вниз/ к ползуну приложено усилие резания /ход резания/.

Кулачек, выполненный в виде паза, прорезанного в торце зубчатого колеса , осуществляет качание коромысла ЕК и через него – поворот храпового колеса, приводящего в движение ходовой винт подачи стола /на чертеже не показан/. Механизм подачи работает в течение 75% времени обратного холостого хода /чему соответствует φ_уд /, оставаясь неподвижным 10% времени с начала холостого хода /φ_б.с./ и 15% в конце его /φ_д.с./. Отвод собачки в исходное положение осуществляется за время всего прямого /рабочего/ хода ползуна /долбяка/ /φ_пр./.

Содержание и последовательность выполнения проекта

I. Кинематическое исследование механизма

 

1. Произвести структурный анализ стержневого механизма привода ползуна /долбяка/, состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4, 5.

2. По заданному значению хода ползуна определить длину кривошипа l_СВ и коэффициент скорости хода к.

3. Построить положения звеньев, соответствующие крайнему верхнему положению ползуна 5. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начальное.

4. Построить схему механизма в12 положениях и определить графически траекторию движения центра тяжести звена 4.Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата А1.

5. Построением планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости всех характерных точек механизма и в 4 положениях их ускорения, и конечное положение рабочего органа.

6. Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещения, путь, скорость и ускорения рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. График перемещения и пути построить в одной системе координат. В пояснительной записке необходимо привести значения скоростей и ускорений, определенных как графическим способом, так и из планов.

7. Построить графики изменения угловой скорости и углового ускорения звена 4 по углу поворота кривошипа.

8. Построить годограф скорости центра тяжести звена 4.

 

II. Профилирование кулачка

 

1. Построить в произвольном масштабе заданный закон движения рычага и двукратным графическим дифференцированием получить графики и .

2. По заданному радиусу кулачка построить график изменения угла передачи движения от угла поворота кулачка.

3. Подобрать диаметр ролика кулачка.

 

III. Проектирование зубчатой передачи

 

1. По заданному числу оборотов кривошипа и электродвигателя подобрать число зубьев сменных шестерен редуктора и .

2. Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес Z_ш и Z_к. Применить неравносмещенное зацепление.

3. Построить рабочие участки профилей, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графоаналитический. Рассчитать и построить эпюры относительных скольжений профилей.

4. Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса Z_ш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения /сдвига/ и со смещением .

 

IV. Силовой расчет механизма

 

1. В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающую силу на кривошипе. Вращение ведущего звена считать равномерным.

2. Определить по рычагу Жуковского уравновешивающую силу на кривошипе. Расхождение в полученных результатах при определении уравновешивающей силы планом сил и рычагом Жуковского не должно превышать 2-3%.

V. Расчет маховика

 

1. Определить приведенный момент к кривошипу от силы сопротивления /силы резания/ с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота кривошипа . Приведенный момент инерции коробки скоростей и редуктора принять 0,018 кгм².

2. Методом графического интегрирования графика приведенного момента сил сопротивления построить график работы сил сопротивления.

3. Построить график работы движущих сил, считая момент движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.

4. Построить график избыточных работ /кинетической энергии/ по углу поворота кривошипа .

5. Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график .

6. Построить диаграмму избыточных работ в функции приведенного момента инерции /диаграмма энергомасс/. С помощью этой диаграммы определить момент инерции маховика, который должен быть посажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.

7. Определить основные размеры маховика.

8. Определить потребную мощность электродвигателя для привода машины, если коэффициент полезного действия принять 0,7-0,8.

9. Определить истинные значения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без него в 12 положениях механизма.

К заданию №5

Схема долбежного станка с вращающейся кулисой

Исходные данные к заданию №5

Параметры

Обозн

Варианты

Число оборотов кривошипа rOA

n 1, об/мин

Ход долбяка

S , MM

Размеры звеньев, мм

Радиус кривошипа

rOA

Межосевое расстояние

YBO

Длина шатуна

lCD

Исходные данные для проектирования кулачкового механизма

Закон движения ведомого звена

S= =S (φ)

Длина коромысла

lEF,мм

Угол размаха

β, град

Наименьшее расстояние середины паза от центра колеса

r, мм

1,45 rOA

1,35 rOA

1,25 rOA

1,15 rOA

1,30 rOA

1,25 rOA

1,4 rOA

1,3 rOA

1,2 rOA

1,5 rOA

Продолжение исходных данных к заданию №5

Параметры	Обозн.	Варианты
Число зубьев редуктора	Z 3
Z 4
Z 5
Z 6
Усилие резания, H	P
Веса звеньев, H	Долбяка	G 5
Шатуна	G 4
Кривошипа и кулисы	G 3
Кривошипа и колеса	G 1
Положение центра тяжести шатуна, мм	СS 4
Моменты инерции звеньев, кгм2	Шатуна		0,8	0,9	0,6	0,8	0,7	0,9	0,5	0,6	0,5	1.0
Кривошипа и кулисы		0,25	0,30	0,35	0,45	0,5	0,35	0,55	0,6	0,7	0.8
Кривошипа и колеса Z =100		0,25	0,26	0,31	0,28	0,32	0,35	0,27	0,24	0,3	0.32
Коэффициент неравномерности хода	δ	1/10	1/25	1/15	1/12	1/18	1/24	1/26	1/16	1/14	1/30

 

Продолжение исходных данных к заданию № 5

Параметры

Обозн.

Варианты

Исходные данные для проектирования зубчатой передачи

Модуль

m, мм

Число зубьев шестеренки

Z ш

Число зубьев колеса

Z к

Угол профиля рейки

α, град

 

Задание №6

 

Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма поперечно-строгального станка.

Описание работы станка

Кривошип 1 получает движение от электродвигателя через коробку скоростей и редуктор (см. схему к заданию №6). Дальнейшая передача движения резцу происходит через кулисный механизм /звенья 2, 3, 4 и 5/. На схеме пунктиром показаны предельные положения механизма.

Кулачок через промежуточные звенья 8, 9, 10 и 11 осуществляет поворот храпового колеса 12.

Подача изделия производится храповым механизмом в течение 80% обратного /холостого/ хода резца, чему соответствует φ_уд, причем подача начинается по прошествии 10% времени холостого хода с начала его. После подачи механизм останавливается в отведенном положении остальные 10% холостого хода /φ_д.с./.

Отвод собачки в исходное положение осуществляет за время половины рабочего хода резца φ_пр. Таким образом, угол ближнего стояния кулачкового механизма складывается из половины угла поворота кривошипа при рабочем ходе и 10% угла холостого хода.

 

 

Содержание и последовательность выполнения проекта

 

I. Кинематическое исследование механизма

 

1. Произвести структурный анализ стержневого механизма привода поперечно-строгального станка, состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4 и 5.

2. По исходным данным определить ход S, угол качания кулисыи коэффициент скорости хода к.

3. Построить положения звеньев, соответствующие крайнему правому и левому положению резца. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начальное.

4. Построить схему механизма в 12 положениях и определить графически траекторию движения центра тяжести звена 3.

5. С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 4 положениях ускорения всех характерных точек механизма, включая начало и конец рабочего хода.

6. Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещения, путь, скорость и ускорения рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. График перемещения и пути построить в одной системе координат. В пояснительной записке необходимо привести значения скоростей рабочего органа в 12 положениях, а ускорения в 4 положениях, включая начало и конец рабочего хода, определенных как графическим способом, так и из планов.

7. Построить графики изменения угловой скорости и ускорения звена 3 по углу поворота кривошипа.

8. Построить годограф скорости центра тяжести звена 3.

 

II. Профилирование кулачка

 

1. Построить в произвольном масштабе заданный закон изменения и методом графического интегрирования построить графики и .

2. Определить минимальный радиус кулачка

3. Построить теоретический и практический профиль кулачка, выбрав радиус ролика.

4. Построить график изменения угла передачи движения по углу поворота кулачка.

 

III. Проектирование зубчатой передачи

 

1. По заданному числу оборотов кривошипа и электродвигателя подобрать число зубьев сменных шестерен редуктора и коробки скоростей.

2. Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес Z _ши Z _к. Применить неравносмещенное корригирование.

3. Построить рабочие участки профиля, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графо-аналитически. Рассчитать и построить эпюры относительных скольжений профилей.

4. Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса Z _ш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения /сдвига/ и со смещением .

 

IV. Силовой расчет механизма

 

1. В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах, уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе. Вращение кривошипа считать равномерным.

2. Определить по рычагу Жуковского уравновешивающую силу на кривошипе. Расхождение в полученных результатах при определении уравновешивающей силы рычагом Жуковского и по плану сил не должно превышать 2-3%.

 

V. Расчет маховика

 

1. Определить приведенные к кривошипу момент от силы сопротивления /силы резания/ с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота кривошипа .

2. Методом графического интегрирования графика приведенного момента сил сопротивления построить график работы сил сопротивления.

3. Построить график работы движущих сил, считая момент движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.

4. Построить график избыточных работ /кинетической энергии/ по углу поворота кривошипа .

5. Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график .

6. Построить диаграмму избыточных работ в функции приведенного момента инерции /диаграмма энергомасс/. С помощью этой диаграммы определить момент инерции маховика, который должен быть посажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.

7. Определить основные размеры маховика.

8. Определить истинный закон угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без него в функции от j.

9. Определить потребную мощность электродвигателя для привода машины, если коэффициент полезного действия принять 0,7-0,8.

К заданию № 6

 

 

Схема строгального станка

 

 

Исходные данные к заданию №6

Параметры		Варианты
Число зубьев колес коробки скоростей	Z3
Z4
Z5
Z6
Число оборотов кривошипа	n, об/мин
Размеры стержневого механизма, мм	lAB
lCD
lAC
lCS
h
Основные данные для проектирования кулачкового механизма	Закон ускорения коромысла	ksin