Расчёт поперечно-строгального станка

Содержание

1. Структурный анализ

1. Исходные данные

2. Определение недостающих размеров

3. Структурный анализ механизма

1. Графический метод исследования механизма

2. Графоаналитический метод исследования механизма

3. Построение годографа центра тяжести кулисы

4. Построение аналога угловой скорости и аналога ускорения кулисы

5. Расчёт погрешности

6. Аналитический метод расчёта

2. Силовой расчёт механизма

1. Исходные данные

2. Определение сил инерции звеньев

3. Определение реакций в кинематических парах

1. Структурная группа

2. Структурная группа

3. Силовой расчёт ведущего звена

4. Определение уравновешивающей силы при помощи рычага Жуковского

5. Определение мощности электро привода

3. Проектирование кулачкового механизма

1. Исходные данные

2. Построение графика движения

3. Определение минимального радиуса кулачка

4. Построение профиля кулачка

5. Построение графиков углов передачи движения

4. Проектирование зубчатой передачи

1. Исходные данные

2. Расчёт редуктора

3. Построение картины зубчатого зацепления

4. Зацепление с инструментальной рейкой без смещения

5. Зацепление с инструментальной рейкой со смещением

5. Расчёт маховика

1. Исходные данные

2. Построение графика приведённого момента сил полезного

сопротивления 21

3. Построение графика работ

4. Построение графика изменения кинетической энергии машины

5. Построение графика изменения кинетической энергии звеньев машины

6. Определение момента инерции маховика

7. Конструирование маховика

Расчёт привода

Список использованной литературы

1. Структурно-кинематический анализ.

1. Исходные данные.

Рис. 1 Кинематическая схема долбёжного станка.

Исходные данные: Lва=140 мм. Lcd=710 мм. Lac=430 мм. Lcs3=290 мм. h=315

мм. Lcs3=0.29 м.

2. Определение недостающих размеров.

Определим угол ( - между крайними положениями кулисы. Для этого

рассмотрим прямоугольный треугольник АВоС, где 0, а на фазе приближения – dS/d(<0.

Высоты этих треугольников определим по формулам:

На фазе удаления dS/d(=2Smax/(y=2*0.05236/1.9827=0.0528 м.

На фазе приближения dS/d(= -2*Smin/(п= -2*0,05236/1,9024= -0,055 м.

График перемещения на фазе удаления имеет вид двух сопряженных

парабол, вершина одной из них находится в начале координат, другой в точке

с координатами ((у, Smax/2). Построение ведут следующим образом. Из

середины отрезка (у восстанавливают перпендикуляр и на нём откладывают

отрезок Smax, затем делят этот отрезок на 12 частей. Отрезок,

соответствующий (у также делим на 12 частей. Затем из начала координат

проводят лучи через точки 1-6, а из точки с координатами ((у, Smax) – лучи

через точки 6-12. Каждый луч, пересекаясь с одноимённой ординатой,

проведённой через деления отрезка соответствующего угла удаления (у, даёт

точку, принадлежащую параболе. Далее соединяем эти точки плавной кривой.

График перемещения на фазе приближения строится аналогично.

3.3. Определение минимального радиуса кулачка.

Для определения минимального радиуса кулачка Rmin строим совмещенный

график. Для этого из произвольно взятой точки О’ радиусом равным

ВоО’=Lкор/(l проводим дугу. Соединяем произвольно взятую на этой дуге точку

Во с точкой О’ прямой линией.

Далее от точки Во по дуге радиуса R=BoO’ откладываем с графика

перемещения соответствующие отрезки S=Lкор*?, где Lкор берётся в масштабе

(s=(l. Полученные точки 0-25 представляют собой положение центра ролика

коромысла, соответствующие заданным угла поворота кулачка.

Для определения центра О вращения кулачка на лучах О, 0’1,O’2,…,O’25

отложить отрезки dS/d( в масштабе (v=(s. При этом отрезки dS/d(y

откладываются по соответствующим лучам от дуги радиуса ВоО’ в направлении

О’, т.к. в эту сторону направлен dS/d(. А отрезки dS/d(п на фазе

приближения откладываются от дуги радиуса ВоО’ в направлении

противоположном О’.

В результате получаем точки Во, В1,…,В25. Через эти точки проведём

прямые под углом ?min к соответствующим лучам. Поле ограниченное этими

прямыми может рассматриваться как область возможных центров вращения

кулачка, т.к. для любой точки этой области будет выполнятся условие, что во

время работы кулачка угол передачи ? на всех фазах не будет меньше ?min.

Расстояние ОBо даёт величину Rmin, в масштабе (s=(l, а расстояние ОО’ –

межцентровое расстояние.

По данным совмещенного графика

Rmin=45*(s=45*0,000873=40 мм.

3.4. построение профиля кулачка.

3.4.1 построение теоретического профиля кулачка.

Из произвольной точки О проводим окружность радиуса ОО’. Масштаб

построения профиля возьмем (l=0.000873 м/мм.

На этой окружности из произвольно взятой на ней точке Оо’ в сторону

противоположную вращению кулачка (-() откладываем фазовые углы – получаем

точки О’12, O’13 и O’25. Затем делим (у и (п на 12 частей, как и на графике

перемещения. Получаем точки Оо’,O’1,…,O’25. Из точки О радиусом Rmin

проводим окружность, а из точки Оо’ радиусом равным длине коромысла АоОо’

проводим дугу, на которой откладываем дуговой путь согласно графику

перемещения. Полученные точки дают положение коромысла при повороте кулачка

на соответствующий угол. Обозначим эти точки как Ао,1,2,…,25. Из точки О

как из центра, проводим окружности через эти точки. Из точек О1’,O2’,…,O25’

циркулем делаем засечки на соответствующих окружностях радиусом АоОо’.

Полученные таким образом точки принадлежат теоретическому профилю кулачка.

Обозначим их А1, А2,…,А25. Соединив их плавной кривой, получим

теоретический профиль кулачка.

5.4.2 Построение профиля практического профиля кулачка.

Для уменьшения износа профиля кулачка и потерь на трение коромысло

необходимо снабдить роликом. Размер ролика выбирают из условия выполнения

закона движения, чтобы не получить заострения практического профиля

кулачка, т.е. rp<0,8рmin, и из условия конструктивности rp<0,4 Rmin, где

Rmin – минимальный радиус профиля кулачка, р. – минимальный радиус кривизны

профиля кулачка на выпуклой части. Окончательно радиус ролика берётся

меньший из двух вычислений.

Так как в данном случае pmin совпадает c Rmin, то окончательно радиус

ролика вычислим по формуле:

rp= 0,4 Rmin = 0.4*45 =18 мм.

для вычерчивания практического профиля нужно провести ряд окружностей

радиусом ролика с центрами на теоретическом профиле в точках Ао,…,А25.

Проведя далее огибающую этих окружностей получим линию эквидистантную

теоретическому профилю кулачка, т.е. отстоящую от него на равные расстояния

– радиус ролика, который и будет являться практическим профилем кулачка.

3.5. Построение графика углов передачи движения.

График изменения угла передачи движения ? по углу поворота кулачка

строим по данным полученным графическим способом. Для этого точки Во,…,В25,

полученные на совмещенном графике соединим с центром вращения кулачка О.

Тогда острые углы, образованные этими прямыми с соответственными лучами,

дают искомые углы ?.

Табл 7.

Углы передачи, измеренные графическим способом.

|№ |0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |12 |

|пол.| | | | | | | | | | | | | |

|?( |75 |70 |65 |63 |62 |62 |64 |72 |80 |87 |92 |97 |79 |

|№ |12 |13 |14 |15 |16 |17 |18 |19 |20 |21 |22 |23 |24 |

|пол.| | | | | | | | | | | | | |

|?( |79 |75 |72 |70 |68 |65 |62 |68 |74 |81 |89 |97 |100 |

Выберем следующие масштабы для построения графка ((=0.18271 рад/мм.

(?=1(/мм.

Как видно из таблицы минимальный угол передачи больше минимально

допустимого, следователь заклинивания в механизме не произойдёт как на

прямом ходе, так и при реверсе.

4. Проектирование зубчатой передачи.

4.1. Исходные данные для проектирования зубчатой передачи:

Модуль m=14 мм.

Zш=13

Zк=30

(инструмента=20(

С=0,25m=3,5 мм.

ha=1

число зубьев колёс редуктора

z3=106

z4=48

z5=18

z6=76

z7=25

z8=100

n1=1400 об/мин

n8=150 об/мин

4.2. Расчёт редуктора.

Напишем уравнение передаточного отношения редуктора:

U1-8 = I1-2*I3-H*I7-8 = n1/n8 =1400/150 = 9.33

I3-6=((6-(H)/(( 3-(H)=Z4Z6/(Z3Z5)

I3-H=n3/nh=1-i36.

I3-6=I34*I56=(-1)Z4/Z3(-1)Z6/Z5=(Z4Z6)/(Z3Z5)

I3-H=1-(48*76)/106*18=1-304/159= -0.912

I7-8=(-1)Z8/Z7=-N7/N8= -100/25= -4

N7=NH= -I7-8*N8=4*150=600 об/мин.

N=IN= -0.912*600= -547.17 об/мин.

N3=N2,

I1-2= (-1)Z2/Z1= -N1/N2= -2.5586.

Z2/Z1= 2.5586

Наиболее близко этому значению соответствует Z2=74 и Z1=29.

Рассчитаем число оборотов сателлита по формуле Виллиса:

I5-6=((5-(H)/((6-(H)=Z6/Z5, т.к (6=0, то

1-(5/(H=Z6/Z5

N5=N4=(1- Z6/Z5)NH=(1-76/18)*600= -1933.3 об/мин.

4.3. Построение картины зубчатого зацепления.

Применяем неравносмещенное зацепление. Из справочных таблиц имеем:

Iш-к= Zк/Zш= 30/13=2,3

?y=0.18 X1=0.8 X2=0.471

X?=X1+X2=1.271

Y= X? –?Y=1.091

Определим угол зацепления (w:

Inv (w=2*(X1+X2)/(Zш+Zк)*tg( +inv(=

2*1.271*tg20(/43+0.014904=0.036421.

Отсюда ( w =26(34’45’’

Рассчитаем размеры зубчатых колёс по следующим формулам:

Шаг зацепления: Р(=р*m=43,9мм.

Радиусы делительных окружностей:

R1=mZш/2=91 мм; R2=mZk/2=210 мм.

Радиусы основных окружностей

Rb1=R1cos( w =81.38; Rb2=R2cos( w =187.8

Толщина зуба по делительной окружности:

S1=P(/2+2*X1*m*tg(=30.15

S2= P(/2+2*X2*m*tg(=26.73

Радиусы окружностей впадин:

Rf1=R1-m(ha+c-X1)=84.7

Rf2=R-m(ha+c-X2)=199.1

Межосевое расстояние

aw=m((Zш+Zk)/2+Y)=316.274

Радиусы начальных окружностей

Rw1=R1(1+2Y/(Zш+Zк))=95,6177

Rw1=R2(1+2Y/(Zш+Zк))=220,6563

Глубина захода зубьев:

Hd=(2ha-?y)m=25.48

Высота зуба: h=hd+cm=28.98

Радиусы окружностей вершин:

Ra1=Rf1+h=113.68

Ra2=Rf2+h=228.074

Для построения выбираем масштаб (l=0,001 м/мм.

Построение картины зацепления начинаем с дуг начальных окружностей,

касающихся в точки Р – полюсе зацепления. Через точку Р проводим прямую NN,

образующую угол (w с общей касательной ТТ к начальным окружностям в точке

Р. затем из центров О1 и О2 зубчатых колёс опускаем на прямую NN

перпендикуляры О1N1 и O2N2, являющиеся радиусами основных окружностей rb1 и

rb2, и строим основные окружности. Строим эвольвенты, которые описывает

точка Р прямой NN при перекатывания её по основным окружностям, как для

первого, так и для второго колеса. Проводим окружности впадин и вершин

колёс. Проводим делительную окружность первого колеса. От точки С

пересечения этой окружности с соответствующей эвольвентой откладываем по

делительной окружности вправо и влево дуги СК и СЕ, равные шагу зацепления

Р( в масштабе. Затем от точек Е, С и К откладываем влево дуги ЕF, CD и KL,

равные толщине зуба S1. На втором колесе построения аналогичны.

Переходим к определению активной линии зацепления. Теоретической

линией зацепления является отрезок N1N2 прямой NN. Активной линией

зацепления является отрезок В1В2 прямой NN, заключенный между точками её

пересечения с окружностями вершин колёс.

Определяем дугу зацепления. Для этого через крайние точки В1’ и B2’

рабочего участка профиля зуба первого колеса проводим нормали к этому

профилю, то есть касательные к основной окружности первого колеса. Дуга

а1в1 начальной окружности, заключенная между точками а1 и b1 пересечения

этих нормали с начальной окружностью, является дугой зацепления первого

колеса. Дугу зацепления а2b2 для второго колеса находим аналогично.

Подсчитаем длину дуг зацепления:

A1B1=В1В2/(сos(w)=48/(cos26(34’45’’)=54.3 мм.

Подсчитаем коэффициент перекрытия по формуле:

E(=В1В2/(p*m*сos(w)=48/(14*p*cos26(34’45’’)=1.22

При этом отрезок В1В2 берём из чертежа.

Построим диаграммы для значений коэффициентов удельных скольжений V1 и

V2. Для этого проводим ось ОХ, параллельную линии зацепления N1N2.

Перпендикуляра N1O1 и N2O2 отсекают на ОХ отрезок g, равный теоретической

линии зацепления N1N2. На оси ОХ откладываем значения Х, а на прямых,

паралельных N1O1, принятой за ось ординат, для соответствующих значений Х

откладываем значения V1 и V2. Для выделения частей диаграмм,

соответствующих значения V1 и V2 рабочих участков профилей зубьев,

восстанавливаем из точек В1 и В2 линии зацепления перпендикуляры. Для

большей наглядности строим круговые диаграммы V1 и V2 непосредственно на

профилях зубьев соответствующих колёс.

Значения коэффициентов V1 и V2 подсчитываем по формулам:

V1=1-((g-x)Zш/(ZкХ))

V2=1-1/((g-x)Zш/(ZкХ))

Значения g и X берём с чертежа в масштабе. Подсчитав значения V1 и V2,

результаты занесём в таблицу 6.

Табл 6.

Значения коэффициентов V1 и V2.

|Х |0 |Х1=42,75 |Х2=66,5 |Х3=91,75 |Х4=117 | д.=219 |

|V1 |-? |-07087 |0 |0.399 |0.622 |1 |

|V2 |1 |0.44 |0 |-0.664 |-1.647 |-? |

Для построения диаграмм назначим масштаб: (v=0,1 1/мм.

4.4. Построение картины станочного зацепления

4.4.1. Зацепление с инструментальной рейкой без смещения.

Выбираем исходный контур рейки по ГОСТ 16530-70. Далее определяем все

размеры зубчатого колеса по следующим формулам:

Шаг зацепления: Р(=р*m=43,9мм.

Радиус делительной окружности: R1=mZш/2=91 мм

Радиус основной окружности: Rb1=R1cos( =85,5 мм.

Толщина зуба по делительной окружности: S1=P(/2=43,98/2=21,99

Радиус окружности впадин: Rf1=R1-m(ha+c)=91-14(1+0,25)=73,5

Глубина захода зубьев: Hd=2ha*m=2*14*1=28

Высота зуба: h=hd+cm=28+0,25*14=31,5 мм.

Радиус окружности вершин: Ra1=Rf1+h=73,5+31,5=105

Построение инструментального зацепления начинаем с вычерчивания

профиля инструментальной рейки. Для этого проводим среднюю линию рейки и от

неё откладываем вверх и вниз расстояния равные m и 1.25m. Для построения

картины зацепления выбираем масштаб (l=0,001 м/мм.

На этих расстояниях вычерчиваем прямые параллельные средней линии.

Среднюю линию рейки разбиваем на ряд отрезков, равных половине шага, таким

образом, получаем точки, через которые проводят боковые грани зубьев рейки

под углом 20( к вертикали. Для нахождения Со дуги закругления головки

инструмента выполняем сопряжения пересекающихся прямых радиусом р=0,38m.

Таким образом, получаем три зуба инструментальной рейки. При на резании

колеса без смешения рейки делительная прямая рейки совпадает с её средней

линии и является касательной к делительной окружности колеса.

Через точку пересечения делительной прямой с профилем зуба рейки Ро

проводим вертикаль, на которой от точки Ро откладываем отрезок РоО1, равный

радиусу делительной окружности нарезаемого колеса, т.е. получаем его центр

О1 и из него затем проводим все окружности. Строим эвольвенту.

Для того чтобы построить переходную кривую, соединяющую эвольвентную

часть профиля зуба с окружностью впадин, которая на станке образуется

автоматически как результат движения подачи скругленной части головки зуба

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Расчёт поперечно-строгального станка

Расчёт поперечно-строгального станка