Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе по теории механизмов и машин (чеканочный пресс), страница 3

4. Силовой расчет

Основной задачей силового расчета механизма является определение сил, действующих на звенья механизма, давления в кинематических парах и уравновешивающей силы на звене, принятом за ведущее. Решение этих задач позволяет располагать данными для прочностных расчётов звеньев, элементов кинематических и определения мощности двигателя привода.

При проведении силового расчёта предполагается, что трение в кинематических парах отсутствует.

4.1   Определение сил, действующих на звенья механизма.

Силы тяжести:

 G_АВD = 550 Н, G_ВC = 90 Н, G_DF = 100 Н, G_F = 200 Н

Силы сопротивления перемещению ползуна:

Диаграмма сил, действующих на ползун F ()

Во пятом положении

Сила Q направлена противоположно скорости V_F.

4.2    Величины сил инерции:

Эти силы прикладываем к центрам тяжести соответствующих звеньев и направляем противоположно направлению вектора ускорения центра тяжести.

4.3  Моменты от сил инерции звеньев:

4.4  Определение реакций в кинематических парах.

Силовой расчёт механизма начинаем с диады DF – F, на которую действуют известные по величине и направлению силы веса G_F и G_DF, силы инерции Р_и^F и Р_и^DF, момент М_и^DF от сил инерции и сила сопротивления Q. Эту группу Ассура освобождаем от связей и вместо них прикладываем в точуку D реакцию Р_4-2, а в точку F – реакцию Р_0-5 (обе реакции неизвестны ни по величине, ни по направлению).

Реакцию Р_4-2 раскладываем на две взаимно перпендикулярные составляющие  и    .

Запишем уравнение моментов всех сил, действующих на звено DF, относительно точки F:

       

Далее, приняв масштаб сил  по векторному уравнению равновесия сил для группы:  строим план сил. По этому плану находим величины и направления сил Р_2-4ⁿ и Р_0-5, а также полную реакцию в паре D

– Р_2-4:

Причем

Переходим к силовому расчету группы Ассура DВA – ВC. Прикладываем все известные силы, освобождаем её от связей и прикладываем реакции Р_1-2 и Р_0-3, которые неизвестны ни по величине, ни по направлению. Реакцию Р_1-2 раскладываем на  и   , аналогично Р_0-3 – на  и   .

Составим уравнение моментов всех сил, действующих на звено ВC, относительно точки В:

   

Составим уравнения моментов всех сил, действующих на звено АВD, относительно точки В:

Приняв масштаб сил  строим план сил для всей диады АВ – ВD согласно векторному уравнению:

Из плана сил находим величины и направления сил Р_0-3ⁿ и Р_1-2ⁿ, а также полные реакции в кинематических парах Р_1-2 и Р_0-3.

Причём Р_1-2 = - Р_2-1 = 3420.2 Н.

Переходим к силовому расчёту ведущего звена. Для определения давления Р_0-1 в кинематической паре, образованной ведущим звеном со стойкой, необходимо уравновесить все силы, действующие на ведущее звено. Поэтому к ведущему звену прикладываем все действующие на него силы и в точку К прикладываем уравновешивающую силу Р_у под углом 20º к касательной.

Величину уравновешивающей силы Р_у находим из уравнения моментов относительно точки О всех сил, действующих на звено ОА:

Приняв масштаб , строим план сил для ведущего звена согласно векторному уравнению: .

Из плана сил находим величину и направление силы

Определение уравновешивающей силы методом профессора Н.Е. Жуковского.

Строим план скоростей во пятом положении и прикладываем в соответствующие точки этого плана все силы, действующие на данный механизм, предварительно повернув план скоростей на угол 90º. Рассматривая план скоростей как жёсткий рычаг, который находится в равновесии, возьмем сумму моментов всех перенесённых сил относительно полюса:

Сила	Р0-1	Р1-2	Р0-3	Р2-4	Р0-5	Ру
Величина, Н	3292	3420,2	2122,4	1767,42	590,34	27,8

5.  Синтез кулачкового механизма

Построение диаграмм механизма.

Синтез кулачкового механизма начинаем с построения заданной диаграммы . Интегрируя дважды эту диаграмму, получаем диаграммы  и

5.1    Определяем масштабы диаграмм:

Масштаб перемещения толкателя :

Масштаб оси абсцисс диаграмм движения толкателя:

 

Масштаб оси ординат диаграммы :

Масштаб оси ординат диаграммы:

Принимаем, что кулачек вращается равномерно, т.е. ω = const.

Масштаб времени:

5.2      Определение минимального радиуса кулачка.

Для определения минимального радиуса-вектора теоретического профиля кулачка строим диаграмму  следующим образом:

а) на траектории центра ролика толкателя отмечаем его положение 0, 1, 2, 3 и т.д. в соответствии с диаграммой перемещений и выбранным масштабом;

б) из каждой точки проводим отрезки  в направлениях, перпендикулярных движению центра ролика толкателя;

в) концы отрезков  соединяем плавной кривой;

г) проводим касательные к полученной кривой под углом  к оси .  Точка пересечения этих касательных даёт нам область, где находится радиус-вектор профиля кулачка. Отступаем расстояние смещения равное 0,01, т.к. кулочек со смещенным центром. Кратчайшее расстояние между полученной областью и кривой равно минимальному радиусу-вектору  теоретического профиля кулачка.

Диаграмма  служит и для определения углов передачи в каждом положении толкателя: угол  образован здесь отрезком  и прямой, соединяющей конец отрезка  с нанесенным на диаграмму центром вращения кулачка.

5.3  Профилирование кулачка.

 Кулачок профилируется методом обращенного движения.

а) Строим окружность радиусом  и радиусом равным величинесмещения центра кулочка r=10мм

б) делим рабочий угол  на 25 частей и получаем точки 1´, 2´,3´ и т.д.;

в) проводим касательные к окружности r=10мм из  точкам 1´, 2´,3´ и т.д.;

г) проводим окружности радиусом () в каждом положении и получаем точки пересечения этих окружностей с касательными;