Записка курсовой 126 А (kc_rename.126a)

Посмотреть архив целиком

29




РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


к курсовому проекту на тему :


Проектирование и исследование

механизмов упаковочного автомата

Задание 126A


Вовa - Lamer !




Студент (__________)Группа РК6-52


Руководитель проекта (Тимофеев Г.А.)














1997 г.










Реферат


Расчетно-пояснительная записка состоит из 28 страниц, 12 рисунков, 7 таблиц.

Расчетно-пояснительная записка содержит динамический расчет механической системы упаковочного автомата с учетом заданного коэффициента неравномерности вращения кривошипа . Расчет включает определение закона движения основного механизма, силовой расчет основного механизма, расчет и исследование зубчатой передачи и планетарного механизма, расчет кулачкового механизма.































Содержание


1. Техническое задание ........................................................... cтр. 4

1.1. Назначение, функциональная схема, принцип работы. cтр. 4

  1. Исходные данные ............................................................ cтр. 5

2. Проектирование основного рычажного механизма и

определение его закона движения..........................стр. 8

2.1. Определение размеров основного рычажного

механизма................................................................................стр.8

2.2. Силы и моменты, действующие на механизм.............. стр. 9

2.3. Выбор динамической модели механизма........................ стр. 10

2.4. Метод приведения сил и моментов................................ стр. 10

2.5. Метод приведения масс и моментов инерции............... стр. 11

2.6. Определение передаточных функций скоростей.......... стр.12

2.7. Приведение сил и моментов........................................... стр.13

2.8. Приведение масс и моментов инерции............................стр. 14

2.9. Построение графика суммарного работы А.............стр. 14

2.10. Построение графиков кинетической энергии............стр. 15

  1. Нахождение необходимого момента инерции

маховых масс...........................................................................стр.16

  1. Определение момента инерции и размеров

дополнительной маховой массы (маховика).........................стр.17

2.13.Выбор электродвигателя...............................................стр.17

2.14. Построение графика угловой скорости.......................стр.18

  1. Определение фактического коэффициента

неравномерно­сти вращения кривошипа................................стр.17

3.силовой расчет механизма......................................................стр.18

3.1. Исходные данные...............................................................стр.18

3.2. Определение ускорений центров масс и

угловых ускорений....................................................................стр.18

3.3. Определение главных векторов сил инерции..............стр.19

3.4. Определение усилий в кинематических парах.............стр.20

4. Проектирование зубчатой передачи......................................стр.22

4.1. Исходные данные................................................................стр.22

4.2. Последовательность расчета зубчатой передачи....стр.22

  1. Выбор коэффициента смещения x1 с учетом

качественных показателей работы зубчатой передачи....стр.24

5. Проектирование планетарного редуктора...........................стр.24

5.1. Исходные данные................................................................стр.25

5.2. Некоторые особенности расчета заданной схемы........стр.25

5.3. Условия , которым должны удовлетворять

зубья колес................................................................................стр.25

5.4. Выбор чисел зубьев планетарного редуктора...............стр.25

6. Проектирование кулачкового механизма...............................стр.26

6.1. Исходные данные.................................................................стр.26

6.2. Построение кинематической диаграммы и

расчет масштабов построения.............................................стр.26

6.3. Получение начального радиуса кулачка..............................стр.26

6.4. Построение центрового и конструктивного

профилей кулачка.......................................................................стр.27

  1. Построение графика изменения угла давления..............стр.27

7. Заключение......................................................................................стр.27

8. Список литературы.......................................................................стр.28

9. Приложение 1..................................................................................стр.29

10. Приложение 2.................................................................................стр.30















































1. Техническое задание




1.1. Назначение, функциональная схема,

принцип работы


Автомат предназначен для горизонтального и вертикального перемещений упакованных изделий в автоматизированном технологическом комплексе . Коленчатый вал 1 (рис. 1а,б) приводится в движение от электродвигателя 13 через муфту 14, планетарный редуктор 15, прямозубую зубчатую передачу (число зубьев колес Z16,Z17) и цепную передачу 7, передаточное число которой равно единице. На коленчатом валу 1 установлен маховик 18. Рычажный механизм шестизвенный кулисный механизм, предназначенный для горизонтального перемещения изделия И, состоит из кривошипа (коленчатого вала) 1, шатуна (кулисного камня) 2, кулисы 3, шатуна 4 и ползуна 5. При рабочем ходе механизма преодолевается сила трения F5Т между ползуном 5, перемещающим изделие И, и направляющими стойки 6. Во время вспомогательного хода (в. x.) ползуна 5 происходит вертикальное перемещение изделия И при помощи ползуна 12 на величину HL . Ползун 12 через шатун 11 связан с толкателем 10 кулачкового механизма, с из кулачка

8 и роликового толкателя 10. Допускаемый угол давления в кулачковом механизме [q]=30O . Закон изменения ускорения толкателя в зависимости от угла поворота кулачка показан на рис.1в.




Примечания. 1. Центр масс кулисы 3 расположен в середине ее длины.

2. Угол рабочего профиля кулачка dр=fр<fв.х .

  1. Принять ход толкателя кулачкового механизма hF=HL ,

угол дальнего стояния fд.с.=10O.


Рис. 1а


Рис. 1, в






Рис. 1б


1.2. Исходные данные


Таблица 1



Наименование величины

Обозначение

Значение


величины

единицы


Ход ползуна 5


Н5


м


0.55

Ход ползуна 12


НL


м


0.055

Коэффициент неравномерности вращения кривошипа 1



d


-


1/25

Коэффициент изменения средней скорости ползуна 5


KV


-


1,50

Относительное смещение e направляющей ползуна 5 к длине кривошипа 1


Le=e/l1


-


1,20

Отношение длины шатуна 4 к длине кулисы 3

L43=l4/l3

-

0,30

Длина ползуна 5 в долях от его хода

l5=l5/H5



-

3,0


Длина ползуна 12 в долях от его хода

L12=l12/H

-

2.0

Масса единицы длины ползуна 5

Ml5

Кг/м

15

Масса единицы длины

ползуна 3

Ml13

Кг/м

5

Масса единицы длины

ползуна 12

Ml12

Кг/м

10

Масса изделия

MИ

кг

25

Коэффициент трения в направляющих ползуна 5

FТ56

-

0,25

Момент инерции кривошипа 1 (коленчатого вала)


J


кг·м2


0,060

Угловая координата криво­шипа (для силового расчета механизма)


1


град.


90

Число зубьев колес

Z16

-

10


Z17

-

15

Модуль колес

m

мм

5

Передаточное отношение планетарного редуктора

U

-

66

Длина толкателя FM кулачкового механизма

lFM

м

0,38


















2. Проектирование основного рычажного механизма и определение его закона движения





2.1. Определение размеров основного

рычажного механизма


Размеры основного рычажного механизма определяем графически. В качестве исходных данных имеем коэффици­ент изменения средней скорости коромысла, длину коро­мысла, угол наименьшего наклона коромысла к горизонтали (30=150+750=900).


,











Рис. 3



2.2. Силы действующие на механизм

GИ = mИ g = 245 H - сила тяжести изделия;

G3 = m3 g = 43.61 H - сила тяжести кулисы;

G5 = m5 g = 242.2 H - сила тяжести ползуна;

За цикл сила трения принимает два значения :

В
о время рабочего хода появляется дополнительное трение между изделием и звеном 6, а во время вспомогательного он отсутствует
:











2.3. Выбор динамической модели механизма

В качестве звена приведения выбираем кривошип 1 (рис 5.).

Р
ис. 5

Мпр. - суммарный приведенный момент - параметр ди­намической модели, который является эквивалентом задан­ной нагрузки, приложенной к механизму;

Jпр. - суммарный приведенный момент инерции - является эквивалентом всей инерционности механизма;

2.4. Метод приведения сил и моментов


Таким образом, все фактические силы и моменты заменяем М пр., приложенным к динамической модели. Эта замена не должна нарушить законы движения механизма. В основу приведения сил и моментов должно быть положено условие равенства элементарных работ каждой силы на возможном перемещении точки ее приложения или момента на возможном угловом перемещении звена, на которое он действует, работе Мiпр. , приложенного к модели на угло­вом перемещении модели:


(3)

(4)

Проводя приведение действующих сил и моментов по формулам (3) и (4) получаем следующие выражения:

= 0 ( так как точка S1 совпадает с точ­кой А и лежит на оси вращения кривошипа - =0);


,

Приведенные моменты от сил тяжести малы по сравнению с моментом от силы трения, следовательно ими можно пренебречь.

(5)


2.5. Метод приведения масс и моментов инерции


Приведенным моментом инерции называется параметр динамической модели, кинетическая энергия которой равна кинетической энергии реально движущихся звеньев. Сум­марный приведенный момент инерции механизма Jпр. пред­ставляет собой сумму приведенных моментов инерции всех подвижных звеньев механизма.

JПР. = JЗК ПР. + J2 ПР.+J3ПР. + JМ ПР.


Выделяют моменты инерции первой и второй группы:


JПР. = JI ПР. + JII ПР. :


JI ПР. = J1 ПР. + JМ ПР. - сумма приведенных моментов инерции звеньев, связанных со звеном приведения посто­янным передаточным отношением

JII ПР. = J2ПР. + J3 ПР. - сумма приведенных моментов инерции звеньев, связанных со звеном приведения пере­менным передаточным отношением

Для отдельно взятого звена:


;


Для звеньев заданного механизма имеем:


(6)

Таким образом видим, что для приведения сил, момен­тов, масс и моментов инерции необходимо определить сле­дующие передаточные функции скоростей Vqi и передаточные отношения угловых скоростей ui1: VqEx,u31.


2.6. Определение передаточных

функций скоростей



Передаточные функции скоростей находим с помощью программы TMM_KP.EXE. Результаты расчета представлены в таблице 4.


Таблица 2 Таблица 3





2.7. Приведение сил и моментов.


Используя формулы (5) производим приведение сил и моментов. Результаты расчета приведены в таблице 5.


Таблица 5

N

Mс

1

-24,200950

2

-16,218464

3

-3,945255

3'

0,000000

4

-9,251180

5

-18,863489

6

-23,846066

7

-25,645136

8

-24,180992

9

-18,827535

10

-8,878714

10'

0,000000

11

-3,766396

12

-16,287279

13

-24,200950


Используя равенство получаем значение и строим его график:

Мдпр.= 15.3 Н·м


Рис. 6

Для получения суммарного приведенного момента М пр. опускаем ось * графика Мпр() на величину.


2.8. Приведение масс и моментов инерции


Используя формулы (6) производим приведение момен­тов инерции. Результаты приведены в таблице 6.

Для подсчета приведенных моментов инерции я применял свою программу на языке программирования С++ , ее распечатка приведена в приложении 1.

Таблица 6

I5[1]=3.943346 scaleI5[1]=236.600757

I5[2]=1.771004 scaleI5[2]=106.260237

I5[3]=0.104797 scaleI5[3]=6.287839

I5[4]=0.142595 scaleI5[4]=8.555705

I5[5]=0.592863 scaleI5[5]=35.571783

I5[6]=0.947423 scaleI5[6]=56.845362

I5[7]=1.095772 scaleI5[7]=65.746341

I5[8]=0.974223 scaleI5[8]=58.453402

I5[9]=0.590605 scaleI5[9]=35.436309

I5[10]=0.131344 scaleI5[10]=7.880644

I5[11]=0.095511 scaleI5[11]=5.730643

I5[12]=1.786065 scaleI5[12]=107.163876


I3[1]=0.236347 scaleI3[1]=14.180849

I3[2]=0.111365 scaleI3[2]=6.681916

I3[3]=0.006603 scaleI3[3]=0.396180

I3[4]=0.008993 scaleI3[4]=0.539572

I3[5]=0.037378 scaleI3[5]=2.242701

I3[6]=0.058443 scaleI3[6]=3.506602

I3[7]=0.065675 scaleI3[7]=3.940521

I3[8]=0.058443 scaleI3[8]=3.506571

I3[9]=0.037378 scaleI3[9]=2.242676

I3[10]=0.008992 scaleI3[10]=0.539535

I3[11]=0.006604 scaleI3[11]=0.396233

I3[12]=0.111370 scaleI3[12]=6.682176


Суммарный приведенный момент инерции второй группы складывается из приведенных моментов второго и третьего звеньев. Однако, так как значи­тельно меньше .


2.9. Построение графика суммарной работы А


Суммарная работа А() всех сил равна работе Mпр.():

График А() строим методом графического интегрирования графика M(). Для проверки используем равенство нулю А за цикл установившегося движения.



2.10. Построение графиков

кинетической энергии


Т - Тнач

Т=

При установившемся законе движения происходит изме­нение угловой скорости в пределах от 1наим до 1наиб. В этом случае характеристики закона движения :

- средняя угловая скорость

- коэффициент неравномерности движения механизма

Анач=Т===

;


Принимая Тнач и пренебрегая слагаемыми , и