Расчет и проектирование механизма долбежного станка

Вычислим истинное значение реакции .

 

где – отрезок на плане сил, характеризующий реакцию , мм.

 

Найденные значения реакций  занесем в таблицу 2.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4 - План сил структурной группы 5–6

 

2.3 Расчет структурной группы 3–4

Выделим следующую структурную  группу. Это структурная группа 3–4. Вычертим ее отдельно и нанесем на нее все действующие силы и  моменты сил. Отброшенные связи  заменим их реакциями (рисунок 2.5).

Найдем эти неизвестные  реакции.

Реакцию действию опоры 0 на звено 4 – ; и реакцию действия звена 2 на звено 3 – . Разложим их на нормальные и тангенсальные составляющие.

 

 

где , – нормальные составляющие, направлены параллельно звеньям 4 и 3;

       , – тангенсальные составляющие, направлены перпендикулярно звеньям 4 и 3.

Определим . Для этого составим сумму моментов всех сил приложенных только к звену 4, относительно точки .

 

 

где , , , – отрезки на чертеже, которые являются плечами соответствующих сил, мм.

Значения плеч сил занесем  в таблицу 2.3.

Из полученной формулы, подставив  числовые значения найдем

 

Занесем результат в таблицу 2.4.

Определим . Для этого составим сумму моментов всех сил, приложенных только к звену 3, относительно точки .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.5 - Структурная  группа 3–4

 

 

 

 

где , , – отрезки на чертеже, которые являются плечами соответствующих сил, мм.

Значения плеч сил занесем  в таблицу 2.3.

Из полученной формулы, подставив  численные значения найдем

 

Занесем результат в таблицу 2.4.

Найдем нормальные составляющие реакций. Для того, что бы структурная  группа 3–4 находилась в равновесии необходимо, что бы векторная сумму  всех сил, приложенных к структурной  группе 3–4, была равна 0 в любой момент времени.

 

 

Вычислим чертежные значения всех сил.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.4 - Значения реакций

Реакция	Истинное значение, Н
	5125,25
	16234
	493,13
	41,68
	13864
	9593
	13870
	9593
	12471

 

 

 

Построение аналогично предыдущему  построению плана сил, только оно  начинается не из полюса а из произвольной точки. И через начало первого  отрезка проводится перпендикулярная ему прямая (), а через конец последнего перпендикулярная ему прямая (), на пересечении которых находится полюс – точка (рисунок 2.6).

Найдем истинные значения векторов.

 

 

 

 

Занесем результат в таблицу 2.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.6 - План сил структурной группы 3–4

 

2.4 Расчет ведущего звена

Произведем расчет ведущего звена и найдем уравновешивающую силу . Вычертим отдельно ведущее звено и нанесем на него реакцию действия звена 3 на звено 2 – (рисунок 2.7).

Параметры зубчатых колес.

Параметр	Звено 1	Звено 2
Модуль	11	11
Число зубьев	18	34
Делительный диаметр	198	374

 

Составим сумму моментов всех сил, приложенных к звену 2, относительно точки .

 

где , – отрезки на чертеже, которые являются плечами соответствующих сил, мм.

 

 

Из этого уравнения, подставив  численные значения найдем

 

Найдем реакцию действия опоры 0 на звено 2 –.

Для того, что бы звено 2 находилось в равновесии необходимо что бы, векторная сумма всех сил приложенных  к звену 2, была равна 0 в любой  момент времени.

 

Найдем чертежные значения всех сил.

 

Рисунок 2.7 - Ведущее звено

 

 

 

Строим план сил аналогично остальным (рисунок 2.8).

Найдем истинное значение реакции .

 

Занесем результат в таблицу 2.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.8 - План сил ведущего звена

2.5 Рычаг Жуковского

Построим в произвольном масштабе, повернутый на план скоростей. На него нанесем все силы, а моменты сил заменим парами сил (рисунок 2.9).

 

 

 

Для того, что бы рычаг  Жуковского находился в равновесии, необходимо приложить уравновешивающую силу в точку .

Составим сумму моментов всех сил, приложенных к рычагу Жуковского, относительно точки , которая должна быть равна 0 в любой момент времени.

 

 

 

где , , , , , , , , , , , , , , – отрезки на чертеже, которые являются плечами соответствующих сил, мм.

Занесем значения плеч сил  в таблицу 2.5.

Подставив численные значения в уравнение получаем

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.9 - Рычаг Жуковского

 

Таблица 2.5 - Значения плеч сил на рычаге Жуковского

Сила	Чертежное значение, мм
	55,24
	24,72
	29,35
	30,43
	25,53
	4,92
	52,1
	63,72
	38,6
	38,6
	38,6
	12
	47,67
	44,83
	128,46

 

 

 

2.6 Определение погрешности по уравновешивающей силе

Определим погрешность расчета  уравновешивающей силы по формулу

 

где – уравновешивающая сила, получена при расчете ведущего звена, Н;

       – уравновешивающая сила, полученная при расчете рычага Жуковского, Н.

 

 

3 Расчет маховика

3.1 Построение диаграммы зависимости моментов сил полезного сопротивления в функции угла поворота ведущего звена

Построим диаграмму зависимости  моментов сил полезного сопротивления  в функции угла поворота ведущего звена, т.е. в масштабах и .

Рассчитаем значения момента  сил полезного сопротивления  для каждого из рабочих положений  механизма.

 

где – момент сил полезного сопротивления, в i-ом положении механизма, Нм;

       – сила полезного сопротивления, Н;

       – скорость точки в i-ом положении механизма, ;

       – угловая скорость ведущего звена, .

Полученные значения занесем в таблицу 3.1.

Найдем масштаб .

 

где – максимальный момент сил полезного сопротивления, Нм;

       – максимальная ордината, характеризующая на диаграмме, мм.

 

Найдем масштаб .

 

где – отрезок, соответствующий одному полному обороту ведущего звена, мм.

Таблица 3.1 - Значения моментов сил полезного сопротивления

	0	1	2	3	4	5	6	7
	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8
	0	0	0	0	16	16	16	16
	0	1,453	0,867	0,862	0,157	0,515	0,892	0,957
	0	0	0	0	285,45	936,36	1621,8	1740

 

 

 

Вычислим чертежные значения .

 

где – ордината характеризующая , в i-ом положении механизма, мм.

Занесем значения в таблицу 3.2.

Полученные значения наносим на диаграмму моментов в соответствующих положениях механизма, полученные точки соединяем плавной кривой (рисунок 3.1).

 

Рисунок 3.1 - Диаграмма моментов

 

Таблица 3.2 - Значение ординат 

	0	1	2	3	4	5	6	7
	0	0	0	0	14,27	46,82	81,1	87

 

 

3.2 Построение диаграммы работ сил полезного сопротивления

Графически интегрируя диаграмму  моментов сил полезного сопротивления, строим диаграмму работ сил полезного  сопротивления, т.е. в масштабах и .

Влево от точки 0 по оси абсцисс  откладываем отрезок длинной  , получаем точку – полюс. Кривую на участке диаграммы моментов сил полезного сопротивления делим прямой, параллельной оси абсцисс, таким образом, что бы фигуры, образованные этой прямой, кривой на участке и прямыми проведенными из точек и 4, параллельно оси ординат, были равны. Эту прямую продлеваем до оси ординат и соединяем с полюсом. Аналогично делаем на участках: . Сносим отрезки, исходящие из полюса, параллельно самим себе, на диаграмму работ в соответствующие точки, и обводим их плавной кривой (рисунок 3.2)

Найдем масштаб .

 

где – полюсное расстояние, мм.

 

 

Рисунок 3.2 - Диаграмма работ

3.3 Построение кривой изменения работ сил движущих

На диаграмму работ  построим кривую изменения работ  сил движущих, т.е. , в тех же масштабах. Для этого проведем прямую из точки 0 в точку соответствующей работе сил полезного сопротивления в 8 положении механизма. Получаем кривую изменения работ сил движущих.

Значения работ сил  движущих для каждого положения  механизма занесем в таблицу 3.3.

 

Таблица 3.3 - Значения работ  сил движущих

Положение механизма	Чертежное значение , мм	Истинное значение , Дж
0	0	0
1	19,99	485,757
2	39,98	971,514
3	59,98	1457,514
	69,97	1700,271
4	79,97	1943,271
5	99,96	2429,028
6	119,95	2914,785
7	139,95	3400,785
8	159,94	3886,542