Механизм вытяжного пресса

Содержание

 

 

1. Техническое задание……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

2. Введение………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5 3. Динамический анализ и синтез рычажного механизма………………………………………………………………………………..6 

3.1 Структурный  анализ механизма………………………………………………………………………………………………………………..6 

3.2 Построение  планов положения механизма…………………………………………………………………………………………..9

3.3 Построение  планов скоростей………………………………………………………………………………………………………………..10 

3.4 Расчет и  построение графика приведенного  момента сил……………………………………………………..11 

3.5 Построение  диаграммы работ сил движущих и сил сопротивления……………………………………13 

3.6 Построение  диаграммы разности работ сил движущих и сил сопротивления……………...13 

3.7 Расчет и  построение графика приведенного момента инерции рычажного механизма…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..13 

3.8 Построение  диаграммы энергомасс (кривой Виттенбауэра)…………………………………………………...14 

3.9 Определение  момента инерции маховика…………………………………………………………………………………………...15

4. Силовое исследование  механизма…………………………………………………………………………………………………………………………17 

4.1 Построение  плана механизма…………………………………………………………………………………………………………………...17 

4.2 Построение  плана скоростей………………………………………………………………………………………………………………….17 

4.3 Построение  плана ускорений…………………………………………………………………………………………………………………...18

4.4 Определение  реакций в кинематических парах…………………………………………………………………………….20 

4.5 Определение  уравновешивающего момента на кривошипе………………………………………………………22 

5. Синтез зубчатых  передач………………………………………………………………………………………………………………………………………..24 

5.1 Расчет планетарного  механизма…………………………………………………………………………………………………………..24 

5.2 Расчет внешнего эвольвентного зацепления………………………………………………………………………………..25

5.3 Построение картины эвольвентного зацепления………………………………………………………………………...26 

5.4 Определение качественных характеристик зубчатого зацепления………………………………….27 

6. Синтез кулачковых  механизмов……………………………………………………………………………………………………………………………29 

6.1 Построение  диаграммы движения толкателя…………………………………………………………………………………29

6.2 Определение  минимального радиуса кулачка………………………………………………………………………………….30

6.3 Построение  профиля кулачка…………………………………………………………………………………………………………………..31 

7. Литература……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..33

 

 

1. Техническое задание

 

 

Механизм вытяжного  пресса.

Рисунок 1.1 Рычажный механизм перемещения ползуна с пуансоном

Рисунок 1.2 График изменения усилия вытяжки

 

Рисунок 1.3 Схема планетарной и простой ступеней редуктора

Рисунок 1.4 Схема кулачкового механизма выталкивания готовой детали

Рисунок 1.5 График изменения аналога ускорения коромысла кулачкового механизма

 

 

 

Исходные данные:

Размеры звеньев  рычажного механизма: l_OA = 0,07 м; l_AB = 2 = 0,23 м; l_BC = 0,21 м; l_CD = 2 = 0,30 м; l_DF = 0,08 м; а = 0,11 м; b = 0,20 м; с = 0,29 м.

Частота вращения электродвигателя n_дв = 1420 об/мин.

Частота вращения кривошипа 1 и кулачка n₁ = n_к = 70 об/мин.

Массы звеньев  рычажного механизма: m₁ = 46 кг; m₂ = 7 кг; m₃ = 9 кг; m₅ = 35 кг.

Момент инерции  кривошипа 1 ( с учетом приведенных  масс редуктора ) J_S1 = 2,2 кг∙м².

Моменты инерции  звеньев: J_S2 = 0,05 кг∙м²; J_S3 = 0,09 кг∙м²; J_S4 = 0,11 кг∙м².

Сила резания = 32 кН.

Коэффициент неравномерности вращения кривошипа σ = 1/6.

Модуль зубчатых колес планетарной ступени редуктора m₁ = 3 мм.

Число сателлитов k = 3.

Числа зубьев колес простой передачи: z_a = 14; z_b = 25.

Модуль зубчатых колес z_a , z_b : m = 6 мм.

Длина коромысла кулачкового механизма l = 0,18 м.

Угловой ход коромысла ψ_макс = 20°.

Отношение ускорений  коромысла а₁ /а₂ = 1,7.

Фазовые углы поворота кулачка: φ_п = φ₀ = 55°; φ_В.В. = 11°.

Допускаемый угол давления ϑ_доп = 40°.

 Момент инерции коромысла J_к = 55 кг∙см².

 

2. Введение

 

 

Теория механизмов – наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом. Проблемы теории механизмов могут быть разбиты на две группы. Первая группа проблем посвящена исследованию структурных, кинематических и динамических свойств механизмов, т.е. анализу механизмов. Вторая группа проблем посвящена проектированию механизмов с заданными структурными, кинематическими и динамическими свойствами для осуществления требуемых движений, т.е. синтезу механизмов.

Движение механизмов зависит от их строения и сил, на них действующих. Поэтому удобно при изложении теории механизмов проблемы анализа механизмов разбить  на две части:

а) структурный  и кинематический анализ;

б) динамический анализ механизмов.

Именно этому  и будет посвящен курсовой проект.

 

3. Динамический анализ и синтез рычажного механизма

 

 

Цель: Определить момент инерции маховика, обеспечивающий заданную неравномерность вращения кривошипа.

 

 

3.1 Структурный анализ рычажного механизма

 

 

Цель анализа: разобраться в строении механизма вытяжного пресса.

 

Рисунок 3.1.1 Рычажный механизм

 

Исследуемый механизм состоит из следующих звеньев:

0 – стойка;

1 – кривошип;

2 – шатун;

3 – коромысло;

4 – шатун;

5 – ползун.

Эти звенья образуют кинематические пары ( см. таблица 3.1.1 ).

 

Таблица 3.1.1

 

Образованные  кинематические пары	Обозначение кинематических пар	Низшие или  высшее кинематические пары	Класс кинематических пар
0-1	O	Низшие кинематические пары	Кинематические  пары V класса потому, что все они  одноподвижные.
1-2	A
2-3	B
3-0	C
3-4	D
4-5	F
5-0	F

 

 

Поскольку механик  плоский и оси кинематических пар параллельны, а на движение звеньев  накладываются три дополнительные ограничения, тогда степень подвижности  механизма можно определить по формуле  П.Л. Чебышева.

W – степень подвижности механизма;

n = 5 – число подвижных звеньев;

p_V =7 – число кинематических пар V класса;

p_IV = 0 – число кинематических пар IV класса.

Поскольку степень подвижности равна единице, то механизм имеет одно входное (ведущее) звено и был образован путем присоединение к начальному механизму групп с нулевой степенью подвижности, т.е. групп Ассура.

Разобьём механизм на начальный механизм и группы Ассура.

 

Рисунок 3.1.2  Начальный механизм I класса

Оставшуюся цепь разбиваем на группы Ассура.

 

Рисунок 3.1.3 Оставшаяся цепь

Группа Ассура II класса, диада ВВВ – первый вид.

 

Группа Ассура II класса, диада ВВП – третий вид.

Формула строения механизма:

Вывод: механизм в целом II класса.

 

 

3.2 Построение  планов положения механизма

 

 

Строим планы  положений механизма для 12-ти равностоящих положений ведущего звена – кривошипа. Для построения планов положений используем метод засечек. Из произвольно выбранной точки О проводим окружность радиусом, который равен длине кривошипа. Эта окружность - траектория точки А кривошипа. При этом масштабный коэффициент длин равен:

(м/мм),

где l_OA - длина кривошипа по заданию, ОА - отрезок, изображающий его на чертеже, мм.

С учетом масштабного  коэффициента определим все размеры  механизма на чертеже, мм:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

 

 

3.3 Построение  планов скоростей

 

 

Строим 13 планов скоростей.

Вычисляем модуль скорости пальца А кривошипа ОА:

,

где ω₁ - угловая скорость кривошипа; l_OA - длинна кривошипа.

(рад/с),

где n₁ - частота вращения кривошипа 1 заданное по условию.

(м/с)

Из произвольно  выбранного полюса проводим отрезок pa = 60 (мм) изображающий в выбранном масштабе скорость токи А.

Масштабный коэффициент плана скоростей:

(м∙с ^-1/мм)

Для определения  скорости точки В через полюс  р проводим прямую, перпендикулярную звену ВС, через точку а проводим прямую перпендикулярную к звену ВА. Получаем точку b. Отрезок pb определяет скорость точки В.

 

 

Скорость точки D находится по теореме подобия:

Для определения  скорости точки F через полюс р  проводим прямую, параллельную траектории хода ползуна, а через точку d проводим прямую перпендикулярную звену DF. Получаем точку f. Отрезок pf определяет скорость точки F.

 

Находим скорость точки S₂ и S₃ по теореме подобия:

,

получаем отрезок ps₂ который определяет скорость точки S₂. Аналогично определяем скорость точки S₃.

Строю план скоростей  для первого положения механизма:

Из полюса р  отлаживаю отрезок ра = 60 мм, который перпендикулярный к звену ОА из полюса провожу линию перпендикулярную к звену ВС, а из точки а перпендикуляр к звену АВ получаю точку пересечения b и отрезок pb = 49,4 мм. Из точки p, по направлению pb провожу отрезок

мм.

Из точки d перпендикулярно к FD провожу прямую до пересечения с прямой II x-x (выходящей из полюса) - получаем pf = 69,2 мм.

Определяем скорости:

м/с

м/с

м/с

Значения для 12-ти равностоящих положений занесем в таблицу 3.3.1.

 

Таблица 3.3.1

 

№ положения	0	1	2	3	4	5	6	6’	7	8	9	10	11
pa, мм	60	60	60	60	60	60	60	60	60	60	60	60	60
pb, мм	0	49,4	59,3	60,5	50,5	33,5	13,4	0	9,1	35,7	67,5	87,7	58,6
pd, мм	0	70,6	84,8	86,5	72,2	47,9	19,2	0	13	51,1	96,5	125,4	83,8
pf, мм	0	69,2	82,1	86	72,6	46,3	17,9	0	12,1	49,4	97	122,9	81,7
ps2, мм	0	53,6	59,6	59,5	52,2	40,9	31	0	32,3	46,4	63,5	66,5	39,8
ps3, мм	0	35,3	42,4	43,25	36,1	24	9,7	0	6,5	25,55	48,25	62,7	41,9
ab, мм	0	24,3	2	18,8	37,6	52,6	60,9	0	56,4	33,7	12,8	70,2	88
fd, мм	0	25,9	18,6	3,7	8,7	12,1	5,9	0	4,1	49,4	10,3	15,9	29,1