Расчет и проектирование механизма долбежного станка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: "Теория механизмов и машин"

на тему: "Расчет и проектирование механизма долбежного станка"

 

 

 

 

Работу выполнил студент	Ивахин Д.В.
Группа	31-Т
Факультет	ТиКТИ
Специальность	151001

Курсовой проект защищен  с оценкой ________

Руководитель Корнеев  Ю.С.  ___________

 

Орел, 2009 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

1 Кинематический анализ механизма 3

1.1 Построение кинематической  схемы механизма 3

1.2 Построение планов  скоростей 7

1.3 Построение планов  ускорений 12

1.4 Построение диаграммы  перемещения 18

1.5 Построение диаграммы  скоростей 20

1.6 Построение диаграммы  ускорений 22

1.7 Определение погрешностей  по скоростям и ускорениям 24

2 Динамический анализ механизма 26

2.1 Построение плана  ускорений для рабочего положения  механизма 26

2.2 Расчет структурной  группы 5–6 31

2.3 Расчет структурной  группы 3–4 36

2.4 Расчет ведущего  звена 42

2.5 Рычаг Жуковского 46

2.6 Определение погрешности  по уравновешивающей силе 49

3 Расчет маховика 50

3.1 Построение диаграммы  зависимости моментов сил полезного  сопротивления в функции угла  поворота ведущего звена 50

3.2 Построение диаграммы  работ сил полезного сопротивления 55

3.3 Построение кривой  изменения работ сил движущих 57

3.4 Построение кривой  изменения моментов сил движущих 59

3.5 Построение кривой  приращения кинетической энергии 60

3.6 Построение диаграммы  приведенного момента инерции 63

3.7 Построение диаграммы  Виттенбауэра 67

3.7 Расчет маховика 69

4 Расчет и проектирование кулачкового механизма 71

4.1 Построение диаграммы  ускорения толкателя 71

4.2 Построение диаграммы  скорости толкателя 73

4.3 Построение диаграммы  перемещения толкателя 75

4.4 Определение масштабов  диаграмм толкателя 77

4.5 Построение диаграммы  динамического синтеза 78

4.5 Кинематический  синтез кулачкового механизма 81

5 Список литература 82

 

1 Кинематический анализ механизма

1.1 Построение кинематической  схемы механизма

В масштабе длины строим кинематическую схему механизма в восьми положениях, начиная с нулевого или крайнего (рисунок 1.1).

Для определения масштаба выберем произвольно длину звена . Примем . По формуле найдем .

 

где – истинная длина звена , м;

       – отрезок характеризующий истинную длину звена на кинематической схеме механизма, мм.

 

Используя эту же формулу, найдем все значения отрезков длин звеньев и расстояний, занесем  результаты в таблицу 1.1. Длину отрезка примем равной 0,1 м.

Построение кинематической схемы механизма.

Выберем произвольно точку , изобразим в ней шарнир с опорой и начнем построение от этой точки. От нее вертикально вниз отложим расстояние , и горизонтально вправо отложим расстояние . Получили точку . Изобразим в ней шарнир с опорой. Из нее проведем 2 дуги окружности радиусами и , по левую сторону от нее. Получили траектории движения точек и . От точки отложим вправо горизонтально расстояние , и проведем вертикальную прямую – траектория движения точки . Из точки проведем окружность радиусом - траектория движения точки .

Построим крайнее нижнее положение движения точки (0). Для этого из точки радиусом , делаем засечку на траектории точки , получили точку . Из точки через точку проведем прямую до пересечения с траекторией точки . Получили точку . Из этой точки, радиусом , сделаем засечку на траектории точки , получили точку . Соединим точки и , на пересечении с траекторией движения точки получим точку . Поделим окружность – траекторию движения точки на 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1-

Кинематическая схема

механизма

Таблица 1.1 - Значение длин звеньев и расстояний

	Истинная длина, м	Чертежная длина, мм
	0,12	30
	0,36	90
	0,37	92,5
	0,42	105
	0,60	150
	0,05	12,5
	0,37	92,5
	0,10	25

 

 

 

равных частей отсчитывая от точки . Получим точки (против часовой стрелки).

Из точки  радиусом , делаем засечку на траектории движения точки , получили точку . Проведем прямую через точки и до пересечения с траекторией движения точки . Получим точку . Из нее радиусом , сделаем засечку на траектории движения точки , получим точку . Аналогично строим остальные положения.

Построим крайнее верхнее положение движения точки . Для этого из точки радиусом , сделаем засечку на траектории движения точки - получим точку . Проведем прямую из точки через точку до пересечения с траекторией движения точки . Получим точку . Из нее, радиусом , сделаем засечку на траектории движения точки . Получим точку .

Кинематическая схема  механизма построена.

 

1.2 Построение планов  скоростей

В масштабе строим восемь планов скоростей.

Определим угловую скорость звена  .

Запишем формулу передаточного  отношения звена 1 к звену 2:

 

где – передаточное число;

       – угловая скорость звена 1, ;

       – угловая скорость звена 2, ;

       – частота вращения звена 1,

       – частота вращения звена 2, .

Из этой формулы получим

 

 

Для определения линейной скорости точки  воспользуемся формулой.

 

где – линейная скорость точки , ;

       – длина звена , м;

       – угловая скорость звена , .

 

Вектор линейной скорости точки  направлен перпендикулярно звену , в сторону его вращения.

Для определения масштаба плана скоростей зададим длину вектора мм.

 

где – масштаб скорости на планах скоростей, ;

       – значение линейной скорости точки , ;

       – отрезок характеризующий, на плане скоростей, истинное значение линейной скорости точки , .

 

Построение плана скоростей для первого положения.

Что бы построить план скоростей, необходимо графическим методом  решить векторные уравнения:

 

 

где – вектор линейной скорости точки , направлен перпендикулярно звену ;

       – вектор линейной скорости точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки , направлен перпендикулярно звену ;

       – вектор линейной скорости точки , направлен параллельно у–у;

       – вектор линейной скорости точки , направлен перпендикулярно звену ;

       – вектор линейной скорости точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки .

Выбираем произвольно  полюс – точку  (рисунок 1.2). Из нее, перпендикулярно звену , по направлению его вращения, откладываем вектор . Через конец этого вектора проводим прямую, перпендикулярную звену , а через полюс проводим прямую, перпендикулярную звену . Получим точку . Замерив через отношение получим вектор .

 

где – отрезок характеризующий вектор линейной скорости точки , мм;

       – отрезок характеризующий вектор линейной скорости точки , мм;

       – длина звена , м;

       – длина звена , м.

Из конца вектора  проведем прямую, перпендикулярно звену . А через полюс проведем прямую, параллельную y–y. Получим точку .

Аналогично строим планы  скоростей для остальных положений.

Определим линейные скорости всех точек и угловые ускорения  звеньев механизма по планам скоростей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2 - План скоростей для 1 положения механизма

 

 

 

 

 

 

где , , , , – отрезки характеризующие линейные скорости , , , , (соответственно), в i-ом положении механизма, мм;

       , , , , – истинные значения линейных скоростей, в i-ом положении механизма, .

 

 

 

где , , – угловые скорости звеньев , , (соответственно), в i-ом положении механизма, .

Занесем полученные результаты в таблицу 1.2.

 

Таблица 1.2 - Значение линейных и угловых скоростей звеньев

	0	1	2	3	4	5	6	7
	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056	1,056
	0	1,558	0,215	0,859	1,078	0,813	0,331	0,252
	0	1,471	1,190	0,339	0,258	0,749	1,060	0,930
	0	1,669	1,351	0,385	0,292	0,851	1,203	1,056
	0	0,405	0,785	0,335	0,210	0,535	0,529	0,193
	0	1,453	0,867	0,862	0,157	0,515	0,892	0,957
	0	4,329	0,598	2,387	2,995	2,257	0,921	0,701
	0	3,974	3,217	0,916	0,696	2,025	2,865	2,514
	0	0,676	1,308	0,558	0,349	0,892	0,882	0,322

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Построение планов ускорений

В масштабе строим четыре плана ускорений, два для холостого хода и два для рабочего.

Для этого необходимо графически решить уравнения.

 

 

где – вектор ускорения точки ;

       – вектор ускорения точки ;

       – вектор ускорения точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки ;

       – ускорение точки ;

       – ускорение точки ;

       – ускорение точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки .

Разложим ускорения на нормальные и тангенсальные составляющие.

 

где – нормальная составляющая ускорения точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки , направлена параллельно звену , от точки к , известно по модулю;

       – тангенсальная составляющая ускорения точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки , равно нулю, т.к. точка вращается с постоянной скоростью.

 

где – нормальная составляющая ускорения точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки , направлена параллельно звену , от точки к , известна по модулю;

       – тангенсальная составляющая ускорения точки в ее относительном вращательном движении вокруг точки , направлена перпендикулярно звену , не известна по модулю.

 

где – нормальная составляющая ускорения точки в ее относительном вращательном движении относительно точки , направлена параллельно звену , от точки к , известна по модулю;

       – тангенсальная составляющая ускорения точки в ее относительном вращательном движении относительно точки , направлена перпендикулярно звену , не известна по модулю.

 

где – нормальная составляющая ускорения точки в относительном вращательном движении вокруг точки , направлена параллельно звену , от точки к , известна по модулю;

       – тангенсальная составляющая ускорения точки в относительном вращательном движении вокруг точки , направлена перпендикулярно звену , не известна по модулю.

Получаем векторные уравнения  для построения.

 

 

Определим модули нормальных составляющих ускорений по формулам.

 

 

 

где , , – нормальные составляющие ускорений, в i-ом положении механизма;

       , , – квадрат угловых скоростей звеньев , , , для i-ого положения механизма.

Для построения ускорений  используем положения механизма 1, 3, 5, 7.

Занесем значения нормальных ускорений в таблицу 1.3.

Определим нормальную составляющую ускорения точки .

 

Получаем .

Определим масштаб , для этого произвольно выберем длину вектора.