Проектирование и исследование динамически нагруженного машинного агрегата. Станок для отрезания заготовок

Белорусский национальный технический университет

Кафедра ”Теории машин, механизмов и манипуляторов“

Проектирование и исследование динамически нагруженного машинного агрегата

Станок для отрезания заготовок

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

(пояснительная записка)

Проект № 7

Вариант №5

Разработал:                                                                        студент группы

Руководитель:                                                                      

Минск 2008 г

1. Описание работы машины и исходные данные для проекта

СТАНОК ДЛЯ ОТРЕЗАНИЯ ЗАГОТОВОК

Станок предназначен для отрезания заготовок от пруткового материала. Движение от электродвигателя через зубчатый редуктор передается кривошипу 1 (рис.1) кривошипно-ползунного механизма, которые осуществляет возвратно-поступательное перемещение ползуна 3 с установленным на нем ножом .Рабочий ход происходит при движении ползуна снизу вверх.

Подача прутка в зону резания осуществляется с помощью кулачкового механизма через систему рычагов.

Исходные данные: Н – вход ползуна; ; θ_{p max} – максимальный угол давления между шатуном 2 и ползуном 3 на рабочем ходу;  – частота вращения кривошипа; F_рез – максимальная сила резания; – угловой ход коромысла кулачкового механизма;-длина коромысла;  – фазовые углы поворота кулачка,

Для всех вариантов:

1.   

2.  Массы звеньев: , где q=80 кг/м; ; .

3.  Моменты инерции звеньев:  = 0.1 кг∙м²;   = 0.17 .

Момент инерции ротора двигателя и всех зубчатых колес, приведенный к валу двигателя, =0.05 кг∙м².

4.  Частота вращения вала двигателя  = 950 об/мин.

5.  Коэффициент неравномерности движения =0.08.

6.  Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме   = 40 °.

7.  Законы движения толкателя: при удалении - № 3(симметричный); при возвращении -  №6.

Таблица 1. Исходные данные

Рис. 1

2. Динамический синтез и анализ машины в установившемся режиме движения

2.1 Задачи динамического синтеза и анализа машин

Динамический синтез машины по коэффициенту неравномерности движения δ состоит в определении такой величины постоянной составляющей приведенного момента инерции I ^I_п, при которой колебания скорости звена приведения не выходит за пределы, устанавливаемые этим коэффициентом. Обычно это достигается установкой дополнительной вращающейся массы выполняемой в виде маховика.

Динамический анализ машины состоит в определении закона движения звена приведения ω₁(φ₁) и ε₁(φ₁) при полученном значении I ^I_п.

Блок-схема исследования динамической нагруженности машины показана на рисунке 2.

Рис. 2

2.2 Определение размеров, масс и моментов инерции звеньев рычажного механизма.

Рис. 3

Из ΔA_mB_mC выражаем sinθ_{p max} =  ,откуда находим отношение :

 = 1-  =1-   =  0.422

Из Δ и Δ выражаем:

Откуда, учитывая, что  и e = εl₁ , находим:

          =

==0,138

Тогда   м

 м

Координата центра масс шатуна

 м.

м

 м

 м

 м

Массы звеньев:

,

,

где .

Силы тяжести звеньев:

,

,

Моменты инерции шатуна:

,

Приведённый момент инерции вращающихся звеньев (без маховика):

Средняя угловая скорость кривошипа 1:

Определяем обобщенную координату механизма φ₀  в крайнем, наиболее удалённом положении ползуна 3(рисунок 4).

,

Результаты определения размеров и параметров механизма сведены в табл. 2.1

Таблица 2.1

2.3 Структурный анализ рычажного механизма

Схема механизма

Рис. 4

Число подвижных звеньев n=3

Число низших кинематических пар p_n=4

в том числе:

вращательные - O(1, 0), A(1, 2), B(2, 3);

поступательные - B(3, 0).

Число степеней свободы механизма:

W=3∙n-2∙p_n─ p_B=3∙3─ 2∙4─ 0=1

Начальное звено – кривошип 1.

   Строение механизма:

Механизм 1-го класса                              Структурная группа 2-го класса

                                                     2-го порядка

               2-го вида

Рис. 5

Формула образования механизма:

I(1,0)→II(2,3), механизм 2-го класса

2.4. Построение планов положений

Выбирается масштабный коэффициент построения  м/мм.

Чертежные отрезки

мм,

 мм,

мм.

 мм.

Так как механизм второго класса то планы положений строятся геометрическим методом засечек, взяв за начало отсчета дальнее крайнее положение, которое обозначается первым. 12 положений механизма нумеруются в сторону вращения кривошипа.

Расчетное положение механизма №11  выделяется. Показывается траектория движения точки S₂ шатуна. Замеряем для расчетного положения координаты и рассчитываем графически координаты точек и звеньев (поз.1, Лист.1)

2.5. Определение аналогов скоростей

Так как закон изменения действительной угловой скорости  внутри цикла неизвестен, то вместо скоростей определяют аналоги скоростей, т.е. производные от линейных координат по обобщенной координате – углу поворота кривошипа  

.

План аналогов скоростей -  это векторный многоугольник, отрезки которого изображают в масштабе линейные аналоги скоростей точек  .

Построение начинаем от входного звена 1, у которого аналог линейной скорости вращающейся точки A равен

м.

Принимаем масштабный коэффициент плана аналогов  м/мм.

Тогда отрезки будут равны                               

мм.

Так как вектор аналога скорости при вращательном движении , то из выбранного полюса  проводим отрезок  в сторону (поз.2, лист  1).

Аналог скорости точки B поршня 3 строим графически по векторным уравнениям

, где , , .

Точку S₂ шатуна строим на отрезке  плана по свойству подобия, отложив отрезок 

 мм.

Замеряем отрезки планов аналогов as2, ab, ps2, pb  и рассчитываем аналоги