Указания методические и задания к курсовому проекту по курсу «Теория механизмов и машин» для студентов специальности тмс саратов 2005 Министерство образования Российской Федерации Саратовский государственный технический университет Технологический институт (филиал) СГТУ Кафедра Материаловедение ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ЗУБОДОЛБЕЖНОГО СТАНКА Методические указания и задания к курсовому проекту по курсу «Теория механизмов и машин» для студентов специальности ТМС Саратов 2005 Содержание курсового проекта. 1. Введение. 2. Проектирование механизма привода долбяка. 2.1. Определение геометрических параметров шарнирного четырехзвенника. Построение плана положений механизма. 2.2. Построение плана скоростей для 13-ти положений. 2.3. Построение плана ускорений для №-ого положения. 2.4. Построение диаграмм перемещения, скорости и ускорения долбяка. 3. Синтез кулачкового механизма подвода и отвода стола. 3.1. Построение диаграммы скорости толкателя. 3.2. Построение диаграммы перемещения толкателя методом графического интегрирования. 3.3. Построение диаграммы ускорения толкателя методом графического дифференцирования. 3.4. Определение радиуса начальной окружности кулачка и положения центра кулачка. 3.5. Построение теоретического и практического профилей кулачка. 4. Синтез планетарного механизма. 4.1. Определение числа зубьев зубчатых колес и числа сателлитов. 4.2. Построение внешнего эвольвентного зацепления. 5. Расчет маховика. 5.1. Построение диаграммы приведенного момента сил сопротивления. 5.2. Построение диаграммы работы движущих сил и сил сопротивления, приведенного момента движущих сил. 5.3. Построение диаграммы кинетической энергии механизма. 5.4. Построение диаграммы приведенного момента инерции. 5.5. Построение диаграммы энергомасс. 5.6. Расчет массы и геометрических параметров маховика. 6. Заключение. 7. Список используемой литературы. Исходные данные к курсовому проекту по ТММ «Проектирование механизмов зубодолбежного станка» (специальность ТМС) Угловой ход коромысла ; АS2 =0,5АВ Максимальное перемещение толкателя График скорости толкателя кулачка- синусоидальный. Угол зубчатого зацепления № Число оборотов двигателя nдв , об/мин Число оборотов кулачка nк , об/мин Максимальный ход долбяка Нmax , м Скорость резания Vр, м/мин Положение кривошипа при построении плана ускорений , град Усилие резания (полезного сопротивления) Р пс, кН Передаточное число планетарного редуктора iпл Модуль зубчатых колес m, мм Фазовые углы поворота кулачка , град. Максимальный угол давления , град Коэффициент неравномерности вращения кривошипа Момент инерции кривошипа J1 , кг м2 Момент инерции шатуна J S 2 , кг м2 Момент инерции коромысла J S 3 ,кг м2 Масса шатуна m2 , кг Масса коромысла m3 , кг Масса долбяка m4 , кг 1 2 3 4 5 6 7 8 12 9 10 11 13 14 15 16 17 18 19 20 1 1000 100 0,22 0,85 15 30 3,5 4 4 55 25 35 0,05 0,13 0,05 0,08 30 50 60 2 1100 110 0,21 0,80 20 60 3,0 5 3 60 10 36 0,08 0,10 0,04 0,10 40 60 70 3 1200 120 0,20 0,75 25 120 2,5 6 4 65 10 38 0,03 0,11 0,03 0,11 50 70 80 4 1300 130 0,19 0,70 30 150 2,0 4 3 70 0 40 0,04 0,12 0,06 0,12 60 80 90 1 2 3 4 5 6 7 8 12 9 10 11 13 14 15 16 17 18 19 20 5 1400 140 0,18 0,65 35 210 1,5 5 4 65 15 35 0,03 0,15 0,05 0,13 70 90 100 6 1500 150 0,17 0,60 40 240 1,8 6 3 60 20 36 0,06 0,12 0,04 0,10 80 100 110 7 1450 150 0,16 0,55 45 300 2,1 4 4 55 10 38 0,04 0,11 0,03 0,12 90 110 120 8 1400 140 0,15 0,50 50 330 2,4 5 3 60 0 40 0,07 0,12 0,04 0,08 100 120 130 9 1350 140 0,14 0,85 55 30 2,7 6 4 65 20 35 0,08 0,13 0,05 0,09 110 130 140 10 1300 130 0,13 0,80 60 60 3,0 4 3 55 15 36 0,05 0,10 0,06 0,10 120 140 150 11 1250 130 0,12 0,75 65 120 3,3 5 4 55 25 38 0,05 0,13 0,05 0,11 130 150 160 12 1200 120 0,11 0,70 70 150 3,6 6 3 60 10 40 0,08 0,10 0,06 0,12 140 160 170 13 1150 120 0,22 0,65 75 210 3,5 4 4 65 10 35 0,03 0,11 0,04 0,13 150 170 180 14 1100 110 0,21 0,60 80 240 3,0 5 3 70 10 36 0,04 0,12 0,02 0,08 160 180 190 15 1050 110 0,20 0,55 85 300 2,5 6 4 65 0 38 0,03 0,13 0,03 0,09 170 190 200 16 1000 100 0,19 0,50 90 330 2,0 4 3 60 20 40 0,06 0,14 0,05 0,10 180 200 210 17 1200 120 0,18 0,85 95 30 1,8 5 4 55 10 35 0,04 0,15 0,06 0,11 190 85 95 18 1400 140 0,17 0,80 100 60 2,2 6 3 60 0 36 0,07 0,11 0,03 0,12 200 95 105 19 1600 160 0,16 0,75 105 120 2,6 4 4 65 20 38 0,08 0,12 0,04 0,13 85 105 115 20 1500 150 0,15 0,70 110 150 3,0 5 3 55 15 40 0,05 0,13 0,05 0,08 95 135 145 21 1400 140 0,14 0,65 115 210 3,4 6 4 65 15 35 0,05 0,14 0,06 0,09 105 150 160 22 1300 130 0,13 0,60 120 240 3,8 4 3 60 20 36 0,08 0,10 0,04 0,10 135 165 175 23 1200 120 0,12 0,55 125 300 4,2 5 4 55 10 38 0,03 0,11 0,02 0,11 150 180 190 24 1100 110 0,11 0,45 130 330 4,6 6 3 60 0 40 0,04 0,12 0,03 0,12 165 200 210 25 1000 100 0,10 0,40 140 30 2,5 4 4 65 20 35 0,03 0,13 0,04 0,13 180 160 170 Исходные данные. 1. Число оборотов двигателя 2. Число оборотов кулачка 3. Максимальный ход долбяка 4. 5. Скорость резания 6. Положение кривошипа при построении плана ускорений [град ] 7. Усилие резания (полезного сопротивления) 8. Модуль зубчатых колес 9. Фазовые углы поворота кулачка 10. Передаточное число планетарного редуктора 11. Максимальный угол давления 12. Коэффициент неравномерности вращения кривошипа 13. Момент инерции кривошипа 14. Момент инерции шатуна 15. Момент инерции коромысла 16. Масса шатуна 17. Масса коромысла 18. Масса долбяка 1. Введение. В первой части курсового проекта – введении - необходимо сформулировать цели и задачи курсового проектирования, как заключительного этапа в изучении дисциплины, его роль в формировании у студентов профессиональных качеств инженера, самостоятельности, творческой инициативы. Дать краткое описание методов получения эвольвентных профилей зубьев, проанализировать плюсы и минусы каждого метода. Дать описание оборудования по обработке зубьев (зубодолбежные, зубострогальные станки и т.д.). Привести краткое описание проектируемого зубодолбежного станка (5В12 или его модификаций), принципа его работы, основных узлов станка, дать техническую характеристику. Объем первой части проекта 5-7 страниц рукописного текста с вложенной ксерокопией схемы проектируемого станка. 2. Проектирование механизма привода долбяка. (Лист 1) 2.1. Определение геометрических параметров шарнирного четырехзвенника. Построение плана положений механизма. Определение геометрических параметров шарнирного четырехзвенника и построение плана положений механизма заключается в следующем. 1. Откладываем в выбранном масштабе половину хода долбяка вверх и вниз от горизонтали (точки С1 ,С7 рис.1). 2. Задан угол хода коромысла определяем длину по формуле: [м] С помощью циркуля на горизонтали из точек С1 и С7 находим центр качания коромысла – точку О2 , откладывая расстояние в выбранном масштабе. 3. Исходя из заданного отношения , находим длину и откладываем ее на продолжении коромысла (получаем точки В1 и В7 ): [ м ] Рис.1. 4. Измеряем длину , равную расстоянию В1 В7 ,определяем . Рассчитываем длину по формуле: . Откладывая длину от точек В1 и В7 по вертикали, получаем точки А1 и А7 . 5. Находим центр вращения кривошипа – т.О1 , достраиваем окружность радиусом и тринадцать положений механизма через каждые 30˚(точки А1 – А13 ). 6. Переносим длину из каждой точки А1 -А13 на дугу АВ , получая точки В1 -В13 . Точки В1 -В13 соединяем с центром качания коромысла О2 , продолжив полученные лучи, получаем тоски С1 -С13 . Точки долбяка Д1 -Д13 находим горизонтальным переносом соответствующих точек С1 -С13 . Указываем центры тяжести звеньев, учитывая, что совпадает с О2 , а есть половина длины : . 7. Определяем частоту вращения кривошипа и угловую скорость кривошипа : [ ] , [] 8. Проверяем условие существования кривошипа - условие, при котором звено можно назвать кривошипом: , , 2.2. Построение планов скоростей для тринадцати положений. План скоростей – это векторное изображение скоростей звеьев для заданного положения механизма. Построение плана скоростей для тринадцати положений кривошипа производится следующим образом. Рассчитываем скорость точки А кривошипа: [ . ] Скорость этой точки всегда направлена перпендикулярно кривошипу в сторону вращения этого звена. ( ^ О1 А ). Векторное уравнение для построения планов скоростей: ВА , О2 В . Скорость точки С определяем по правилу рычага: Þ [м/с ] Скорость направлена в сторону, противоположную . Скорость определяем из векторного уравнения: ВС, - по вертикали. Для определения скорости центра тяжести звена АВ , который находится на его середине, находим середины отрезков а1 в1 , а2 в2 , а3 в3 и т.д. и соединяем их с полюсом Р . Таким образом получаем длины векторов скорости [мм ] и умножая на масштабный коэффициент скорости, определяем численные значения. Построение. Проводим окружность с центром в произвольно выбранном полюсе Р и радиусом приблизительно 100мм (рис.2.). Через каждые 30о проводим радиусы и обозначаем векторы скорости вращения кривошипа для тринадцати положений этого звена ( ), отмечаем точки (а1 ¸ а13 ). Рассчитаем масштабный коэффициент скорости – отношение численного значения физической величины, в свойственных единицах, к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину: [ ] Рис.2. Проводим направления векторов и для тринадцати положений, определяем точки их пересечения (в1 ¸ в13 ). Учитывая, что , то есть , откладываем соответствующие длины векторов скорости в противоположную сторону от , получаем точки (с1 ¸ с13 ). Проводим направления скорости до пересечения с (вертикаль). Заполняем таблицу 1. Таблица 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 , град 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Угловая скорость коромысла: [1/с ] Угловая скорость шатуна [1/с ] 2.3. Построение плана ускорений для №-ого положения. Ускорение точки А кривошипа рассчитывается как , но так как , то и направлено к центру вращения, то есть параллельно О1 А от А к О1 . Ускорение точки В шатуна: [ ] [ ] Ускорение точки С коромысла определяем по правилу рычага. Ускорение долбяка находим по векторному уравнению: Ускорение Кориолиса рассчитывается как , его направление можно определить, повернув линейную скорость на 90° в сторону вращения коромысла в данном положении механизма , так как , то . Построение. Из произвольно выбранного полюса Q откладываем произвольной длины вектор //АО1 от А к О1 , отмечаем точку а (рис.3.). Вводим Рис.3. масштабный коэффициент ускорения [ ]. Рассчитываем [мм ] , [мм ]. Откладываем от точки а ускорение и отмечаем точку m , через эту точку проводим направление ускорения . Из полюса откладываем ускорение , конец вектора обозначим точкой n , через нее проводим направление вектора и на пересечении с проведенным направлением получаем точку в . Соединив полученную точку с полюсом, получаем вектор ускорения . Предварительно рассчитав длину вектора по правилу рычага, откладываем ее в противоположную сторону от полюса Q и отмечаем точку с . Через эту точку проводим направление ускорения Кориолиса и откладываем предварительно рассчитанную его длину , конец вектора обозначаем точкой k . Через эту точку проводим направление ускорения до пересечения с вертикалью, так как по вертикали направлено ускорение долбяка . Точку пересечения обозначаем –d , измеряем длину вектора ускорения долбяка и рассчитываем умножая на масштабный коэффициент его значение [ ]. Аналогично определяем величины и других ускорений, результаты расчетов заносим в таблицу 2. Таблица 2 № положения , град 2.4. Построение диаграмм перемещения, скорости и ускорения. Пользуясь таблицей 1 строим диаграмму скорости долбяка с учетом ее направления. Построение диаграмм перемещения и ускорения производится методами графического интегрирования и графического дифференцирования. Построение диаграммы ускорения методом графического дифференцирования. Произвольно выбираем полюс Q в системе координат (а- t ). Две соседние точки графика скорости соединяем хордами, каждую из которых параллельно переносим в полюс Q до пересечения с вертикалью. Полученные на вертикали точки сносим на середины временных промежутков. Соединив полученные точки, достраиваем диаграмму ускорения. Построение диаграммы перемещения методом графического интегрирования . Произвольно выбираем полюс Р в системе координат (V - t ), из середины отрезков временных промежутков графика скорости восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с графиком. Полученные точки сносим горизонтально до пересечения с вертикалью, соединяем их с полюсом Р, полученные таким образом лучи сносим в границы промежутков на графике перемещений, получаем диаграмму перемещений. Определяем масштабные коэффициенты по следующим формулам: Масштабный коэффициент времени: , где -масштабный коэффициент угла поворота; .- число оборотов кривошипа Масштабный коэффициент перемещения: , где - максимальный ход долбяка; - максимальный ход долбяка, взятый с диаграммы перемещений. Масштабный коэффициент скорости: , где - полюсное расстояние, мм . Масштабный коэффициент ускорения: где - полюсное расстояние, мм . Компоновка листа №1. Лист №1.Проектирование привода долбяка. «Схема положений четырехзвенника М 1: __»