Учебное пособие: Методические указания и задания к курсовому проекту по курсу «Теория механизмов и машин» для студентов специальности тмс саратов 2005
|
Название: Методические указания и задания к курсовому проекту по курсу «Теория механизмов и машин» для студентов специальности тмс саратов 2005 Раздел: Остальные рефераты Тип: учебное пособие
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Министерство образования Российской ФедерацииСаратовский государственный технический университетТехнологический институт (филиал) СГТУ Кафедра Материаловедение ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ЗУБОДОЛБЕЖНОГО СТАНКА Методические указания и задания к курсовому проекту по курсу «Теория механизмов и машин» для студентов специальности ТМС Саратов 2005Содержание курсового проекта. 1. Введение. 2. Проектирование механизма привода долбяка. 2.1. Определение геометрических параметров шарнирного четырехзвенника. Построение плана положений механизма. 2.2. Построение плана скоростей для 13-ти положений. 2.3. Построение плана ускорений для №-ого положения. 2.4. Построение диаграмм перемещения, скорости и ускорения долбяка. 3. Синтез кулачкового механизма подвода и отвода стола. 3.1. Построение диаграммы скорости толкателя. 3.2. Построение диаграммы перемещения толкателя методом графического интегрирования. 3.3. Построение диаграммы ускорения толкателя методом графического дифференцирования. 3.4. Определение радиуса начальной окружности кулачка и положения центра кулачка. 3.5. Построение теоретического и практического профилей кулачка. 4. Синтез планетарного механизма. 4.1. Определение числа зубьев зубчатых колес и числа сателлитов. 4.2. Построение внешнего эвольвентного зацепления. 5. Расчет маховика. 5.1. Построение диаграммы приведенного момента сил сопротивления. 5.2. Построение диаграммы работы движущих сил и сил сопротивления, приведенного момента движущих сил. 5.3. Построение диаграммы кинетической энергии механизма. 5.4. Построение диаграммы приведенного момента инерции. 5.5. Построение диаграммы энергомасс. 5.6. Расчет массы и геометрических параметров маховика. 6. Заключение. 7. Список используемой литературы.
Исходные данные к курсовому проекту по ТММ «Проектирование механизмов зубодолбежного станка» (специальность ТМС) Угловой ход коромысла
Максимальное перемещение толкателя График скорости толкателя кулачка- синусоидальный. Угол зубчатого зацепления
Исходные данные.
1. Число оборотов двигателя 2. Число оборотов кулачка 3. Максимальный ход долбяка 4. 5. Скорость резания 6. Положение кривошипа при построении плана ускорений [град ] 7. Усилие резания (полезного сопротивления) 8. Модуль зубчатых колес 9. Фазовые углы поворота кулачка 10. Передаточное число планетарного редуктора 11. Максимальный угол давления 12. Коэффициент неравномерности вращения кривошипа 13. Момент инерции кривошипа 14. Момент инерции шатуна 15. Момент инерции коромысла 16. Масса шатуна 17. Масса коромысла 18. Масса долбяка
1. Введение.
В первой части курсового проекта – введении - необходимо сформулировать цели и задачи курсового проектирования, как заключительного этапа в изучении дисциплины, его роль в формировании у студентов профессиональных качеств инженера, самостоятельности, творческой инициативы. Дать краткое описание методов получения эвольвентных профилей зубьев, проанализировать плюсы и минусы каждого метода. Дать описание оборудования по обработке зубьев (зубодолбежные, зубострогальные станки и т.д.). Привести краткое описание проектируемого зубодолбежного станка (5В12 или его модификаций), принципа его работы, основных узлов станка, дать техническую характеристику. Объем первой части проекта 5-7 страниц рукописного текста с вложенной ксерокопией схемы проектируемого станка.
2. Проектирование механизма привода долбяка. (Лист 1)
2.1. Определение геометрических параметров шарнирного четырехзвенника. Построение плана положений механизма.
Определение геометрических параметров шарнирного четырехзвенника и построение плана положений механизма заключается в следующем. 1. Откладываем в выбранном масштабе половину хода долбяка 2. Задан угол хода коромысла
С помощью циркуля на горизонтали из точек С1
и С7
находим центр качания коромысла – точку О2
,
откладывая расстояние 3. Исходя из заданного отношения
Рис.1. 4. Измеряем длину 5. Находим центр вращения кривошипа – т.О1
, достраиваем окружность радиусом 6. Переносим длину 7. Определяем частоту вращения кривошипа 8. Проверяем условие существования кривошипа - условие, при котором звено можно назвать кривошипом:
2.2. Построение планов скоростей для тринадцати положений.
План скоростей – это векторное изображение скоростей звеьев для заданного положения механизма. Построение плана скоростей для тринадцати положений кривошипа производится следующим образом. Рассчитываем скорость точки А
кривошипа: Скорость этой точки всегда направлена перпендикулярно кривошипу в сторону вращения этого звена. ( Векторное уравнение для построения планов скоростей:
Скорость точки С определяем по правилу рычага:
Скорость направлена в сторону, противоположную Скорость
Для определения скорости центра тяжести звена АВ
, который находится на его середине, находим середины отрезков а1
в1
, а2
в2
, а3
в3
и т.д. и соединяем их с полюсом Р
. Таким образом получаем длины векторов скорости Построение.
Проводим окружность с центром в произвольно выбранном полюсе Р
и радиусом приблизительно 100мм
(рис.2.).
Через каждые 30о
проводим радиусы и обозначаем векторы скорости вращения кривошипа для тринадцати положений этого звена ( Рассчитаем масштабный коэффициент скорости – отношение численного значения физической величины, в свойственных единицах, к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину:
Рис.2.
Проводим направления векторов Учитывая, что Заполняем таблицу 1. Таблица 1
Угловая скорость коромысла: Угловая скорость шатуна 2.3. Построение плана ускорений для №-ого положения.
Ускорение точки А
кривошипа рассчитывается как Ускорение точки В
шатуна:
Ускорение точки С коромысла определяем по правилу рычага.
Ускорение
Ускорение Кориолиса рассчитывается как Построение.
Из произвольно выбранного полюса Q откладываем произвольной длины вектор
Рис.3. масштабный коэффициент ускорения Таблица 2
2.4. Построение диаграмм перемещения, скорости и ускорения.
Пользуясь таблицей 1 строим диаграмму скорости долбяка Построение диаграммы ускорения методом графического дифференцирования. Произвольно выбираем полюс Q в системе координат (а- t ). Две соседние точки графика скорости соединяем хордами, каждую из которых параллельно переносим в полюс Q до пересечения с вертикалью. Полученные на вертикали точки сносим на середины временных промежутков. Соединив полученные точки, достраиваем диаграмму ускорения. Построение диаграммы перемещения методом графического интегрирования . Произвольно выбираем полюс Р в системе координат (V - t ), из середины отрезков временных промежутков графика скорости восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с графиком. Полученные точки сносим горизонтально до пересечения с вертикалью, соединяем их с полюсом Р, полученные таким образом лучи сносим в границы промежутков на графике перемещений, получаем диаграмму перемещений. Определяем масштабные коэффициенты по следующим формулам: Масштабный коэффициент времени:
где
Масштабный коэффициент перемещения:
где
Масштабный коэффициент скорости:
где Масштабный коэффициент ускорения:
где Компоновка листа №1.
Лист №1.Проектирование привода долбяка. «Схема положений четырехзвенника М 1: __» «План скоростей Kv = __» «План ускорений Ka =___» «Кинематическая диаграмма перемещения долбяка Ks =__ » «Кинематическая диаграмма скорости долбяка Kv =__; K j=__ » «Кинематическая диаграмма ускорения долбяка Ka =__ »
3. Синтез кулачкового механизма подвода и отвода стола.
3.1. Построение диаграммы скорости толкателя. Вид кулачкового механизма- дисковый кулачок с поступательно движущимся толкателем с роликом с силовым замыканием (рис.4., на схеме станка обозначен как К2). График изменения скорости толкателя задан в виде синусоиды. Заданы фазовые углы кулачка:
Рис.4. Построение синусоиды . На оси абсцисс угла поворота звена откладываем фазовые углы поворота кулачка: угол приближения и угол удаления, угол верхнего останова, угол нижнего останова. Углы приближения и удаления делим на шесть равных частей. С центром в начале координат роводим полуокружность произвольным радиусом. Делим полученную полуокружность на шесть равных частей. Проводим горизонтали из точек на полуокружности до пересечения с соответствующими перпендикулярами восстановленными из отрезков в углах приближения и удаления. Полученные таким образом точки соединяем и получаем диаграмму скорости толкателя. 3.2. Построение диаграммы перемещения толкателя методом графического интегрирования. Построение диаграммы перемещения толкателя методом графического интегрирования заключается в следующем. На оси угла поворота звена в системе координат (S - t )откладываем фазовые углы поворота кулачка (рис.5.). Углы приближения и удаления разбиваем на шесть равных частей. На оси угла поворота произвольно выбираем полюс Р1 . Из середин временных промежутков графика скорости восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с графиком. Полученные таким образом точки горизонтально переносим до пересечения с вертикалью и соединяем лучами с полюсом Р1 . Лучи параллельно переносим в границы промежутков на графике перемещений. Кривая, являющаяся результатом проведенных построений, есть диаграмма перемещения толкателя. Рассчитываем максимальное перемещение толкателя по формуле:
где Рассчитываем масштабный коэффициент перемещения по формуле:
где Рассчитываем масштабный коэффициент времени по формуле:
где
Рассчитываем масштабный коэффициент скорости по формуле:
где
Рис.5.
3.3. Построение диаграммы ускорения толкателя методом графического дифференцирования. Построение диаграммы ускорения толкателя методом графического дифференцирования заключается в следующем. На оси угла поворота звена откладываем фазовые углы поворота кулачка. Углы приближения и удаления разбиваем на шесть равных частей. На оси угла поворота произвольно выбираем полюс Р2 . Две соседние точки графика изменения скорости толкателя соединяем хордами. Каждую хорду параллельно переносим в полюс Р2 до пересечения с вертикалью. Полученные на вертикали точки сносим на середины временных промежутков до пересечения с восстановленными из них перпендикулярами. Соединив полученные точки, получим кинематическую диаграмму ускорения толкателя. Рассчитываем масштабный коэффициент ускорения, используя ранее найденные масштабные коэффициенты скорости и времени, по формуле:
где Найдем угловую скорость кулачка по формуле:
3.4. Определение радиуса начальной окружности кулачка и положения центра кулачка.
По построенным диаграммам скорости и перемещения толкателя и с учетом масштабных коэффициентов заполняем таблицу 3. Таблица 3
Для определения радиуса начальной окружности кулачка и положения центра кулачка необходимо построить вспомогательный эллипс (рис.6.), который представляет собой зависимость величины
Рис.6. Таким образом, расстояние Рассчитаем радиус ролика по формуле:
3.5. Построение теоретического и практического профилей кулачка.
Построение теоретического профиля кулачка начинается с проведения окружности радиусом Для построения практического профиля кулачка проводим окружности радиусом Компоновка листа №2.
Лист №2.Синтез кулачкового механизма подвода и отвода стола. «Кинематическая диаграмма перемещения толкателя Ks =__ » «Кинематическая диаграмма скорости толкателя Kv =__; K j=__ » «Кинематическая диаграмма ускорения толкателя Ka =__ » «Вспомогательный эллипс. Теоретический и практический профили кулачка М 1:____» 4. Синтез планетарного механизма.
4.1. Определение числа зубьев зубчатых колес и числа сателлитов.
Синтез планетарного механизма начинаем с того, что задаемся числом зубьев центральной шестерни. Так как все зубчатые колеса механизма будем считать нулевыми, то минимальное число зубьев центральной шестерни принимаем Задаемся числом зубьев центральной шестерни 1. Определяем число зубьев шестерни
Рис.7.
(рассчитанное значение 2. Определяем число зубьев сателлита
(рассчитанное значение 3. Определяем предельно допускаемое число сателлитов из условия соседства:
rа - радиус окружности выступов сателлитов, мм r- радиус окружности центров сателлитов, мм p =180o
(число сателлитов принимаем равным ближайшему меньшему целому числу ) 4. Проверяем соответствие планетарного механизма условию сборки :
где g- целое число ( если g не получится целым числом, то принимаем число сателлитов k меньшим на единицу и т.д.) Рассчитываем диаметры начальных окружностей и вычерчиваем в масштабе схему планетарного редуктора:
4.2. Построение внешнего эвольвентного зацепления.
Определяем параметры зубчатых колес: - высота головки зубьев - высота ножки зубьев
Рис.8. - диаметры начальных окружностей:
- диаметры выступов зубьев:
- диаметры впадин зубьев:
Межцентровое расстояние:
Шаг по начальной окружности:
Угол зацепления:
Рис.9. При вычерчивании элементов зубчатого зацепления масштаб построения выбираем таким образом, чтобы высота зубьев на чертеже была не менее 50 мм,
учитываем, что высота зуба Построение.
Откладываем межцентровое расстояние А=О1
О2
. Из центров проводим начальные окружности. Отмечаем полюс зацепления Р
. Через полюс под углом Определяем практическую линию зацепления АВ . Точка А – точка пересечения образующей с окружностью выступов колеса 1. Точка В – точка пересечения образующей с окружностью выступов колеса 2. Отмечаем рабочие участки зубьев радиусами О2 А и О1 В . делаем засечки на стенках зубьев, находящихся в зацеплении, заштриховываем шириной 2-4мм . Построение диаграммы работы зубьев. От точек А
и В
восстанавливаем перпендикуляры к образующей, чертим прямоугольник произвольной ширины и от каждой стороны откладываем отрезки равные шагу по основной окружности: Коэффициент перекрытия (зацепления):
Анализ значения коэффициента перекрытия (демонстрируется на примере):
Компоновка листа №3.
Лист №3.Синтез планетарного механизма. «Схема планетарного механизма М __ » «Эвольвентное зацепление М ____» 5. Расчет маховика.
5.1. Построение диаграммы приведенного момента сил сопротивления.
Силы полезного сопротивления действуют только во время рабочего хода машины, в курсовом проекте этот период соответствует процессу резания долбяком. Исходя из предложенной циклограммы механизма зубодолбежного станка (приложение №2), для Момент сил сопротивления, приведенных к кривошипу:
Значение Таблица 4
По полученным данным строим диаграмму приведенного момента сил сопротивления (рис.10). Рассчитываем масштабные коэффициенты:
5.2. Построение диаграммы работы движущих сил и сил сопротивления, приведенного момента движущих сил.
Диаграмма работы сил сопротивления При установившемся движении работа движущих сил равна работе сил сопротивления: Рассчитываем масштабный коэффициент работы: Методом графического дифференцирования строим график приведенного момента движущих сил
5.3. Построение диаграммы изменения кинетической энергии механизма.
Изменение кинетической энергии равно разности работ движущих сил и сил сопротивления:
Рис.10 5.4. Построение диаграммы приведенного момента инерции.
При определении закона движения механизма массы всех подвижных звеньев заменяют массой звена приведения. Если звено приведения совершает вращательное движение, то пользуются понятием приведенного момента инерции.
где
В курсовом проекте звеном приведения является кривошип, совершающий вращательное движение, поэтому:
Рассчитываем приведенный момент инерции для 13 положений и результаты заносим в таблицу 5. Значения VD ,VS2 , w 2 и w 3 берем из таблицы 1. Таблица 5
По полученным значениям строим график приведенного момента инерции. Определяем масштабный коэффициент: 5.5. Построение диаграммы энергомасс методом Виттенбауэра.
Диаграмма энергомасс строится исключением параметра К полученной диаграмме проводим касательные под углами
w ср = w кр d - коэффициент неравномерности Касательные отсекаются на вертикали отрезок kl , тогда момент инерции маховика:
Если Из треугольника Domk следует:
Из треугольника Donl следует:
(длины om и on [мм] измеряем на диаграмме). Тогда kl= ol- ok [мм] 5.6. Расчет массы и геометрических параметров маховика.
Принимаем средний диаметр маховика в пределах: Масса обода маховика:
Рис.11. Окружная скорость маховика: Если Определяем геометрические параметры сечения маховика. Площадь сечения маховика: Принимаем Вычерчиваем в масштабе сечение маховика в виде колеса со спицами. Компоновка листа №4.
Лист №4.Расчет маховика. «Диаграмма приведенного момента движущих сил и сил сопротивления» «Диаграмма работы движущих сил и сил сопротивления» «Диаграмма изменения кинетической энергии» «Диаграмма приведенного момента инерции» «Диаграмма энергомасс (метод Виттенбауэра)» 6. Заключение.
В заключительной части курсового проекта следует кратко описать основные этапы проектирования, изложить основные его результаты , дать анализ полученных расчетов.
Общее руководство и контроль за ходом выполнения курсового проекта осуществляется преподавателем дисциплины. По ходу выполнения курсового проекта руководителем просматривается каждая часть пояснительной записки и подписывается каждый лист графической части. Готовый курсовой проект, оформленный соответствующим образом, передается руководителю на окончательную проверку. Проверенный проект с замечаниями руководителя возвращается студенту. По указаниям руководителя студент исправляет допущенные ошибки и дорабатывает курсовой проект. Защита курсового проекта является обязательной и проводится за счет времени, отведенного на изучение дисциплины. Защита производится только при наличии разрешающих надписей на чертежах и пояснительной записке. Проект защищается студентом перед комиссией в составе не менее двух преподавателей. Студент должен уметь кратко (за 3-5 минут) доложить основные положения проекта и ответить по существу на предложенные вопросы. Курсовой проект оценивается по пятибалльной системе. Студентам, получившим неудовлетворительную оценку по курсовому проекту , предоставляется право выбора новой темы курсового проекта или, по решению преподавателя, доработки прежней темы, и определяется новый срок для ее выполнения. После защиты все материалы курсового проекта сдаются в архив кафедры. ЛИТЕРАТУРА 1. Артоболевский И.И. Теория механизмов.- М.: Изд-во Наука, 1965.-776 с.: ил. 2. Кореняко А.С. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Изд. 3-е, перераб. и доп / А.С. Кореняко, Л.И. Кременштейн, С.Д. Петровский и др.-М.:МАШГИЗ,1960.-262 с.:ил. 3. Левитская О.Н. Курс теории механизмов и машин: Учебник для вузов/ О.Н.Левитская, Н.И.Левитский.- М.: Высш.школа, 1978.-269 с.:ил. 4. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин: Учеб. Пособие для машиностроит. Спец.вузов/Под ред. К..Фролова.- М.: Высш.школа, 1986.-295 с.:ил. 5. Тепинкишев В.К.Металлорежущие станки. 6. Чернов Н.Н.Металлорежущие станки.- М.,1978. 7. Юдин В.А. Теория механизмов и машин.: Учеб. пособие для вузов. Изд.2-е, перераб. и доп./ В.А.Юдин, Л.В.Петрокас.-М.: Высш. школа, 1977.-527 с.:ил. Приложение 1 Саратовский государственный технический университет Энгельсский технологический институт(филиал) СГТУ Кафедра Материаловедение РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине Теория механизмов и машин Разработал: студент группы ___________ (группа) _____________________________________ (ФИО) Проверил: доцент каф. Материаловедение _______________________________________ (ФИО) Энгельс 200__ г. Приложение 2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ЗУБОДОЛБЕЖНОГО СТАНКА Методические указания и задания к курсовому проекту по курсу «Теория механизмов и машин» для студентов специальности ТМС Составил: МИЛОВАНОВА Людмила Руслановна Рецензент |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||



[
[

[
[мм
] ,
[мм
]. Откладываем от точки а
ускорение 


от перемещения толкателя 







,








,
[кг]


