Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Содержание


1. Синтез рычажного механизма

1.1 Структурный анализ механизма

1.2 Определение недостающих размеров

1.3 Определение скоростей точек механизма

1.4 Определение ускорений точек механизма

1.5 Диаграмма движения выходного звена

1.6 Определение угловых скоростей и ускорений

1.7 Определение ускорений центров масс звеньев механизма

1.8 Аналитический метод расчёта

2. Силовой анализ рычажного механизма

2.1 Определение сил инерции

2.2 Расчёт диады 4-5

2.3 Расчёт диады 2-3

2.4 Расчет кривошипа

2.5 Определение уравновешенной силы методом Жуковского

2.6 Определение мощностей

2.7 Определение кинетической энергии и приведённого момента инерции механизма

3. Геометрический расчёт зубчатой передачи, проектирование планетарного механизма

3.1 Геометрический расчёт зубчатой передачи

3.2 Определение передаточного отношения планетарной ступени и подбор чисел зубьев колёс

3.3 Определение частот вращения зубчатых колёс аналитическим методом

4. Синтез и анализ кулачкового механизма

4.1 Построение кинематических диаграмм и определение масштабных коэффициентов

4.2 Построение профиля кулачка

4.3 Определение максимальной линейной скорости и ускорения толкателя

Список используемых источников


Введение


Поперечно-строгальный станок предназначен для строгания плоских поверхностей.

Строгание осуществляется резцом, закрепленным в резцовой головке, которая возвратно-поступательно движется совместно с ползуном 5.

Для перемещения ползуна используется кулисный механизм с качающийся кулисой, состоящий из кривошипа 1, камня 2, шатуна 4 и ползуна 5.

Электродвигатель через планетарную передачу и одноступенчатую зубчатую передачу Проектирование механизмов поперечно-строгального станка приводит в движение кривошип кулисного механизма.

На одном валу с зубчатым колесом Проектирование механизмов поперечно-строгального станка насажен кулачек, который приводится в движение толкатель, связанный с механизмом смазки станка.


1. Синтез и анализ рычажного механизма


Исходные данные:

Сила полезного сопротивления Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Ход ползуна Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Коэффициент производительности Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Отношение длин звеньев Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Отношение длин звеньев Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Сема механизма


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Рис. 1 – Схема механизма


1.1 Структурный анализ механизма


Механизм содержит пять подвижных звеньев: 1- кривошип, 2- камень, 3- кулиса, 4- шатун, 5- ползун. Звенья соединены семью кинематическими парами: вращательные Проектирование механизмов поперечно-строгального станка, Проектирование механизмов поперечно-строгального станка, Проектирование механизмов поперечно-строгального станка, Проектирование механизмов поперечно-строгального станка, Проектирование механизмов поперечно-строгального станка; поступательные Проектирование механизмов поперечно-строгального станка, Проектирование механизмов поперечно-строгального станка.

Степень подвижности механизма


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

где n - число подвижных звеньев;

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка - число одноподвижных кинематических пар;

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка - число двухподвижных кинематических пар.

Разложение механизма на структурные группы Ассура


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Начальный механизм I класса I(0;1) W=1


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


(2;3)Проектирование механизмов поперечно-строгального станка Группа Ассура II класса 2-го порядка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


(4;5)Проектирование механизмов поперечно-строгального станка Группа Ассура II класса 2-го порядка W=0

Формула строения механизма


I(0,1)®Проектирование механизмов поперечно-строгального станка (2,3)® Проектирование механизмов поперечно-строгального станка (4,5)


Механизм II класса 2-го порядка.


1.2 Определение недостающих размеров


Неизвестные размеры кривошипа и кулисы определяем в крайних положениях механизма.

Крайними являются положения, в которых кулиса касается кривошипной окружности.

Угол размаха кулисы:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Размер кулисы:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Длину Проектирование механизмов поперечно-строгального станка определяем из соотношения длин:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станкаПроектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Размер кривошипа:

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Длину Проектирование механизмов поперечно-строгального станка определяем из соотношения длин:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Масштабный коэффициент длин:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Длину звена Проектирование механизмов поперечно-строгального станка выбираем конструктивно и принимаем равным 318 мм.

Строим 12 планов механизма, приняв за начало отсчёта крайнее положение, соответствующее началу рабочего хода механизма.


1.3 Определение скоростей


Угловая скорость кривошипа


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


где Проектирование механизмов поперечно-строгального станка - частота вращения кривошипа, Проектирование механизмов поперечно-строгального станка.

Скорость точки А кривошипа:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Масштабный коэффициент скоростей:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Система векторных уравнений скоростей точки АПроектирование механизмов поперечно-строгального станка:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Значения скоростей берём с плана скоростей.

Абсолютная величина скорости точки AПроектирование механизмов поперечно-строгального станка:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Скорость точки Проектирование механизмов поперечно-строгального станка находим по свойству подобия:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка; Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Абсолютная величина скорости точки В:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Скорость точки С определим, решая совместно систему:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Абсолютная величина скорости точки С:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Пример расчёта скорости выполнил в первом положении механизма.

Для всех остальных положений скорости определяем аналогично. Полученные результаты сводим в таблицу 1.1


Таблица 1.1-Значения скоростей

Скорости Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Положение механизма

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

0.449 0.449 0.449 0.449 0.449 0.449 0.449 0.449 0.449 0.449 0.449 0.449

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

0.21 0.355 0.433 0.444 0.387 0.26 0.072 0.164 0.391 0.431 0.248 0

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

0.2775 0.39 0.447 0.466 0.415 0.307 0.099 0.273 0.777 0.884 0.44 0

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

0.259 0.395 0.453 0.462 0.396 0.283 0.088 0.245 0.744 0.895 0.442 0

1.4 Определение ускорений точек механизма


Ускорение точки А кривошипа:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Вектор ускорения Проектирование механизмов поперечно-строгального станка направлен по кривошипу к центру вращения Проектирование механизмов поперечно-строгального станка.

Масштабный коэффициент ускорений:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Пересчетный коэффициент:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Уравнение ускорения точки AПроектирование механизмов поперечно-строгального станкаопределяем, решая совместно систему:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Значение кориолисового и нормального ускорений:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Вектора кориолисового и нормального ускорений на плане ускорений:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Значение ускорения точки Проектирование механизмов поперечно-строгального станка на плане ускорений:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


По свойству подобия определяем ускорение точки В:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка; Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Система уравнений ускорения точки С, соединяющей 4 и 5 звено:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Нормальное ускорение:

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Вектор нормального ускорения на плане ускорений:

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Значение ускорения точки С на плане ускорений:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Пример расчёта ускорений выполнен для первого положения механизма.

Для всех остальных положений ускорения определяем аналогично. Полученные результаты сводим в таблицу 1.2.


Таблица 1.2-Значения ускорений

Ускорение

мсПроектирование механизмов поперечно-строгального станка

Планы положения механизма

1 3 5 7 9 11 12

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

3,038 3,038 3,038 3,038 3,038 3,038 3,038

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

1,924 0,824 1,02 2,66 3,028 3,807 3,038

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

2,373 0,853 1,095 3,652 6,015 6,758 4,423

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

2,413 0,324 1,092 3,282 6,161 6,924 4,361

1.5 Диаграммы движения выходного звена


Диаграмма перемещения S-t строится, используя полученную из плана механизма траекторию движения точки С.

Диаграммы скорости V-t и ускорения a-t строятся из полученных 12 планов скоростей и 7 планов ускорений.

Масштабные коэффициенты диаграмм:

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


1.6 Определение угловых скоростей и ускорений


Угловые скорости и ускорения звеньев механизма определяем в 1-ом положении.

Угловые скорости:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Угловые ускорения:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Относительные угловые скорости:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


1.7 Определение ускорений и скоростей центров масс звеньев механизма


Ускорения и скорости центров масс звеньев механизма определяются из планов ускорений:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


1.8 Аналитический метод расчёта


Схема механизма

Исходные данные:


l0=0.194м;

l1=0,065699м;

l3=0,582 м;

l4=0,3573 м;

l5=0.178 м;

ω1=6.8рад/с;

φ1=100;

а=0.198м.


Схема механизма


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Рис. 2 – Расчётная схема механизма


Расчет ведется для первого положения кулисы:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станкаПроектирование механизмов поперечно-строгального станка


В проекциях на координатные оси:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станкаПроектирование механизмов поперечно-строгального станка


Поделим второе уравнение на первое:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Передаточное отношение U31:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Передаточная функция ускорений U’31:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Угловая скорость кулисы:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Угловое ускорение кулисы:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Скорость центра масс кулисы Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Нормальное ускорение центра масс Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Касательное ускорение центра масс Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Полное ускорение центра масс Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Уравнение замкнутости верхнего контура в проекциях на оси:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка(1)


Решая совместно два уравнения находим sinφ4:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Дифиринцируем уравнения (1) по параметру φ1:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка(2)


где Проектирование механизмов поперечно-строгального станка и Проектирование механизмов поперечно-строгального станка - соответствующие передаточные отношения.

Передаточное отношение U43 и угловая скорость ω4:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Передаточное отношение U53:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Дифференцируем уравнение по параметру φ3:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка(3)


где Проектирование механизмов поперечно-строгального станка и Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Из второго уравнения системы (3) определяем U’43:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Из первого уравнения системы (3) находим U’53:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Скорость и ускорение точки С выходного звена:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Составляем программу на VBA для расчёта оставшихся позиций:


l0=0.194м;

l1=0,065699м;

l3=0,582 м;

l4=0,3573 м;

l5=0.178 м;

ω1=6.8рад/с;

φ1=100;

а=0.198м.

Program kulise1;

User crt;

Const

h=0.129;

l0=0.11326;

l1=0.035;

shag=30;

w1=9.42;

a=0.16994;

var

f1, w3, e3, vb, ab, u53, u53_, u31_:real;

cosf3, tgf3, sinf3: real;

begin

write (`,Введите угол в градусах`);

read(f1);

repeat

w3:=w1*((sqr(l1)+l0*l1*sin(f1))/(sqr(l1)+sqr(l0)+2*l0*l1-*sin(f1)));

u31_;=l0*l1*cos(n)*(sqr(l0)-sqr(l1))/(sqr(sqr(l1)+sqr(l0)+2*l0*l1*sin(f1)));

E3:=sqr(w1)*u31_;

cosf3:=sqrt((sqr(l1)*sqr(cos(f1)))/(sqr(l1)+sqr(l0)+2*l0*l1*sin(f1)));

tgf3:=(l0+l1*sin(f1))/(l1*cos(f1));

sinf3:=tgf3/sqrt(1+sqr(tgf3));

u53:=-(a/(sqr(sinf3)));

u53_:=(2*a*cosf3)/(sqr(sinf3)*sinf3);

Ab:=sqr(w3)*u53_+E3*u53;

Writeln(`’Скорость Vb=`, Vb=`,Vb:3:4);

Writeln(`’Ускорение Ab=`, Ab=`,Vb:3:4);

Decay(10000)

Writein;

F1:=F1+Shag;

Until F1>=

End.


Таблица 1.3 – Значения скоростей на VBA

Скорости Величина скорости, м/с

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Расчётные 0 0.281 0.371 0.481 0.51 0.432 0.3 0.07 0.261 0.755 0.914 0.462 0
Графические 0 0.259 0.359 0.453 0.462 0.396 0.283 0.088 0.245 0.744 0.895 0.442 0

Таблица 1.4 – Значения ускорений на VBA

Ускорения Величина ускорения, м/с^2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Расчётные 4.4 2.54 1,50 -0,351 -0.99 -1.19 -3,80 -3.91 -6.8 -6.31 1,28 6.99 4.4
Графические 4.36 2.41 1,60 -0.324 -0.96 -1.09 -3,90 -3.88 -6.7 -6.161 1,30 6.924 4.36

2. Силовой анализ механизма


Исходные данные:

масса кулисы Проектирование механизмов поперечно-строгального станка;

масса шатуна Проектирование механизмов поперечно-строгального станка;

масса ползуна Проектирование механизмов поперечно-строгального станка.

сила полезного сопротивления Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


2.1 Силы тяжести и силы инерции


Силы тяжести:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Силы инерции:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


2.2 Расчёт диады 4-5


Выделяем из механизма диаду 4-5. Нагружаем её силами: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка и реакциями Проектирование механизмов поперечно-строгального станка и Проектирование механизмов поперечно-строгального станка.Реакцию Проектирование механизмов поперечно-строгального станка во вращательной кинематической паре раскладываем на нормальную Проектирование механизмов поперечно-строгального станка и касательную Проектирование механизмов поперечно-строгального станка составляющую. Под действием этих сил диада 4-5 находится в равновесии.

Уравнение равновесия диады 4-5:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Уравнение содержит три неизвестных, поэтому составляем дополнительно уравнение моментов сил:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Теперь уравнение содержит две неизвестных, поэтому решается графически. Масштабный коэффициент сил:

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Вектора сил на плане сил:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Строим план по уравнению сил.


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станкаПроектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


2.3 Расчёт диады 2-3


Выделяем из механизма диаду 2-3. Нагружаем её силами: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка и реакциями Проектирование механизмов поперечно-строгального станка Под действием этих сил диада 2-3 находится в равновесии.

Уравнение равновесия диады 2-3:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка Проектирование механизмов поперечно-строгального станкаПроектирование механизмов поперечно-строгального станка


Уравнение содержит три неизвестных так как неизвестно направление вектора Проектирование механизмов поперечно-строгального станкапоэтому составляем уравнения моментов сил:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Масштабный коэффициент сил:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Вектора сил на плане сил:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Строим план сил по уравнению сил.


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


2.4 Расчёт кривошипа


Составляем уравнение равновесия сил кривошипа:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Уравнение равновесия содержит две неизвестных, поэтому графически оно решается. Масштабный коэффициент сил:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Строим план сил по уравнению сил.


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


2.5 Рычаг Жуковского


План скоростей, повёрнутый на Проектирование механизмов поперечно-строгального станка, нагружаем силами, которые переносим с механизма параллельным переносом в соответствующие точки плана скоростей. Составляем сумму моментов сил относительно полюса плана скоростей. Из уравнения моментов определяем уравновешивающую силу.

Сумма моментов:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка;

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Определяем погрешность расчётов:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


2.6 Определение мощностей


Потери мощности на трение в поступательных кинематических парах:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Потери мощности на трение во вращательных кинематических парах:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


где R – реакция в кинематической паре,H;

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка – коэффициент трения приведённый;

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка Проектирование механизмов поперечно-строгального станка - радиус цапфы вала, м;

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка,Проектирование механизмов поперечно-строгального станка - относительная угловая и линейная скорости звеньев, образующих пару, Проектирование механизмов поперечно-строгального станка.


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка – коэффициент трения скольжения;


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Суммарная мощность трения:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Мощность на преодоление полезной нагрузки:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Мгновенная потребляемая мощность:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


2.7 Определение кинетической энергии и приведённого момента инерции механизма


Кинетическая энергия механизма равна сумме кинетических энергий звеньев, составляющих механизм, и рассматривается для первого положения механизма.


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


где Проектирование механизмов поперечно-строгального станка-момент инерции кулисы,Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

За звено приведения принимаем кривошип.

Приведённый момент инерции:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


3. Геометрический расчёт эвольвентного зубчатого зацепления


Синтез планетарного редуктора


3.1 Геометрический расчёт равносмещённого эвольвентного зубчатого зацепления


Исходные данные:

число зубьев шестерни:Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

число зубьев колеса: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

модуль зубчатых колёс:Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Нарезание зубчатых колес производится инструментом реечного типа, имеющего параметры:

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка- коэффициент высоты головки зуба

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка- коэффициент радиального зазора

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка- угол профиля зуба рейки

Суммарное число зубьев колёс:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка поэтому проектирую равносмещённое зацепление.

Делительно-межосевое расстояние:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Начальное межосевое расстояние: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Угол зацепления: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Высота зуба: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Коэффициент смещения:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Высота головки зуба:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Высота ножки зуба:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Делительный диаметр:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Основной диаметр:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Диаметры вершин:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Диаметр впадин:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Толщина зуба:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Делительный шаг:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Основной шаг:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Радиус галтели:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Коэффициент перекрытия:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Коэффициент перекрытия, полученный аналитически:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Масштабный коэффициент построения зацепления: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Расчёт равносмещённого эвольвентного зубчатого зацепления на ЭВМ

Public Sub programma()


m = 5

Z1 = 13

Z2 = 36

ha = 1

c = 0.25

N = (20 * 3.14159) / 180

a = 0.5 * m * (Z1 + Z2)

h = 2.25 * m

x1 = (17 - Z1) / 17: x2 = -x1

ha1 = m * (ha + x1): ha2 = m * (ha + x2)

hf1 = m * (ha + c - x1): hf2 = m * (ha + c - x2)

d1 = m * Z1: d2 = m * Z2

db1 = d1 * Cos(N): db2 = d2 * Cos(N)

da1 = d1 + 2 * ha1: da2 = d2 + 2 * ha2

df1 = d1 - 2 * hf1: df2 = d2 - 2 * hf2

S1 = 0.5 * 3.14159 * m + 2 * x1 * m * Tan(N): S2 = 0.5 * 3.14159 * m + 2 * x2 * m * Tan(N)

P = 3.14149 * m

Pb = P * Cos(N)

Rf = 0.38 * m

Worksheets(2).Cells(10, 2) = a

Worksheets(2).Cells(11, 2) = h

Worksheets(2).Cells(12, 2) = x1

Worksheets(2).Cells(12, 3) = x2

Worksheets(2).Cells(13, 2) = ha1

Worksheets(2).Cells(13, 3) = ha2

Worksheets(2).Cells(14, 2) = hf1

Worksheets(2).Cells(14, 3) = hf2

Worksheets(2).Cells(15, 2) = d1

Worksheets(2).Cells(15, 3) = d2

Worksheets(2).Cells(16, 2) = db1

Worksheets(2).Cells(16, 3) = db2

Worksheets(2).Cells(17, 2) = da1

Worksheets(2).Cells(17, 3) = da2

Worksheets(2).Cells(18, 2) = df1

Worksheets(2).Cells(18, 3) = df2

Worksheets(2).Cells(19, 2) = S1

Worksheets(2).Cells(19, 3) = S2

Worksheets(2).Cells(20, 2) = P

Worksheets(2).Cells(21, 2) = Pb

Worksheets(2).Cells(22, 2) = Rf

End Sub


Таблица 3.1 – Параметры зубчатой передачи на ЭВМ

Исходные данные:
Число зубьев шестерни: Z1=13
Число зубьев колеса: Z2=36
Модуль: m=5
Коэффициент головки зуба: ha=1
Коэффициент радиального зазора: C=0,25
Угол профиля зуба рейки: α=20°
Результаты счёта:
Шестерня Колесо
Межосевое расстояние: 122.5
Высота зуба: 11.25
Коэффициент смещения: 0,235294 -0,23529
Высота головки зуба: 6,176471 3,823529
Высота ножки зуба: 5,073529 7,426471
Делительный диаметр: 65 180
Основной диаметр: 61,08003 169,1447
Диаметр вершин: 77,35294 187,6471
Диаметр впадин: 54,85294 165,1471
Делительная толщина зуба: 8,710375 6,997575
Делительный шаг: 15,70745
Основной шаг: 14,76018
Радиус кривизны галтели: 1,9

3.2 Синтез планетарного редуктора


Исходные данные:

Частота вращения двигателя nдв=960 мин-1;

Частота вращения кривошипа nкр=65 мин-1;

Число зубьев шестерни z5=13;

Число зубьев колеса z6=36;

Знак передаточного отношения ”+”;

Схема редуктора


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Рис.5 – Схема редуктора


Общее передаточное отношение редуктора:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Передаточное отношение простой передачи z5-z6:

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Передаточное отношение планетарной передачи:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Передаточное отношение обращённого планетарного механизма – простого зубчатого ряда:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Формула Виллиса. Передаточное отношение обращённого механизма:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Подбор чисел зубьев планетарной передачи:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Условие соосности для данной передачи:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станкаПроектирование механизмов поперечно-строгального станкаПроектирование механизмов поперечно-строгального станка


Принимаем числа зубьев колёс, равных: z1=32; z2=32; z3=12; z4=76.

По принятым числам зубьев определяем диаметры колёс:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Принимаем масштабный коэффициент построения кинематической схемы редуктора:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Скорость точки А зубчатого колеса 1:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Строим планы скоростей. Масштабный коэффициент плана скоростей:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Строим план частот вращения звеньев редуктора. Масштабный коэффициент плана частот вращения звеньев редуктора:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


3.3 Определение частот вращения зубчатых колёс аналитическим и графическим методом


Значения частот, полученные аналитическим методом:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Значения частот, полученных графическим методом:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Определяем погрешность расчётов:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


4. Синтез и анализ кулачкового механизма


Исходные данные:

Максимальный ход толкателя (размах колебателя) Проектирование механизмов поперечно-строгального станка =10 мм/град;

Рабочий угол кулачка φр=180°;

Частота вращения кривошипа nкр=65 мин-1;

число зубьев шестерни:Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

число зубьев колеса: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Схема толкателя

Кинематический график.


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Рис. 6 – Схема толкателя

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Рис. 7 – Кинематический график


4.1 Диаграмма движения толкателя


Графическим интегрированием по методу хорд получим из графика V-t график S-t, а с помощью метода графического дифференцирования из графика a-t – график V-t. График a-V, a-S, V-S получим методом исключения общего переменного. Базы H1=60 мм, H2=60 мм.

Графики υ(s), a(s), a(υ) получаю методом исключения общего переменного параметра t.

Частота вращения кулачка:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Угловая скорость кулачка:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Масштабные коэффициенты диаграмм:

Масштабный коэффициент перемещения:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Масштабный коэффициент времени:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Масштабный коэффициент скорости толкателя:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Масштабный коэффициент ускорений:


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


4.2 Выбор минимального радиуса кулачкового механизма


Для этого строим совместный график Проектирование механизмов поперечно-строгального станка. На этом графике текущее перемещение s’ откладываем вдоль оси координат в стандартном масштабе Проектирование механизмов поперечно-строгального станка. Проводим под углом 45 гр. касательную к отрицательной части графика.Точка пересечения касательной образует зону выбора центра вращения кулачка. Соединив выбранную точку с началом графика, получаем значение минимального радиуса кулачка.

4.3 Построение профиля кулачка


Построение профиля кулачка производим методом обращённого движения.

Масштабный коэффициент построения: Проектирование механизмов поперечно-строгального станка.

В выбранном масштабе проводим окружность радиусом Проектирование механизмов поперечно-строгального станка. Откладываем рабочий угол кулачка Проектирование механизмов поперечно-строгального станка и разбиваем его на восемь равных частей и через точки деления проводим лучи, на которых откладываем подъёмы толкателя для каждого положения, определённые графически из диаграммы s-t. На проведенных лучах из отложенных подъёмов восстанавливаем перпендикуляры. Вписываем в них плавную кривую и вычерчиваем схему кулачкового механизма.


4.4 Максимальное значение скорости и ускорения толкателя


Проектирование механизмов поперечно-строгального станка

Проектирование механизмов поперечно-строгального станка


Расчёт кулачка на ЭВМ


Public Sub Kulachok()

R0 = 80

i = 1

For i = 1 To 12

S = Worksheets(3).Cells(i + 1, 1)

r1 = (R0 ^ 2 - 20 ^ 2) ^ (1 / 2)

R2 = r1 + S

R = (R2 ^ 2 + 20 ^ 2) ^ (1 / 2)

Worksheets(3).Cells(i + 1, 2) = R

Next i

For i = 1 To 4

Worksheets(3).Cells(i + 24, 2) = R0

Next i

End Sub


Таблица 4.1 – Геометрические параметры кулачка

1 63
2 64,6
3 67,7
4 71,9
5 75,8
6 78,4
7 79,6
8 80,9
9 82,3
10 83,6
11 84,9
12 86,2
13 87,1
14 87,7
15 88
16 87,7
17 87,1
18 86,2
19 84,9
20 83,6
21 82,3
22 80,9
23 79,6
24 78,4
25 75,8
26 71,9
27 67,7
28 64,6
29 63

Список литературы


1 А.А. Машков, Теория механизмов и машин. – Машиностроение, г. Москва, 1969г. – 583.

2 С.Н. Кожевников, Теория механизмов и машин. – Машиностроение, г. Москва, 1969г. – 583с.

3 А.С. Кореняко, Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. – Высшая школа, Киев, 1970г. – 330с.

4 И.П. Филонов, Теория механизмов и машин и манипуляторов. – Дизайн ПРО, г. Минск, 1998г. – 428с.

5 И.И. Артоболевский, Теория механизмов и машин. – Наука, г. Москва, 1998г. – 720с.

6 К.В. Фролов, Теория механизмов и машин. – Высшая школа, г. Москва, 1998г. – 494с.

Похожие работы:

  1. • Модернизация поперечно-строгального станка с ходом ...
  2. • Механизм поперечно-строгального станка
  3. • Механизм поперечно-строгального станка
  4. • Расчёт поперечно-строгального станка
  5. • Электроснабжение завода продольно-строгальных ...
  6. • Механизм поперечно-долбежного станка
  7. • Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола ...
  8. • Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола ...
  9. •  ... электропривода продольно-строгального станка
  10. • Электроснабжение и электрооборудование механического ...
  11. • Синтез и анализ рычажного механизма
  12. • Проектирование схемы электроснабжения и плана силовой ...
  13. • Привод конвейера ПК-19
  14. • Автоматизированный электропривод ...
  15. • Анализ производственно-хозяйственной деятельности РУП ...
  16. • Разработка автоматической коробки скоростей ...
  17. • Виды передач и их основные характеристики
  18. • Разработка лабораторно-практических работ по ...
  19. • Электроснабжение ремонтного цеха
Рефетека ру refoteka@gmail.com