МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Донбасский государственный технический Университет

Кафедра прикладной механики

Динамический анализ механизмов долбежного станка

Алчевск, 2006

Схема механизма и исходные данные

Механизмы долбежного станка

Долбежный станок предназначен для долбления пазов и внутренних канавок в отверстиях. Для движения ползуна с резцом используется шестизвенный кривошипно-кулисный механизм OALBCDEP с качающейся кулисой. Кривошип 2 получает вращательное движение от электродвигателя через клинно-ременную передачу и горизонтальный одноступенчатый редуктор с цилиндрическими колесами. Вращательное движение кривошипа преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 6 через качающуюся вокруг опоры С кулису 4 с камнем 3 и шатун 5. Ход ползуна Н выбирается в зависимости от длины обрабатываемой поверхности детали с учетом перебегов 0.05Н в начале и конце рабочего хода (см. диаграмму сил полезного сопротивления). Рабочий ход ползуна 6 совершается за больший промежуток времени, чем холостой ход, и соответствует большему углу поворота кривошипа.

Кинематический анализ и выбор электродвигателя

Планы положения мех – ма и силы полезного сопротивления

Выбрав масштаб построили 8–9 планов положений механизма при общем изображении стойки. Пусть ОА=35 мм, тогда

Сначала определили крайнее положение механизма перед рабочим ходом и начиная от него построили 6–8 планов положений механизма соответствующих положениям ведущего звена механизма. Определили 2-ое крайнее положение звеньев механизма и построили для него план механизма. Построили диаграмму усилий, действующее на исполнительное звено, и если необходимо, построили 2 плана положений соответствующие началу и концу действия сил полезного сопротивления.

Структурный анализ механизма

1. Выписываем кинематические пары определяя класс и вид

1–2 – вращ., 5 кл

2–3 – вращ., 5 кл

3–4 – поступ., 5 кл

4–1 – вращ., 5 кл

4–5 – вращ., 5 кл

5–6 – вращ., 5 кл

6–1 – поступ., 5 кл

2. Определяем степень подвижности

W=3n-2p₅ – p₄ =3*5–2*7=1

3. Строим структурную схему механизма

4. Определяем группы Ассура, определяем класс, порядок и вид

5–6 гр. Ассура, II класса, II порядка, с внешней поступательной парой

3–4 гр. Ассура, II класса, II порядка, с внутренней поступательной парой

1–2 механизм I класса

5. Определяем точки наслоения

I (1,2) – II (3,4) – III (5,6)

Весь механизм II класса.

Планы скоростей. Линейные скорости точек и угловые скорости звеньев

Построение плана скоростей

Скорость точки A постоянна и равна:

Выбираем масштаб плана скоростей. Пусть отрезок - изобр. скорость т.А на плане скоростей. Тогда масштаб плана скоростей будет:

Вектор p_vа направлен перпендикулярно ОА по направлению ω_2.

Рассмотрим группу Ассура 3–4 (внутренняя точка А₄) и запишем систему уравнений:

V_A4 = V_A+ V_A4А

V_A4 = V_С+ V_A4С

Систему решим графически. Рассмотрим первое уравнение системы: через точку a плана скоростей проводим прямую, параллельную звену BL (на этой прямой будет находиться V_A4А и точка A₄).
Решаем второе уравнение.V_С=0, т. к. точка С неподвижна, а значит вектор p_vс, изображающий скорость V_С =0 и точка С совпадает с p_v. Через полюс плана скоростей (точки с) проводим прямую перпендикулярную А₄C. При пересечении двух прямых получаем положение точки а_4.

Положение точек b, на плане скоростей определяем по теоремам подобия. Точка b будет находиться так:

Проведём окружность радиусом а₄b с центром в точке а₄ и радиусом cb с центром в точке c, пересечение их является точка b. Из полюса p_v проводим вектор в точку b.

Точка , будет находиться на отрезке bа₄, причём:

Точка d будет находиться на отрезке bc, причём:

Рассмотрим группу Ассура 5–6 (внутренняя точка Е) и запишем систему уравнений:

V_Е = V_D+ V_ED

V_E = V_P+ V_EP

Систему решим графически. Рассмотрим первое уравнение системы: через точку d плана скоростей проводим прямую (на этой прямой будет находиться V_ED и точка E).

Решаем второе уравнение.V_P=0, т. к. точка P неподвижна, а значит вектор p_v p, изображающий скорость V_P =0 и точка P совпадает с p_v. Через полюс плана скоростей (точки p) проводим прямую . При пересечении двух прямых получаем положение точки e(s₆)_.

Точка будет находиться на отрезке de(ds₆), причём:

Определим истинные значения линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма:

План скоростей рассмотрен для выделенного положения.

Аналогично строится планы скоростей для остальных положений механизма.

Результаты заносятся в таблицу скоростей точек и звеньев механизма.

Таблица 1 – Линейные скорости характерных точек и угловые скорости звеньев

Параметр	Значение в положении
	1	2	Основное	4	5	6	7	8	9
VА4, м/с	0	1.32	2.2	2.7	0.6	1.5	0	1.3	2.5
VB, м/с	0	0.5	0.7	0.8	0.6	0.4	0	0.6

1.1

V_{D, м/с}

0

1.1

1.6

1.9

1.3

1.

0

1.1

2.7

V_{E, м/с}

0

0.8

1.4

2

1.4

1.1

0

1.2

2.6

V_{S4, м/с}

0

0.7

1.2

1.2

0.9

0.7

0

0.7

1.8

V_{S5, м/с}

0

1

1.5

0.2

1.4

1.1

0

1.1

2.6

V_L,м/с

0

1.7

2.6

2.9

2.1

1.7

0

1.8

4.1

V_A4A,м/с

0

2.8

2.3

0.4

1.4

1.8

0

2.8

1.2

V_A4C,м/с

0

1.3

2.2

2.7

0.6

1.5

0

1.3

2.5

V_ED,м/с

0

0.4

0.5

0.4

0.3

0.3

0

0.3

0.2

V_EP,м/с

0

0.8

1.4

2

1.4

1.1

0

1.2

2.6

ω_4, с^-1

0

0.2

0.3

0.4

0.1

0.2

0

0.2

0.5

ω_5,с^-1

0

1

1.1

0.8

0.7

0.6

0

0.6

0.4

5. Построение диаграммы приведенного момента сил сопротивления

Определение точки приложения и направление уравновешивающей силы (приведенной силы)

Для определения полюса зацепления в зубчатой передаче, принять радиус делительной окружности ведомого колеса 2 .

Выделить более четкими линиями один из планов механизма на рабочем ходу (где действует сила полезного сопротивления), но не крайние положения. Для этого положения пронумеровать звенья и обозначить кинематические пары и центры масс звеньев. Нумерацию планов положений начать с крайнего положения перед рабочим ходом.

Определяем радиус делительной окружности ведомого колеса

Принимаем r₂=0,09 м, используя масштаб , определим масштаб на плане механизма:

На плане механизма находится точка полюса зацепления (т. р₀), а также направ-ление уравновешивающей силы (приведенной силы и ее точки приложения т. В₂)

Используя теорему подобия находим положения и скорость т. В₂ на планах скоростей в каждом положении:

Пара- метры	Положения
	1	2	Основное	4	5	6	7	8	9
pvb2мм	50	50	50	50	50	50	50	50	50
ab2мм	105	110	106	82	46	38	17	22	55
VB2 м/с	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2	2.2

Определение силы полезного сопротивления по диаграмме сил и силы тяжести звеньев в каждом положении и прикладывание его к механизму

Определяем силы тяжести:

Значение сил полезного сопротивления и сил тяжести звеньев во всех положениях механизма одинаковы, кроме 1-ого и 7-ого, где F=0

Силы проставляются только в выделенном положении.

Согласно теоремы Жуковского «О жестком рычаге», перенести все силы из плана механизма на план скоростей повернув их на 90⁰ в том числе .

Взять сумму моментов всех сил относительно p_v и найти величину, направление .

Уравновешивающий момент:

Поскольку приведенная сила сопротивления и приведенный момент сопротивления то имеем значения приведенных моментов сил сопротивления. Каждый момент заносим в таблицу

Таблица 3 – Приведенные значения моментов сил полезного сопротивления

Положения	1	2	Основное	4	5	6	7	8	9
, кНм	0	19,5	31,4	46	33	25,9	0	15,9	10

По значениям в таблице строим график на миллиметровке.

Определение мощности электродвигателя и разбивка передаточного отношения по ступеням. Определив для каждого положения строим график изменения приведенного момента сил сопротивления от функции угла поворота звена приведения по оси абсцисс, масштаб равен:

Имея зависимость определяем требуемую мощность электродвигателя, для этого находим работу сил сопротивления:

,

где S – площадь, мм₂

Тогда работа движущих сил:

,

где A_g – полезная работа механизма,

Средняя мощность движущих сил:

Требуемая мощность электродвигателя: ,

где

КПД зубчатой передачи, - цилиндрическая передача

- КПД ременной передачи,

- КПД одной пары подшипников качения,

количество пар подшипников качения

По ГОСТ 19523–81 выбираем , причем , согласно выбираем синхронную частоту вращения , процент скольжения S. Соответственно выбрали:

=0,55 кВт, =1500 об/мин, S=7,3%

Определяем номинальное число оборотов электродвигателя:

Определяем передаточное число, общее:

где - передаточное число редуктора, выбираем по ГОСТ 2185–66

Up – передаточное число ременной передачи

радиус делительной окружности шестерни

Построение диаграммы изменения кинетической энергии

Имея диаграмму сил сопротивления графически проинтегрируем ее методом хорд и получим график работы сил сопротивления . Масштаб графика получим вычисляя по формуле:

,

где масштаб

масштаб оси

Н – полюсное расстояние при графическом интегрировании, мм

Приведенный момент движения сил для промышленных установок принимаем постоянным в течение всего цикла установившегося режима. Учитывая то обстоятельство, что за полный цикл установившегося движения работа движущих сил равна работе сил сопротивления. Соединяем 1-ую и последнюю точки в диаграмме прямой линией. Указанная прямая в положительной области представляет собой диаграмму работ движущих сил . Вычитая из ординат диаграммы соответствующие ординаты диаграммы и откладывая разность на соответствующей ординате получаем диаграмму изменения (приращения) кинетической энергии механизма

Определение истинной скорости движения звена приведения

Построение диаграммы приведенного момента инерции по уровню:

Определяем значения приведенного момента инерции в каждом положении:

Результат заносим в таблицу.

Таблица 4 – Значения приведенных моментов инерции

Положение	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,15 0,25 0,43 0,52 0,39 0,3 0,15 0,32 0,86 По полученным значениям строим график изменения приведенного момента инерции от функции угла поворота звена приведения . Масштаб Построение диаграммы «Энергия – масса» (кривой Виттенбауэра) и зависимости Исключив из графиков и аргумент φ получим функциональную зависимость изменения приращения к кинетической энергии от приведенного момента инерции - диаграмму Виттенбауэра. Кинетическая энергия механизма в любой момент времени можно представить в виде суммы кинетической энергии механизма в начальный момент времени и разности работ сил движущих Ag и сил сопротивления Aс за время соответствующее повороту звена приведения на угол φ, т.е. Переносим начало координат графика на расстояние соответствующее значению кинетической энергии . В этом случае диаграмма Виттенбауэра отнесенная к новой системе координат, представляет кривую изменения кинетической энергии всего механизма функции приведенного момента инерции Истинная скорость звена приведения в данном его положении: (1) Взяв на кривой произвольно выбрав точку с координатами (х, у) и определив значение: После подстановки в формулу (1) получим: (2) Полученные данные заносим в таблицу. Таблица 5-Значения истинной скорости движения звена приведения Положение 1 2 3 4 5 6 7 8 9 По значениям таблицы строим диаграмму изменения истинной скорости движения звена приведения . Из нового начала координат т. О1 касательно к диаграмме проводим Лучи и находим лучи , тогда по формуле (2) находим ,. Угловые Скорости звена приведения: 1. Реферат Проблемы экологии. Возможные пути их решения. 2. Реферат Лекции по философии 3. Реферат Wicksell On Classical Theories Essay Research Paper 4. Реферат Синергетика и право 5. Реферат на тему Heart Of Darkness Essay Research Paper The 2 6. Реферат Почвенный покров Украины 7. Реферат на тему Aristotle Courage War And The Bible Essay 8. Диплом на тему Производство труб 9. Реферат на тему Об оценке динамических конкурентных преимуществ банка 10. Реферат История отечественного государства и права 6 Bukvasha Правила Контакты