Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Учебное пособие к курсовому проектированию по дисциплине “Теория механизмов и машин”

г. Набережные Челны, 2011 год.

УДК621.01

 

Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: Учебное пособие к курсовому проектированию по дисциплине ”Теория механизмов и машин” / Составитель: Р.Н.Тазмеева - Набережные Челны: ИНЭКА, 2011, 94 с.

 

 

Методическое пособие предназначено в помощь студентам для выполнения курсовой работы или курсового проекта по теории механизмов и машин. Приводится список литературы. Приложения.

 

Рис. - 16; Задания - 6; Список лит. - 8 назв.

 

Рецензенты: доцент, к.т.н. Талипова И.П.   доцент, к.т.н. Галимов Н.С.

 

Печатается по решению НМС Камской государственной инженерно-экономической академии.

 

 

Камская государственная инженерно-экономическая академия 2011 год.

Введение

Курсовое проектирование по теории механизмов и машин – один из основных видов изучения курса, первая самостоятельная работа студента по комплексному проектированию и исследованию взаимосвязанных механизмов – составных частей машин.

Цель курсового проекта – закрепление и углубление теоретических знаний путем самостоятельного решения комплексной задачи исследования машины. Проект включает структурное, кинематическое, силовое исследование главного механизма машины, кинематический анализ и синтез зубчатой передачи, синтез кулачкового механизма, выбор приводного электродвигателя, а также исследования установившегося движения машинного агрегата под действием заданных сил.

Курсовой проект по своему содержанию охватывает основные разделы курса. В процессе выполнения проекта у студентов вырабатываются навыки проектирования рычажных, кулачковых и зубчатых механизмов.

В этой работе приведены задания, тематика которых основана на конкретном материале, базирующимся на практике заводских конструкторских бюро, применительно к соответствующим специальностям, т.е. исходные данные для расчета приняты с учетом реальной метрики и нагрузок.

При выполнении курсового проекта необходимо использовать учебники, учебные пособия, указанные в списке литературы.

1. Объем и содержание курсового проекта

Задания на курсовой проект приводятся в шести вариантах. Эти задания соответствуют определенному номеру задания на курсовой проект и определенному варианту задания. Номер задания и номер варианта каждому студенту задает преподаватель. Задания и условные обозначения величин, содержащихся в задании, приведены в прил. А.

Объем курсового проекта

Курсовой проект по ТММ включает в себя графическую часть (4 листа форматом А1) и расчетно-пояснительную записку 25–30 страниц рукописного текста (форматом А4). В графическую часть проекта включаются все построения, выполненные в масштабе, а в расчетно-пояснительную записку – пояснения, связанные с выполнением проекта.

Этапы выполнения курсового проекта

 

1. Структурный анализ главного механизма.

2. Кинематический анализ главного механизма.

3. Анализ и синтез зубчатого механизма.

4. Силовой расчет главного механизма.

5. Выбор приводного асинхронного электродвигателя.

6. Исследование движения машинного агрегата под действием заданных сил.

7. Синтез кулачкового механизма (законы движения заданы в прил. Б).

8. Оформление чертежей и расчетно-пояснительной записки (образец титульного листа приведен в прил. Г).

После выполнения курсового проекта предусмотрена его защита.

Методические указания по выполнению курсового проекта

В начале расчетно-пояснительной записки под рубрикой "Введение" необходимо охарактеризовать работу исследуемой машины, которой посвящен курсовой проект, функциональное назначение каждого из рассматриваемых механизмов.

Синтез кулачкового механизма

 

2.7.1. Вид кулачкового механизма, величины фазовых углов и закон изменения аналога ускорения (аналога углового ускорения) на фазе удаления ведомого звена приведены в задании. Закон обозначен номером, а его конкретный вид, соответствующий этому номеру, дан в прил. Б.

2.7.2. Заданную функцию S’’=S’’( ) проинтегрировать аналитически два раза и получить функции S’=S’( ), S=S( ) .

Здесь

– аналог ускорения (аналог углового ускорения) ведомого звена,

– аналог скорости (аналог угловой скорости) ведомого звена,

S=S( ) – линейное перемещение (угловое перемещение) ведомого звена, отсчитываемое от положения в начале фазы удаления; – угол поворота кулачка, отсчитываемый от начала фазы удаления.

По заданному ходу ведомого звена (размаху коромысла) определить максимальное значение а – аналога ускорения (аналога углового ускорения). При вычислении указанных величин углы и следует принимать в радианах.

2.7.3. Построить графики функций S’’=S’’( ), S’=S’( ), S=S( ) соответствующие фазам удаления, дальнего выстоя и сближения.

Выбрать масштаб

где , , – углы, отсчитываемые в градусах; x – длина отрезка, соответствующая трем фазам на графике. Принять x в пределах 120–180 мм.

При построении кинематических диаграмм для кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем, снабженным роликом, рекомендуется принять , а для кулачкового механизма с плоским толкателем , где , , – масштабы величин S, S′ и S′′

Размеры кулачкового механизма определяются с учетом допустимого угла давления в высшей паре. Условие, которому должно удовлетворять положение центра вращения кулачка О1, углы давления на фазе удаления во всех точках профиля должны быть меньше допустимого значения. Поэтому графически область расположения точки О1 может быть определена семейством прямых проведенных под допустимым углом давления к вектору возможной скорости точки центрового профиля, принадлежащей толкателю.

Графическая интерпретация вышесказанного для толкателя и коромысла дана на рис. 1.На фазе удаления строится диаграмма зависимости SВ=f . Так как при коромысле точка В движется по дуге окружности радиуса lBC , то для механизма с коромыслом диаграмма строится в криволинейных координатах. Все построения на схеме, проводятся в одном масштабе, то есть l= Vq= S.

Рис.1.

 

Механизм с толкателем Механизм с коромыслом

 

Выбор центра возможен в заштрихованных областях. Причем выбирать нужно так, чтобы обеспечить минимальные размеры механизма. Минимальный радиус r1* получим, если соединим вершину полученной области, точку О1*, с началом координат. При таком выборе радиуса в любой точке профиля на фазе удаления угол давления будет меньше или равен допустимому. Однако кулачок необходимо при этом выполнить с эксцентриситетом е*. При нулевом эксцентриситете радиус начальной шайбы определится точкой Ое0 . Величина радиуса при этом равна re0, то есть значительно больше минимального. При выходном звене - коромысле, минимальный радиус определяется аналогично. Радиус начальной шайбы кулачка r1aw при заданном межосевом расстоянии aw, определяется точкой О1aw , пересечения дуги радиуса aw с соответствующей границей области. Обычно кулачок вращается только в одном направлении, но при проведении ремонтных работ желательно иметь возможность вращения кулачка в противоположном направлении, то есть обеспечить возможность реверсивного движения кулачкового вала. При изменении направления движения, фазы удаления и сближения, меняются местами. Поэтому для выбора радиуса кулачка, движущегося реверсивно, необходимо учитывать две возможных фазы удаления, то есть строить две диаграммы SB= f( ) для каждого из возможных направлений движения. Выбор радиуса и связанных с ним размеров реверсивного кулачкового механизма проиллюстрирован на схемах рис. 2.(а и б).

 

Рис.2. (а)

На этом рисунке:

r1 - минимальный радиус начальной шайбы кулачка;
r - радиус начальной шайбы при заданном эксцентриситете;
r1aw - радиус начальной шайбы при заданном межосевом расстоянии;
aw0 - межосевое расстояние при минимальном радиусе.

(б)

Выбор радиуса ролика (округления рабочего участка толкателя).

При выборе радиуса ролика руководствуются следующими соображениями: Ролик является простой деталью, процесс обработки которой несложен (вытачивается, затем термообрабатывается и шлифуется). Поэтому на его поверхности можно обеспечить высокую контактную прочность. В кулачке, из-за сложной конфигурации рабочей поверхности, это обеспечить сложнее. Поэтому обычно радиус ролика rр меньше радиуса начальной шайбы конструктивного профиля r и удовлетворяет соотношению rр<0.4R0
где R0 - радиус начальной шайбы теоретического профиля кулачка. Выполнение этого соотношения обеспечивает примерно равную контактную прочность как для кулачка, так и для ролика. Ролик обладает большей контактной прочностью, но так как его радиус меньше, то он вращается с большей скоростью и рабочие точки его поверхности участвуют в большем числе контактов. Конструктивный профиль кулачка не должен быть заостренным или срезанным. Поэтому на выбор радиуса ролика накладывается ограничение rр <0.7, где - минимальный радиус кривизны теоретического профиля кулачка (см. рис. 3).

Рис.3.

Рекомендуется выбирать радиус ролика из стандартного ряда диаметров в диапазоне rp = (0.2 ... 0.35) r0 . При этом необходимо учитывать, что увеличение радиуса ролика увеличивает габариты и массу толкателя, ухудшает динамические характеристики механизма (уменьшает его собственную частоту). Уменьшение радиуса ролика увеличивает габариты кулачка и его массу; частота вращения ролика увеличивается, его долговечность снижается.

При выборе радиуса округления рабочего участка толкателя подход к решению задачи несколько иной. Так как в этом случае нет местной подвижности, заменяющей скольжение качением, то на толкателе имеется очень небольшой рабочий участок, точки которого скользят относительно рабочей поверхности кулачка, то есть износ поверхности толкателя более интенсивный. Увеличение радиуса округления не увеличивает габаритов и массы толкателя, а размеры конструктивного профиля кулачка уменьшаются. Поэтому этот радиус можно выбирать достаточно большим. Часто применяются толкатели с плоской рабочей поверхностью кулачка (радиус округления равен бесконечности). В этом случае угол давления в высшей паре при поступательном движении толкателя есть величина постоянная и равная углу между нормалью к плоскости толкателя и вектором скорости его движения на фазе удаления. Определение размеров по углу давления при этом невозможно. Радиус кулачка при этом определяют по контактным напряжениям, а форму профиля проверяют по условию выпуклости.

Построение центрового и конструктивного профилей кулачка.

  • Для кулачкового механизма с коромыслом(рис.4)

Построение профилей кулачка проводится в следующей последовательности:

  • выбирается масштаб построения l м/мм.
  • из произвольного центра проводятся в масштабе окружности с радиусами r0 и aw.
    из произвольной точки на окружности aw в направлении (- )откладываются рабочий угол, угол делится на n интервалов, из каждой точки деления радиусом l проводятся дуги.
  • на этих дугах от точки пересечения с окружностью r0 откладываются в масштабе l соответствующие перемещения толкателя .
  • полученные точки соединяются плавной кривой, образуя центровой профиль кулачка.

Для кулачкового механизма с внеосным толкателем(рис.5)

Построение профилей кулачка проводится в следующей последовательности:

  • выбирается масштаб построения , м/мм.
  • из произвольного центра проводятся в масштабе окружности с радиусами r0 и е.
  • из произвольной точки на окружности r0 в направлении (- )откладываются рабочий угол, угол делятся на n интервалов.
  • из каждой точки деления касательно к окружности радиусом е проводятся прямые.
  • на этих прямых от точки пересечения с окружностью r0 откладываются в масштабе l соответствующие перемещения толкателя S .
  • полученные точки соединяются плавной кривой, образуя центровой профиль кулачка.
  • конструктивный профиль кулачка получаем как огибающую к множеству положений ролика толкателя.

 

Рис.4.

Рис.5.

2.7.4. Определить основные параметры кулачкового механизма с плоским толкателем. Величину , являющуюся минимальным расстоянием между тарелкой толкателя и осью кулачка, определить по условию выпуклости профиля кулачка. На схеме задания 4 поперечно- строгального станка изображена схема кулачкового механизма с плоским (тарельчатым ) прямолинейно движущимся внеосным толкателем. Так как здесь отсутствует ролик, то кулачок имеет только конструктивный профиль, форма которого как и при роликовом толкателе, зависит от заданного закона движения толкателя и размера S0. По сравнению с заостренным толкателем, который быстро изнашивается, плоский толкатель является более надежным в работе. Внеосность толкателя не влияет на величину его перемещения. Одной из особенностью данного типа механизма является постоянство угла давления в любом положении механизма и для любых значений основных размеров механизма, следовательно, угол давления здесь не может быть положен в основу определения S0min.

Графическое построение для выбора параметров выполнить на листе 3.

2.7.5. Пользуясь методом инверсии (обращения движения) построить центровой профиль кулачка для кулачкового механизма, имеющего ролик, и рабочий профиль кулачка для механизма с плоским толкателем. При выборе масштаба построения пользоваться соображениями наглядности.

Оформление расчетно-пояснительной записки и чертежей

2.8.1. Титульный лист оформляется в соответствии с прил. Г. Расчетно-пояснительная записка излагается на одной стороне листа писчей бумаги форматом А4 (210 × 297) ГОСТ 2.304–81, без формулировок теорем и определений. Расстояние между строками должно быть 8–12 мм. Страницы расчетно-пояснительной записки должны иметь поля: левое (для сшивания) – не менее 30 мм, правое – не менее 10 мм, верхнее – 15 мм, нижнее – 20 мм. Все страницы должны иметь сквозную нумерацию: первой страницей (номер не ставится) является титульный лист, второй – содержание и так далее. Номера страниц обозначаются арабскими цифрами в правом верхнем углу. Список источников информации и приложения включаются в сквозную нумерацию.

Уравнения и формулы записываются в общем виде, затем в них подставляются числовые значения и приводится конечный результат. Единицы размерностей величин указываются только при цифровом значении конечного результата.

Содержание расчетно-пояснительной записки рекомендуется разбивать на разделы, подразделы и пункты, обозначенные арабскими цифрами.

Материал в пояснительной записке располагается в такой последовательности: титульный лист (прил.Г), содержание, основная часть, список источников информации.

Перечень разделов основной части пояснительной записки курсового проекта по теории механизмов и машин соответствует этапам выполнения курсового проекта (п. 1.2).

Все расчеты должны быть выполнены с использованием международной системы СИ.

2.8.2. Графическая часть курсового проекта состоит из четырех листов.

Лист 1. Кинематическое исследование главного механизма.

Лист 2. Силовой расчет главного механизма и определение закона движения машинного агрегата.

Лист 3. Трехзвенная эвольвентная зубчатая передача.

Лист 4. Синтез кулачкового механизма.

Каждый лист оформляется в соответствии с требованием ГОСТ 2.304 – 81. Графические построения оформляются карандашом. На листе 1 и 2 с правой стороны резервируется полоса шириной 200 мм для построения графиков.

 

 

Защита проекта

Студент представляет курсовой проект на кафедру по частям или полностью, проходит собеседование с руководителем курсового проектирования.

Если проект по теории механизмов и машин удовлетворяет требованиям, предъявляемым к нему, то он допускается к защите. После защиты проекта знания студента оцениваются дифференциальной оценкой по четырех балльной системе.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Задание 1

 

Долбежный станок

Главный механизм долбежного станка является рычажным механизмом, в состав которого входят подвижные звенья: кривошип 1, ползун 2, кулиса 3, шатун 4, ползун 5.

При вращении кривошипа 1 ползун 5 с закрепленным на нем резцом движется возвратно-поступательно: движение вниз – рабочий ход, вверх – холостой ход. Кривошип приводится во вращение от асинхронного электродвигателя через зубчатую передачу. Кулачок кулачкового механизма насоса от вала кривошипа посредством пары зубчатых колес с одинаковым числом зубьев приводится во вращательное движение.

Задание 2

 

Брикетировочный автомат

Начальное звено 1 (кривошип) рычажного механизма брикетировочного автомата с помощью ползуна 2 приводит в колебательное движение кулису 3. Кулиса 3 связана шатуном 4 с выходным звеном – ползуном 5, который содержит в себе штамп, формирующий брикет. Механизм выталкивания брикета из формы представлен кулачковым механизмом с толкателем и роликом. Угловые скорости кривошипа и кулачка одинаковы.

Привод кривошипа 1 осуществляется от асинхронного электродвигателя через зубчатую передачу, состоящую из одной ступени зубчатых колес и с неподвижными осями и планетарного редуктора.

 

Задание 3

 

Вырубной пресс

Механизм состоит из начального звена – кривошипа 1, который посредством шатуна 2, коромысла 3 и шатуна 4 приводит в возвратно-поступательное движение вырубной ползун 5. При крайних положениях ползуна 5 оси кривошипа 1 и шатуна 2 совпадают. Рабочий ход осуществляется при движении ползуна 5 вниз. Подача заготовки производится с помощью кулачкового механизма с коромыслом и роликом. Кривошип и кулачок жестко закреплены на одном валу, который приводится в движение от асинхронного электродвигателя через планетарный редуктор и зубчатую передачу с неподвижными осями колес (колеса , ).

 

Задание 4

 

Поперечно-строгальный станок

Главный механизм поперечно-строгального станка с верхней тягой состоит из начального звена 1 (кривошипа), с которым вращательной парой соединен ползун 2. Ползун 2 передает движение кулисе 3, приводя ее в колебательно-вращательное движение вокруг точки D. Кулиса 3 связана шатуном 4 с ползуном 5. Ползун 5 перемещает закрепленный на нем резец. Рабочий ход осуществляется при движении ползуна 5 справа налево.

Кривошип приводится во вращение от асинхронного электродвигателя через зубчатую передачу. От вала механизма посредством зубчатого механизма приводится во вращение кулачок кулачкового механизма насоса.

 

Задание 5

 

Брикетировочный автомат

Главный механизм брикетировочного автомата представляет собой кривошипно-ползунный механизм с эксцентриситетом.

Вращательное движение начального звена 1 (кривошипа), связанного вращательной кинематической парой с шатуном 2, преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 3. Ползун 3 содержит в себе штамп, формирующий брикет.

Рабочий ход совершается при движении ползуна 3 вниз, холостой ход – при движении ползуна 3 вверх.

Механизм выталкивания брикета из формы представлен кулачковым механизмом с толкателем и роликом. Угловые скорости кривошипа и кулачка одинаковы.

Привод кривошипа 1 осуществляется от асинхронного электродвигателя через зубчатую передачу, состоящую из одной ступени зубчатых колес и с неподвижными осями и планетарного редуктора.

 

Задание 6

 

Металлорежущий станок

Кулисно-синусный механизм металлорежущего станка состоит из начального звена 1 (кривошипа), с которым вращательной парой соединен ползун 2, приводящий в колебательно-вращательное движение кулису 3.

Кулиса 3 соединена вращательной парой с ползуном 4. Ползун 4 соединен с ползуном 5 поступательной парой. При колебательных движениях кулисы 3 ползун 4 совершает возвратно-поступательное относительное движение перпендикулярно направляющий ползуна 5, одновременно приводя в возвратно-поступательное движение ползун 5. На ползуне 5 устанавливается резец. Рабочий ход осуществляется при движении ползуна 5 справа налево.

Кривошип приводится во вращение от асинхронного электродвигателя через зубчатую передачу. Передача состоит из двух ступеней: первая ступень – планетарный редуктор, вторая ступень представлена парой зубчатых колес и с неподвижными осями колес.

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

в таблицах исходных данных по заданиям курсового проектирования

и пр. – длины звеньев 1, 2, 3 и прочего рычажного механизма; и пр. – координаты осей шарниров О, и прочего;

и пр. – длины отрезков, определяющих положение центров масс звеньев и пр.;

H – ход ползуна (ведомого звена);

– частота вращения двигателя;

– частота вращения начального звена – кривошипа;

и пр. – массы звеньев;

, и пр. – центральные моменты инерции звеньев, относительно осей, перпендикулярных плоскости чертежа и проходящих через центры масс звеньев S2, S3, S4 и пр.;

и пр. – числа зубьев зубчатых колес;

m – модуль зубьев колес цилиндрической зубчатой передачи;

N – номер закона аналога ускорения толкателя (коромысла) по таблице законов изменения аналогов ускорения толкателя кулачкового механизма на фазе удаления (прил. Б);

h – ход толкателя кулачкового механизма;

– угловой ход (угол размаха) коромысла кулачкового механизма;

– фазовые углы поворота кулачка кулачкового механизма (фаза удаления, фаза сближения, фаза дальнего выстоя);

[δ] – значение допускаемого угла давления для кулачкового механизма;

– длина коромысла кулачкового механизма;

– максимальная сила полезного сопротивления, действующая на выходное звено на рабочем ходу;

к – количество сателлитов.

 


 

Задание 1

 

Пара- метр Ед. изм. Варианты числовых значений
об/мин
об/мин
м 0.013 0.054 0.062 0.065 0.057 0.049
м 0.24 0.23 0.225 0.24 0.235 0.225
м 0.132 0.128 0.15 0.13 0.14 0.125
м 0.08 0.08 0.075 0.065 0.07 0.062
м 0.066 0.064 0.075 0.065 0.07 0.062
м -0.134 -0.13 -0.176 -0.131 -0.132 -0.125
м 0.092 0.096 0.098 0.10 0.091 0.096
град
кг
кг
кг
кг
кг ⋅ 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

 

 

Задание 1

 

 

Пара- метр Ед. изм. Варианты числовых значений
 
кг ⋅ 0,025 0,035 0,003 0,0032 0,003 0,003
кг ⋅ 0,004 0,003 0,004 0,004 0,002 0,002
кН 10,7 10,5 20,5 12,0 20,0 18,0
-
-
-
-
мм
-
м 0,022 0,02 0,018 0,025 0,022 0,026
град
град
град
град
м -0,38 -0,38 -0,43 -0,40 -0,36 -0,38

 

 

Задание 2

 

Пара- метр Ед. изм. Варианты числовых значений
об/мин
об/мин
м 0.075 0.1 0.11 0.13 0.10 0.05
м 0.375 0.44 0.52 0.56 0.45 0.37
м 0.15 0.175 0.2 0.19 0.17 0.18
м 0.2 0.22 0.26 0.28 0.225 0.185
м 0.075 0.10 0.10 0.095 0.085 0.090
м
м -0,19 -0,25 -0,25 -0,3 -0,22 -0,16
м 0,18 0,21 0,21 0,23 0,20 0,20
кг
кг
кг
кг
кг ⋅ 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002

 

Задание 2

 

 

Пара- метр Ед. изм. Варианты числовых значений
кг ⋅ 0,04 0,038 0,04 0,042 0,04 0,04
кг ⋅ 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
кН 10,7 10,5 20,5 12,0 20,0 18,0
-
-
-
-
-
мм
 
м 0,025 0,025 0,025 0,03 0,03 0,03
град
град
град
м

 

 

 

Задание 3

 

Пара- метр Ед. изм. Варианты числовых значений
об/мин
об/мин
м 0,037 0,037 0,044 0,046 0,049 0,050
м 0,190 0,178 0,171 0,188 0,157 0,0178
м 0,17 0,165 0,175 0,18 0,185 0,19
м 0,17 0,165 0,175 0,18 0,185 0,19
м -0,25 -0,24 -0,235 -0,25 -0,22 -0,24
м 0,172 0,146 0,161 0,149 0,155 0,172
м -0,25 -0,24 -0,235 -0,25 -0,22 -0,24

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...