Механизмы поперечно строгального станка

Содержание

Стр.

Задание Введение 1. Кинематический анализ механизма 1.1.  Проектирование  кривошипно-ползунного механизма 1.2. Структурное исследование  механизма 1.3. Построение схемы  механизма 1.4. Построение планов  скоростей механизма 1.5. Построение планов ускорений механизма 1.6. Расчет маховика 2. Силовой расчет рычажного  механизма 2.1. Определение движущей  силы Р (силы давления газов  на поршень) 2.2. Определение сил  инерции звеньев 2.3. Определение реакций  в кинематических парах групп  Ассура II класса 2-го вида 2.4. Силовой расчет  ведущего звена механизма 2.5. Определение уравновешивающей  силы методом Жуковского 3. Синтез систему управления машины автомата по заданной тактограмме. Список литературы

 

Введение

 

Объектом исследования является механизм поперечно-строгального станка.

Механизм поперечно-строгального станка включает в себя различные механизмы, из которых исследованию подлежат - рычажный, зубчатый, планетарный и кулачковый.

Рычажный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного перемещение ползуна 5 из вращательного движения кривошипа 1.

От кривошипа вращательное движение передается через зубчатую передачу z₁  и z₂. В рычажных механизмах угловая скорость непостоянна и для более равномерного движения на валу кривошипа установлен маховик.

Для управления зажимом  деталей применяется кулачковый механизм, который служит для преобразования вращательного движения в поступательное  движение ведомого звена.

 

1. Кинематический анализ механизма

1.1. Проектирование кривошипно-ползунного механизма

 

Значения длин кривошипа ОА и шатунов ВС и СD даны по условию.

 м,  м, м. м, м, м.

 

1.2. Структурное исследование механизма

 

Определяем степень  подвижности механизма по формуле

П.Л. Чебышева.

где — число подвижных звеньев (кривошип ОА, шатуны АВ, ВС и BD, ползун D);

 — число кинематических пар пятого класса (О(1;6), А(1,2), В(3,6), А₁(2,3), С(3,4), D(4,5) и D₁(5,6));

— число кинематических пар четвертого класса..

Определяем класс и  порядок механизма. Для этого  разделим механизм на группы Ассура. Этот механизм  состоит из одной группы Ассура II класса  2-го порядка   3-го вида (рис. 1, а), одной группы Ассура II класса  1-го порядка   2-го (рис. 1, а) вида и механизма I класса,  состоящего  из ведущего звена 1 и стойки 6.

В целом рассматриваемый  механизм II класса    2-го    порядка.

 

 

 

 

1.3. Построение схемы механизма

 

Масштаб схемы. Приняв на чертеже (см. лист 1 приложения) отрезок ОА = 40 мм, находим:

.

В принятом масштабе вычерчиваем схему  механизма. Для построения 12 положений  звеньев механизма разделим траекторию, описываемую точкой А кривошипа, на 12 равных частей. В качестве нулевого принимаем то положение кривошипа, при котором точка D занимает крайнее левое положение. Из точки В проводим раствором циркуля радиус равный мм. Через отмеченные на окружности точек А₀, А₁…А₁₁ и т. В проводим отрезки. Точки пересечения с дугой окружности радиусом ВС – положения точки С. Из т.С раствором циркуля проводим дуги окружностей радиусом мм, намечаем на линии движения точки D точки 0, 1, 2 и т. д. (положения точки D).

 

1.4. Построение планов скоростей механизма

 

Определяем скорость точки А.

.

Построение начинаем от ведущего звена. Из точки р, принятой за полюс плана скоростей (лист 1 приложения), откладываем в направлении вращения кривошипа ОА вектор скорости точки А : ра = 49,8 мм.

Построение плана скоростей  группы Ассура II класса 3-го вида (звенья 2 и 3) производим по уравнению:

 — вектор скорости точки А’ во вращательном движении относительно точки А, направлена параллельно оси звена АВ; — вектор скорости точки A’ во вращательном движении относительно точки B, направлена перпендикулярно оси звена ВA; .

Из точки а проводим линию, параллельную оси звена АВ, а из полюса р плана скоростей — линию, перпендикулярную оси звена АВ. Точка а’ пересечения этих линий даст конец вектора искомой скорости . Масштаб планов скоростей вычисляем по формуле

Скорости точек С и S₃ определяем по правилу подобия. Истинное значение скорости каждой точки определяем по формулам:

, , , .

Построение плана скоростей  группы Ассура II класса 1-го вида (звенья 4 и 5) производим аналогично как для группы Ассура (звенья 2 и 3):

 — вектор скорости точки D во вращательном движении относительно точки С, направлена перпендикулярно оси звена СD; — вектор скорости точки D звена 5, направлена вдоль оси D’D; .

Из точки c проводим линию, перпендикулярную оси звена CD, а из полюса р плана скоростей — линию, параллельную оси D’D. Точка d пересечения этих линий даст конец вектора искомой скорости .

Скорость точки S₄ определяем по правилу подобия. Истинное значение скорости каждой точки определяем по формулам:

, , , .

Получение значения сводим в табл. 1.

 

Таблица 1

Значения скоростей  точек механизма

Длины векторов скоростей на плане  скоростей
Длина вектора	№ положени
мм	0	1	2	3	3'	4	5	6	7	8	9	10	11
pa	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8	49,8
aa'	49,8	42,06	23,51	0	20,62	23,51	42,06	49,8	44,37	26,95	0	26,95	44,37
pa'	0	26,66	43,9	49,8	45,33	43,9	26,66	0	22,6	41,88	49,8	41,88	22,6
pc	0	45,02874	68,3084	75,3723	70,06205	68,3084	45,02874	0	48,364	98,23373	121,263	98,23373	48,364
cd	0	8,87	7,53	0	6,77	7,53	8,87	0	10,06	12,41	0	12,41	10,06
pd	0	44,1	68,14	75,3723	69,48	67,69	44,19	0	47,42	97,1	121,263	97,79	47,19
pS3	0	22,51437	34,1542	37,68615	35,03102	34,1542	22,51437	0	24,182	49,11686	60,6315	49,11686	24,182
pS4	0	44,33	68,12	75,3723	69,7	67,89	44,37	0	47,63	97,48	121,263	97,82	47,51
Значения скоростей точек
Обозначение скорости точки, м/с	№ положения
	0	1	2	3'	3	4	5	6	7	8	9	10	11
a	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258	0,60258
aa'	0,60258	0,508926	0,284471	0	0,249502	0,284471	0,508926	0,60258	0,536877	0,326095	0	0,326095	0,536877
a'	0	0,322586	0,53119	0,60258	0,548493	0,53119	0,322586	0	0,27346	0,506748	0,60258	0,506748	0,27346
c	0	0,5448478	0,826532	0,912005	0,847751	0,826532	0,544848	0	0,585204	1,188628	1,467282	1,188628	0,585204
cd	0	0,107327	0,091113	0	0,081917	0,091113	0,107327	0	0,121726	0,150161	0	0,150161	0,121726
d	0	0,53361	0,824494	0,912005	0,840708	0,819049	0,534699	0	0,573782	1,17491	1,467282	1,183259	0,570999
S3	0	0,2724239	0,413266	0,456002	0,423875	0,413266	0,272424	0	0,292602	0,594314	0,733641	0,594314	0,292602
S4	0	0,536393	0,824252	0,912005	0,84337	0,821469	0,536877	0	0,576323	1,179508	1,467282	1,183622	0,574871
S5	0	0,53361	0,824494	0,912005	0,840708	0,819049	0,534699	0	0,573782	1,17491	1,467282	1,183259	0,570999
масштабный коэффициент			0,0121

Определяем (табл. 2) угловую скорость  шатуна АВ, шатуна BС и шатуна BD для 12 положений по формулам:

,

 

 

 

 

Таблица 2

 

				Значения угловых скоростей
Обозначение	0	1	2	3	3'	4	5	6	7	8	9	10	11
угловой скорости
ω2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
ω3	0	0,9729424	1,475949	1,62858	1,513841	1,475949	0,972942	0	1,045008	2,12255	2,620147	2,12255	1,045008
ω4	0	0,511081	0,433871	0	0,390081	0,433871	0,511081	0	0,579648	0,715052	0	0,715052	0,579648
Длина звена CD	0,21	м
Длина звена BC	0,56	м

 

Направление угловой скорости звена  ВC определяется следующим образом. Переносим мысленно вектор рс с плана скоростей в точку С кулисы 3  и наблюдаем направление поворота этого звена вокруг точки В. Например, в положении 3’ угловая скорость ω₃ направлена по часовой стрелке, ω₄ – по часовой стрелке.

 

1.5. Построение планов ускорений механизма

 

Построение плана ускорений рассмотрим для положения 3’ механизма, т.к. для этого положения будет производиться силовой расчет (лист 1 приложения). Так как кривошип ОА вращается с постоянной угловой скоростью, то точка А кривошипа будет иметь только нормальное ускорение, величина которого равна

м/с².

Масштаб плана ускорений определяется по формуле

.

где πа = 71 мм — длина отрезка, изображающего на плане ускорений вектор нормального ускорения точки А кривошипа ОА.

Из произвольной точки π — полюса плана ускорений проводим вектор πа параллельно звену ОА в положении 3’ от точки A_3’ к точке О.

Построение плана ускорений  группы Ассура II класса 3-го вида (звенья 2 и 3) производим согласно векторному уравнению:

где    — ускорение точки В; — нормальное ускорение точки A’ звена 2 при вращении его вокруг точки А, равно 0, — нормальное ускорение точки A’ при вращении вокруг точки B, направлено вдоль  оси звена ВС от точки C к точке B

м/с².

Его масштабная величина равна 20 на плане ускорений. — касательное ускорение точки A’ при вращении его вокруг точки А, направлено перпендикулярно к оси звена АO.

Построение плана ускорений  группы Ассура II класса 1-го вида (звенья 4 и 5) производим согласно векторному уравнению:

где    — ускорение точки В; — нормальное ускорение точки C шатуна CD при вращении его вокруг точки C, направлено вдоль оси звена CD от точки D к точке C, .

м/с².

Его масштабная величина равна 0,5 мм на плане ускорений. — касательное ускорение точки шатуна CD при вращении его вокруг точки C, направлено перпендикулярно к оси звена CD.

На плане ускорений  через точку π проводим прямую, параллельную оси звена AO, и откладываем на ней в направлении от точки A к точке O отрезок πа = 71 мм. Через конец этого вектора проводим прямую, параллельную к оси звена ВС. Затем через полюс π проводим прямую, параллельную оси ВС, а затем перпендикулярную ей.   Точка   пересечения этих прямых определит конец вектора πa’. Затем из точки c проводим прямую, перпендикулярную оси звена CD, а из  точки π – линию, параллельную DD’. Точка   пересечения этих прямых определит конец вектора πd.

Точку C, S₃, S₄ на плане ускорений находим по правилу подобия, пользуясь соотношением отрезков.