• Техническое задание


      1. Краткое описание работы механизма


    Питатель предназначен для транспортирования дозированных порций сыпучих материалов. Исполнительное звено 5 совершает возвратно-поступательное движение. В начале рабочего хода гранулы насыпной массы из бункера попадают в лоток, несколько уплотняются и порциями поступают в емкости для упаковки. Перемещение звена 5 в лотке 6 обеспечивается шестизвенным рычажным механизмом, который состоит из кривошипа 1, угловой качающейся кулисы 3-3’, кулисных втулок (камней) 2 и 4. Привод питателя состоит из электродвигателя Д, планетарного редуктора z1-z23-z4-H и зубчатой передачи 7-8-8’ с числами зубьев z7-z8=z8’. При ходе звена 5 влево насыпная масса уплотняется на участке cbd, что сопровождается линейным изменением силы сопротивления до значения F в положении поршня α. При дальнейшем перемещении звена 5 от b до α насыпная масса уплотняется по линейному закону. Сила сопротивления звена 5 в положении поршня α равна F5max. В крайнем левом положении масса ссыпается в емкость. Выталкивание массы осуществляется толкателем 13 с пружиной, коромыслом 9 с роликом 11 и кулачком 10.

    Исходные данные представлены в таблице.

    Ход звена 5 Н5=1,2 l1; CD=AB+AC+0,03м; CF=(h/cos φ3)+0,03.

    Массы звеньев mi=ρili; m5=m3+m3’+3кг. Момент инерции масс звеньев относительно оси, проходящей через их центр масс, Isi=0,08mili2; центр масс коромысла KGN лежит посередине lKN; масса коромысла с роликом mkilKN+3кг.

    1.2 Таблица исходных данных


    Наименование задачи

    Обозначение


    Числовые значения

    величины

    единицы

    Средняя скорость звена 5

    Vср

    м/с

    0,95

    Коэффициент изменения скорости звена 5

    kv

    -

    1,88

    Отношение длины стойки lAC к ходу Н5 звена 5

    lAC/H5

    -

    2,55

    Смещение направляющей звена 5 относительно оси вращения кулисы С

    е5

    м

    0,5

    Максимальная сила сопротивления

    F5max

    кН

    6,620

    Минимальная сила сопротивления

    F5min

    кН

    0,6

    Соотношение сил при уплотнении

    F5d / F5max

    -

    0.8

    Соотношение между длиной участка bc и ходом Н5

    Lbc/H5

    -

    0,2

    Линейная плотность материала

    q

    кг/м

    29

    Сила сопротивления перемещению толкателя 13

    Fс13

    кН

    0,3

    Синхронная частота вращения электродвигателя

    nc

    об/мин

    750

    Числа зубьев колес 7 и 8

    z7

    z8



    16

    31

    Угол наклона линии зуба

    β

    градус

    25

    Модуль зубчатых колес 7 и 8

    m

    мм

    5

    Передаточное отношение планетарного редуктора

    u1H

    -

    11

    Число сателлитов в планетарном редукторе

    k

    шт.

    3

    Модуль зубчатых колес редуктора

    mp

    мм

    3

    Ход толкателя 13

    h13

    м

    0,14

    Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме

    υдоп

    градус

    45

    Угол рабочего профиля кулачка

    φр

    градус

    126

    Угловая координата кривошипа для силового расчета

    φ1

    градус

    30

    Коэффициент ускорения толкателя

    k1

    -

    0,3

    Коэффициент неравномерности вращения кривошипа

    δ

    -

    1/40

    Приведенный к звену 1 момент инерции зубчатых колес редуктора и передачи

    Jпрз.к

    кгּм2

    1,08

    Смещение оси G толкателя 9

    еg

    м

    0,10


    1.3 Содержание курсового проекта

    1. Техническое задание

    1.1 Краткое описание работы механизмов

    1.2 Исходные данные

    1.3 Содержание курсового проекта

    2. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена.

    2.1 Проектирование кинематической схемы рычажного механизма (определение геометрических параметров рычажного механизма)

    2.2 Выбор динамической модели и вывод формул приведения

    2.3 Определение требуемых кинематических передаточных функций скоростей (аналогов скоростей) графическим и аналитическим методами

    2.4 Приведение масс и построение графика JIIпр1)

    2.5 Анализ и расчет активных сил, действующих на звенья механизма

    2.6 Приведение сил и построение графиков приведенных моментов сил и приведенной механической характеристики электродвигателя

    2.7 Построение графика МΣпр1)

    2.8 Построение графика суммарной работы АΣ1)

    2.9 Построение графика Т(φ1*)

    2.10 Построение графика ТII(φ1)

    2.11 Построение графика Т1(φ1*)

    2.12 Определение приведенного момента инерции звеньев I группы

    2.13 Определение момента инерции маховика

    2.14 Построение графика изменения угловой скорости начального звена ω1(φ1**)

    2.15 Построение приведенной характеристики электродвигателя

    2.16 Уточнение графиков Мδпр(φ1) и МΣпр(φ1)

    3. Силовой расчет рычажного механизма

    3.1 Исходные данные

    3.2 Определение ускорений центров масс и угловых ускорений звеньев

    3.3 Определение главных векторов сил инерции и главных моментов сил инерции

    3.4 Определение усилий в кинематических парах

    3.5 Определение неизвестной внешней силы

    3.6 Построение годографов сил

    4. Проектирование зубчатой передачи

    4.1 Исходные данные

    4.2 Последовательность расчета зубчатой передачи

    4.3 Выбор коэффициента смещения х1 с учетом качественных показателей работы зубчатой передачи

    4.4 Результаты расчета зубчатой передачи

    5. Проектирование планетарного редуктора

    5.1 Исходные данные

    5.2 Условия, которым должны удовлетворять числа зубьев колес редуктора

    5.3 Подбор чисел зубьев методом сомножителей

    5.4 Графическая проверка передаточного отношения редуктора

    6. Проектирование кулачкового механизма

    6.1 Исходные данные

    6.2 Построение кинематических диаграмм и расчет масштабов построения

    6.3 Построение диаграммы νqB(SB)

    6.4 Построение области допустимого расположения центра вращения кулачка

    6.5 Выбор положения центра вращения кулачка и определение основных размеров кулачкового механизма

    6.6 Построение центрового и конструктивного профилей кулачка и кинематической схемы кулачкового механизма

    6.7 Построение графиков изменения углов давления

    ЛИСТ 1


    2. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена.


    2.1 Проектирование кинематической схемы рычажного механизма (Определение геометрических параметров рычажного механизма)


    Исходные данные:

    средняя скорость звена 5: vср=0,95 м/с;

    коэффициент изменения скорости звена 5: kv=1,88;

    отношение длины стойки lAC к ходу звена 5: lAC5=2,55;

    смещение направляющей звена 5 относительно оси вращения кулисы С: е5=0,5м;

    Н5=1,2LAB;

    CD=AB+AC+0,03м;

    CF=(h/cosφ3)+0,03.


    Из уравнения kv=H5tобр5tпрпробр=(180°+θ)/(180°-θ) находим угловой ход кулисы (в градусах):

    θ=180°(kv-1)/(kv+1);

    θ=180·(1,88-1)/(1,88+1)=55°.


    Ход звена 5 находим из треугольника СE'E":

    Н5=2·е5·tg(θ/2);

    H5=2·0,5·tg(55°/2)=0,521 м


    Длину звена AB находим из постоения

    LAB=0,61 м ;


    Находим длину звена AC:

    LAC= H5·2.55;

    LAC=0,61·2.55=1,33 м.


    Найдем длину звена CD:

    lCD=lAB+lAC+0,03;

    lCD=0,61+1,33+0,03;

    lCD=1,97;


    Найдем длину звена CF (h=e5, φ3=θ):

    lCF=e5/cosθ+0,03;

    lCF=0,5/cos55°+0,03=0,902 м.


    Таблица ответов

    Ход звена 5 Н5

    0,521 м

    Длина звена 1 lAB

    0,61 м

    Расстояние между точками А и С

    1,33м

    Длина звена 3 lCD

    1,97 м

    Длина звена 3′ lCF

    0,902 м













    2.2 Выбор динамической модели механизма и вывод формул приведения.


    Начальное звено – кривошип 1.

    МпрΣ=Fcvq5

    IпрΣ=IпрI+IпрII

    IпрII=mEvqE2+I3sU312


    2.3 Определение требуемых кинематических передаточных функций скоростей (аналоги скоростей).


    Значения аналогов скоростей возьмём из Диады.


    2.4 Приведение масс и построение графика IпрII(φ1).


    Расчет проведем по формулам, полученным в пункте 2.2. По результатам расчетов строим графики всех составляющих IпрII(φ1) и суммарный момент IпрII(φ1).

    mi = q*li;

    m1=q*l1=17,821 кг

    m3=q*l3=57,13 кг

    m3’=q*l3’=14,703 к

    m5=m3+m3`+3=74,833 кг


    I3=m3*Vq32+I3sU312

    I5= m5*Vq52


    2.5.1 Анализ и расчет активных сил, действующих на звенья механизма.


    В механизме на 5 звено действует сила сопротивления Fc. Задан закон изменения силы от перемещения. Получим закон изменения силы от угла поворота первого звена. Для этого строим график перемещения 5-го звена от угла поворота. Далее строим график изменения силы сопротивления от угла поворота.

    Построим график момента от этой силы. В нашем случае Мс(φ)= Fc(φ)*Vq5(φ)


    2.6 Интегрирования график моментов, строим график суммарной работы сил сопротивления А.


    2.7 Работа суммарного приведенного момента.

    В случае, когда все действующие силы, а значит и приведенный момент зависят только от положения механизма, суммарная работа находится из равенства:

    АΣ=МΣпр(φ)dφ.

    При установившемся движении суммарная работа за цикл АΣц=0, следовательно, работа движущих сил за цикл равна работе сил сопротивления: |Ад|ц=|Ас|ц.

    Определим суммарную работу АΣ.

    Построим график Мспр(φ). Проведем интегрирование графика и получим кривую работы приведенного движущего момента. Ордината этого графика в конце цикла изображает работу приведенного момента за цикл Ад. При установившемся движении работа движущих сил за цикл по модулю равна работе сил сопротивления |Ад|ц=|Ас|ц. Следовательно, ордината, пропорциональная Адц, будет одновременно изображать работу сил сопротивления за цикл.

    Ординату, изображающую момент Мдпр в масштабе μм, определим, проведя графическое интегрирование графика Ад(φ).


    2.8 Построение графика


    График суммарного приведенного момента строим, складывая, с учетом знака, ординаты графиков и .


    2.9 Построение графика Т(φ)


    Т(φ) – график кинетической энергии всех звеньев механизма. Поскольку Т=АΣН – ось абсцисс графика АΣ(φ), нужно перенести ее вниз на ординату, соответствующую начальной кинетической энергии ТН. Однако конкретное значение ТН пока неизвестно, поэтому новое положение оси абсцисс показываем условно.


    2.10 Построение графика ТII(φ)


    Кинетическую энергию ТII звеньев 2 и 3 выразим через IIIПР:

    .

    Так как закон изменения ω1 еще не известен, то для определения ТII воспользуемся приближенным равенством , поскольку коэффициент неравномерности δ мал. Тогда

    .

    Так как ω1СР=const, то ТII можно считать пропорциональной IIIПР, а построенную кривую

    IIIПР ) принять за приближенную кривую ТII(φ), вычислив масштаб μТ, мм/Дж:

    мм/Дж.


    2.11 Построение графика ТI*)


    Т1=Т-ТII

    Следовательно, при построении кривой ТI*) необходимо из ординат кривой Т(φ*) в каждом положении механизма вычесть отрезки, изображающие ТII. Длины вычитаемых отрезков в миллиметрах равны

    ,

    где yIIi – ордината, взятая из графика Т(φ1*), мм/Дж;

    μТ – масштаб графика ТII1*), мм/Дж;

    μТ – масштаб графика Т(φ1*), мм/Дж;


    2.12 Определение приведенного момента инерции звеньев I группы

    ,

    ΔТ1НБ1max – Т1min,

    Получаем:

    IIпр = 3,116 кг·м2



    2.13 Определение момента инерции маховика


    1) Момент инерции дополнительной массы (маховика), будем искать по формуле:


    Iдоп = 311,779 кг·м2.


    2) Оценим габаритные размеры и массу маховика, выполненного в форме диска.

    b – толщина диска.

    Из конструктивных соображений принимают плотность материала маховика ρ=7800 кг/м2. Расчетные формулы имеют вид:

    диаметр D=1.135 м;

    ширина обода b=0,2D2=0,2·1,135=0.227 м;

    масса обода m=1230D3=1230*1.1353=1798 кг.


    2.14 Построение графика изменения угловой скорости начального звена

    При малых значениях коэффициента неравномерности δ верхняя часть графика Т11*), изображающая изменение кинетической энергии Т1, приближенно изображает также и изменение угловой скорости.

    Масштаб графика угловой скорости рассчитывается по формуле:

    μω = μАIIПР∙ω1СР=0,004*3.116*78=73мм/(град∙с-1).

    Чтобы перейти от изменения угловой скорости к ее полному значению, необходимо определить положение оси абсцисс. Для этого через середину отрезка, изображающего разность( ω1max – ω1min) и равного разности ординат точек Q и N, проведем горизонтальную штриховую линию, которая является линией средней угловой скорости ω1СР. Расстояние от линии ω1СР до оси абсцисс φ1** определяется по формуле

    yωср= ω1СР· μω=78*73=5694 мм.

    ЛИСТ 2


    3. Силовой расчет рычажного механизма.


    3.1 Исходные данные

    Силовой расчет проводим для положения механизма при угле поворота первого звена -30º. Исходные данные для этого положения:

    Угловое ускорение второго звена найдем по формуле:

    ,

    где ψ – угол между касательной, проведенной к кривой (φ) в исследуемом положении, и положительным направлением оси абсцисс. В нашем случае угол ψ=118º, значит:

    рад/с2


    G1=m1g=87.534 H;

    G3=m3g=324.032 H;

    G5=m5g=472.522 H.


    наименование параметра

    обозначение

    размерность

    значение

    угловая скорость

    ω1

    рад/с

    8,143

    угловое ускорение

    ε1

    рад/с2

    вес звена 1

    G1

    Н

    87,534

    вес звена 3

    G3

    Н

    324,032

    вес звена 5

    G5

    Н

    472,522

    сила сопротивления движению

    FC

    Н

    4740

    Момент инерции первой группы звеньев

    кг·м2

    64,422


    3.3 Определение главных векторов сил инерции и главных моментов сил инерции


    Силы инерции рассчитывают для того, чтобы найти реакции в кинематических парах.

    1. главный момент сил инерции звена 1:

    Нм;

    главный вектор сил инерции звена 1:

    2. главный момент сил инерции звена 3:

    Нм;

    главный вектор сил инерции звена 3:

    3. главный вектор сил инерции звена 5:

    Н;












  • Случайные файлы

    Файл
    181246.rtf
    100404.rtf
    165598.rtf
    106344.rtf
    22299.rtf




    Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
    Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
    Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.