«Кинематический и кинетостатический расчет механизма пресса двойного действия» - Курсовая работа

Содержание

Первый лист. Исследование рычажных механиз-мов.3

Исходные данные.3

Краткое описание конструкции и работы проектируемого механизма.3

Определение длин звеньев.3

Структурный анализ механизма.3

Определение всех масштабов Kl, Kv,Ka.4

Векторные уравнения к планам скоростей и ускорений.4

Расчет масштабов диаграмм KS’, Kv’, Ka’.6

Второй лист. Силовой расчет механизма.8

Расчет сил инерции и моментов сил инерции.8

Силовой расчет групп Ассура.8

Вычисление уравновешивающей силы с помощью рычага Жуковско-го.10

Сравнение уравновешивающего момента, полученного по планам сил и с помощью рычага Жуковского.11

Третий лист. Проектирование зубчатой переда-чи.12

Исходные данные.12

Расчет привода, схема приво-да.12

Геометрический расчет зацепления.12

Определение качественных показателей зацепления.13

Четвертый лист. Проектирование кулачкового механиз-ма.15

Исходные данные и цель синтеза кулачкового механизма.15

Расчет масштабов.15

Определение радиуса основной шайбы кулачка.15

Описание построения профиля кулачка.17

Таблица со значениями углов γ.17

Пятый лист. Расчет маховика с помощью диаграммы Виттенбауэра.18

Расчет приведенного момента.18

Таблица приведенного момента сил полезных сопротивлений.18

Расчет приведенных моментов инерции машины из условия равенства кинетических энергий.18

Таблица приведенных моментов инерции для всех положе-ний.18

Расчет момента инерции и веса маховика.19

Расчет угловой скорости главного звена для всех положений механизма (проверка окружной скорости махови-ка).19

Расчет мощности двигателя.20

Введение

Краткое описание конструкции и работы проектируемого механизма.

Пресс двойного действия предназначен для штамповки деталей из металлической лен-ты. Механизм состоит из кривошипа 1, шатунов 2 и 4 и ползунов 3 и 5. Рабочий ход ползуна 3 начинается с левого крайнего положения, в это время ползун 5 совершает холостой ход. Кривошип приводится во вращение от электродвигателя через плане-тарный редуктор и цилиндрическую зубчатую передачу Z4, Z5. В процессе работы пресса усилие штамповки изменяется по законам, представленным на графиках P1=f(SB) и P2=f(SC), достигая максимального значения в конце рабочего хода ползунов. Кулачковый механизм подает металлическую ленту при холостых ходах ползунов 3 и 5. Цикл работы пресса двойного действия совершается за один оборот кривошипа.

Выдержка из текста работы

Построение плана механизма, определение длин звеньев.

Длины всех звеньев заданы. План механизма строим следующим образом:

1) на расстоянии в от точки О1 проводим линию движения точки B;

2) определяем крайние положения точки B (рабочий ход точки В):

• от точки О1 откладываем отрезок длиной lO1A+lAB так, чтобы второй его конец (точка В0’) лежал на линии движения точки В;

• от точки О1 откладываем отрезок длиной lAB -2•lO1A так, чтобы второй его конец (точка В0 ) лежал на линии движения точки В;

• В0 B0\' – рабочий ход точки В;

3) на расстоянии a от точки О1 проводим линию движения точки С;

4) из точки В0 откладываем отрезок длиной lBC так, чтобы второй его ко-нец (точка С0 ) лежал на линии движения точки С;

5) из точки В0\' откладываем отрезок длиной lBC так, чтобы второй его конец (точка С0\' ) лежал на линии движения точки С;

6) С0 С0\' – рабочий ход точки С.

Заключение

Лист 5

Расчет маховика с помощью диаграммы Виттенбауэра

Полагаем, что кинематический расчет для всех положений механизма проделан и ско-рости точек звеньев известны.

1. Определяем для каждого положения механизма приведенный к главному валу станка момент сил сопротивления МСпр, определенный из условия равенства мощности приведенного момента и мощности силы полезного сопротивления по формуле МСпр=r01A•(P1ПС•pb)/pa, (Н•м) - на рабочем ходу,

где P1ПС - сила сопротивления, Н;

pb - отрезок плана скоростей, выражающий скорость точки приложения силы Р1;

pa - отрезок плана скоростей, выражающий скорость пальца кривошипа, к которому приводят силу;

r01A- радиус кривошипа, м.

Для холостого хода формула будет иметь вид МСпр=r01A•(P2ПС•pc)/pa, (Н•м),

где pc - отрезок плана скоростей, выражающий скорость точки приложения силы Р2.

Затем в масштабах КМ ((Н•м)/мм) и Кφ (рад/мм) строим график моментов МСпр= МСпр(φ).

Результаты расчетов заносим в таблицу.

МСпр1, Н•м МСпр2, Н•м МСпр3, Н•м МСпр4, Н•м МСпр5, Н•м МСпр1’, Н•м МСпр6, Н•м МСпр7, Н•м МСпр8, Н•м

0 99 374,67 670,35 55,19 0 9,6 123,69 250,93

2. Графическим интегрированием графика моментов сил строим график работ АСпр=АСпр(φ) в масштабе КА=Н•КМ•Кφ, где Н - полюсное расстояние.

3. Соединяем начало координат с точкой К графика АСпр=АСпр(φ) и получаем гра-фик АДВпр=АДВпр(φ).

4. Дифференцируя диаграмму АДВпр=АДВпр(φ), получаем прямоугольную диаграм-му МДВпр в том же масштабе КМ.

5. Вычитая графически из ординат графика АДВпр=АДВпр(φ) ординаты диаграммы АСпр=АСпр(φ), строим график изменения кинетической энергии:

ΔЕпр = АДВпр - АСпр = ΔЕпр(φ) в масштабе КЕ=КА и Кφ.

6. Определяем для всех положений механизма приведенный момент инерции Iпр, учитывая, что кинетическая энергия звена приведения должна быть равна сумме кинетических энергий всех звеньев машины без маховика.

Формула для вычисления приведенного момента инерции следующая.

После подстановки известных величин и преобразований получаем формулу.

Iпр=1,57•(10,5•(PS2)2 + 0,88•(ba)2 + 15,75•(Pb)2 + 13•(PS4)2 + 1,11•(cb)2 + 19,5•(Pc)2).

Результаты расчетов заносим в таблицу.

Iпр1, кг•м2 Iпр2, кг•м2 Iпр3, кг•м2 Iпр4, кг•м2 Iпр5, кг•м2 Iпр1’, кг•м2 Iпр6, кг•м2 Iпр7, кг•м2 Iпр8, кг•м2

0,62 3,03 7,32 5,68 0,84 0,62 5,28 7,7 3,4

7. Графически исключаем параметр φ и строим график “энергия-масса”

ΔЕпр=ΔЕпр(Iпр).

При построении для каждого положения кривошипа проводим параллельно осям абсцисс линии через соответствующие ординаты графиков ΔЕпр и Iпр. Соединяем точки пересечения этих линий.

8. Определяем ω1min и ω1max по заданным ω1ср и δ:

ω1max =1,147 (рад/с) ω1min =1,109 (рад/с).

9. Находим углы ψmax и ψmin по формулам:

ψmax =0,48ْ

ψmin =0,45ْ

10. Под углом ψmax проводим крайнюю верхнюю касательную к кривой графика ΔЕпр=ΔЕпр(Iпр) и под углом ψmin проводим к ней нижнюю касательную. Каса-тельные на чертеже не пересекаются, значит используем следующую формулу для нахождения момента инерции маховика.

IМХ=(BC•KE)/(δ•ω1ср2),

где BC - отрезок, отсекаемый касательными на оси ординат ΔЕпр.

IМХ=(61,5•7,854•30)/1,1282 =11338,57 кг•м2.

11. Диаметр маховика выбираем в 8 раз больше, чем радиус кривошипа r01A:

dМХ=8•0,34=2,72 м.

Определяем вес обода маховика:

GОБ=(4•g•IМХ)/(dМХ)2 =(4•10•11338,57)/2,722 =61302,82 Н.

Вес маховика со ступицей и спицами равен GМХ=1,3•GОБ=1,3•61302,82=79693,67 Н.

Вес маховика получился очень большим и, чтобы его уменьшить, необходимо уста-новить маховик на более быстроходный вал.

При переустановке маховика диаметр последнего должен быть не более 0,7 м, что-бы не произошло разрыва маховика от центробежных сил инерции.

Момент инерции меньшего маховика вычисляется по формуле:

I1МХ=IМХ•(ω1/ω2)2=11338,57•(1,128/101,53)2=1,4 кг•м2.

Вес маховика со ступицей и спицами будет равен:

G1МХ=1,3•GОБ=1,3•(4•10•1,4)/0,72=148,57 Н.

12. Строим график изменения угловой скорости главного звена. В нашем случае (точка О1 за пределами чертежа) определяем кинетическую энергию в началь-ном положении по формуле:

Е0пр=((IМХ/КI)•tgψmax -OC)•KE=(113385,7•tg 0,48ْ -18,4)•7,854=7316,16 Дж.

Eiпр=E0пр+ΔЕiпр ; Iiпр=IМХ+Iiпр,

ΔЕiпр и Iiпр определяются из графика.

Для каждого положения механизма определяем угловую скорость ω1 по формуле:

Результаты расчетов заносим в таблицу.

1 2 3 4 5 1’ 6 7 8

Eпр, Дж 7316,16 7440,41 7417,95 7166,38 6978,44 6980,48 7133,48 7244,69 7258,04

Iпр, кг•м2 11339,19 11341,6 11345,89 11344,25 11339,41 11339,19 11343,85 11346,27 11341,97

ω1, рад/с 1,136 1,145 1,144 1,124 1,109 1,11 1,121 1,13 1,131

13. Определяем мощность двигателя по формуле:

NДВ=АДВ/(Т•η), (Вт),

где АДВ - работа движущих сил за период, Дж;

Т - время периода, с;

η - КПД машины, принимается равным 0,8.

АДВ=166,6•7,854=1308,48 Дж;

Т=2•π/ω1=2•π/1,128=5,57 с.

NДВ=1308,48/(5,57•0,8)=293,64 Вт.

Список литературы

1. Кинетостатическое исследование механизмов: Методические указания. В. В. Шипилов, С. В. Герасимов. – Братск: БрИИ, 1997. 32с.

2. Динамическое исследование механизма. Методические указания к курсовому проекти/ В. В. Шипилов, С. В. Герасимов. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2006. – 35с

3. Синтез эвольвентного зацепления: методические указания к курсовому проекту / В. В. Шипилов, А. Б. Исько. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2008. – 48с

4. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин: Учеб. Пособие/ С. А. Попов, Г. А. Тимофеев; Под ред. К. В, Фролова. – 6-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 458 с.: ил.