Проектування і дослідження схем механізму довбального верстату

Кафедра прикладної механіки

Курсовий проект

З дисципліни

“Теорія механізмів та машин”

Проектування і дослідження схем механізму довбального верстату

Пояснювальна записка

Завдання № 58

Керівник проекту

доцент

Проект розробив

студент гр.

Дніпропетровськ

Введение

Во время выполнения курсового проекта был рассмотрен один из видов долбежного станка. Долбежные станки применяются для строгания пазов, канавок, плоскостей, фасонных поверхностей.

Кулисный механизм (рис.1) в станке позволяет значительно сократить непроизводительное время обратного хода. Однокулисный механизм сокращает время обратного хода в сравнении со временем рабочего хода в 1,5-2,4 раза.

В настоящем проекте принята схема станка с качающейся кулисой постоянной длины с приводом от асинхронного электродвигателя через 4-х скоростную коробку скоростей.

Основные расчетные данные содержат: кинематическую схему (рис.1), ход долбяка, среднюю скорость резания, коэффициент увеличения средней скорости рабочего хода и другие данные, необходимые для синтеза основного механизма, для проектирования коробки скоростей, выполнения силового расчета, подбора электродвигателя и расчета маховых масс.

Курсовой проект состоит из четырех листов графической части и пояснительной записки к этим листам.

- В первом листе выполняется расчет и построение схемы кулисного механизма, а также производится построение планов скоростей и ускорений звеньев кулисного механизма в 8-ми положениях. В завершении листа строим диаграммы перемещений, скоростей и ускорений ползуна Д.

- Во втором листе строим схему коробки скоростей, а также чертим эвольвентное зацепление для одной пары колес.

- В третьем листе выполняется силовой расчет кулисного механизма, а также выполняется расчет уравновешивающих моментов для каждого положения механизма.

- На четвертом листе (рис.2) в масштабе изображена диаграмма уравновешивающих моментов и линия среднего уравновешивающего момента.

Исходные данные к расчету: V_раб.ср = 36 м/мин;

К_ср = 1,75;

Ход долбяка Н_max = 0,20 м; Н_min = 0,075 м;

Межосевое расстояние l₁₃ = 337 мм;

Модуль колес коробки m = 5;

Масса звеньев m₃= 22 кг;

m₅ = 42 кг;

Усилие резания Р_Р = 10000 Н

L_n=1,15·l₃; ;

; ; ;

К листу №1.

1. Время рабочего и обратного ходов долбяка

t_p=

t_обр=

где – коэффициент увеличения скорости обратного хода;

Н – ход долбяка;

2. Время одного оборота кривошипного диска

Т= t_p+ t_обр= + = 10×10^-3 мин

3. Частота вращения кривошипного диска

4. Определим угол и длину звена

5. Линейная скорость точки А кривошипа

6. Масштаб плана скоростей

7. Скорость точки С определяется по формуле:

0 положение:

1 положение:

2 положение:

3 положение:

4 положение:

5 положение:

6 положение:

7 положение:

8. Линейное ускорение точки А кривошипа

9. Масштаб плана ускорений

10. Ускорение точки С

0 положение:

1 положение:

2 положение:

3 положение:

4 положение:

5 положение:

6 положение:

7 положение –

К листу №2.

1. Передаточное отношение привода “двигатель-кривошипный диск”

где u_кор- передаточное отношение ступеней коробки скоростей;

u_р -передаточное отношение ременной передачи.

Наибольшее и наименьшее передаточное отношение ступеней коробки скоростей

2. Знаменатель геометрической прогрессии для четырехступенчатой коробки скоростей

Принимаем φ = 1.41

3. Ряд скоростей выходного вала коробки:

4. Находим все четыре передаточных отношения ступеней коробки

5. Из условия отсутствия подрезания

Принимаем z₁ = 16.

Остальные числа зубьев для двухваловой коробки найдем с помощью формул передаточных отношений и соосности

6. Принимаем диаметры шкивов ременной передачи D₁= 100мм; D₂= 200мм

7. Основные исполнительные размеры зубчатых колес

Диаметры начальных окружностей

Диаметры окружностей вершин зубьев

Диаметры окружностей впадин

Окружной шаг

Толщина зуба и ширина впадин

Коэффициент перекрытия

ε

К листу №3.

1. Из векторного треугольника сил определяем реакцию R₃₄ для рабочего хода

P_p – усилие резания

2. Определяем реакцию R₁₂ для рабочего хода

1 положение

2 положение

3 положение

4 положение

3. Определяем уравновешивающий момент для рабочего хода

1 положение

2 положение

3 положение

4 положение

3. Определяем силу P_z для рабочего хода

1 положение:

2 положение:

3 положение:

4 положение:

4. Определяем силу инерции P_U для холостого хода:

5 положение:

6 положение:

7 положение:

0 положение:

5. Определяем момент инерции M_U3 для холостого хода

5 положение:

6 положение:

7 положение:

0 положение:

6. Определяем реакцию R₁₂ для холостого хода

5 положение:

6 положение:

7 положение:

0 положение:

7. Определяем уравновешивающий момент для холостого хода

5 положение:

6 положение:

7 положение:

0 положение:

8. Проверка

1 положение:

6 положение:

К листу №4.

Выбираем электродвигатель и рассчитаем маховик

№ интервалов	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8
МQ= Мур Нм					-4,3	-35,2	-8,5

Определяем средний момент сил по графику уравновешивающих моментов (рис.2)

/М_Qср/ = /М_р.ср/ =

Расчетный приведенный к валу двигателя номинальный момент

Расчетная номинальная мощность электродвигателя

где - общий К.П.Д. механизма( = 0,85)

Согласно полученному значению N_нр, выбираем по каталогу асинхронный электродвигатель 4А100 6 со следующими основными данными:

N_н= 2,2кВт; n_c = 1000 мин^-1; (ω_с= 105 с^-1)

S_n= 5,1%; n_н = n_c(1- S_n) = 1000×(1-0,051) = 949 мин^-1

(ω_н= 99,3 с^-1)

Момент инерции ротора I _др=1,3·10^-3 кгм²

Приближенный расчет маховика по кривой избыточных моментов.

Максимальная избыточная работу

А_изб.max= F_изб.max·K_м·К_φ

где F_изб.max – избыточная площадь, мм²;

K_м – масштаб кривой моментов по оси ординат, Нм/мм

К_φ – масштаб кривой моментов по оси абсцисс, рад/мм

Пусть для кривой М_изб площадь F_max составила 9100 мм², тогда

А_изб.max= 9100·2·0,026=473,2 Нм

Общий момент инерции механизма

Рис.2. График уравновешивающих моментов

Момент инерции маховикаI_м I _общ

I_м = 1,92 кгм²

Примем маховик в виде сплошного диска, тогда основные размеры маховика можно найти по формулам

B = 0,1·0,5 = 0,05м

Где ρ=7850 кг/м³ – плотность материала маховика; ψ = 0,1

В качестве материала маховика можно принять чугун, поскольку его окружная скорость не превышает 30 м/с.

Список литературы

1. Кожевников С. Н. Теория механизмов и машин. - М.: Машиностроение, 1973.

2. Кожевников С. Н., Раскин Я. М. Конспект лекций по ТМН. – ч.1,
П.- Днепропетровск: ДМетИ, 1971.

3. Атлас схем и примеры выполнения задач по ТММ Сост. Я. М. Раскин, - Днепропетровск: ДМетИ, 1975.

4. Методические указания по разделу: ’’Универсальная структурная теория механизмов ’’, - Днепропетровск: ДМетИ, 1983.

5. Каталог структурных схем. Повторяющиеся связи и их устранения, - Днепропетровск: ДМетИ, 1983.

6. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. - М. Энергоиздат, 1982.

7. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1988.

Дата добавления: 2015-07-07