Добавил:

mgtu22 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский государственный технический университет им. H.Э.Баумана

Предмет:

Теория механизмов и машин

Файл:

5 семестр / 10 вариант / рпз

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

03.01.2023

Размер:

2.07 Mб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

	Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
	высшего образования
	«Московский государственный технический университет
	имени Н.Э. Баумана
	(национальный исследовательский университет)»
	(МГТУ им. Н.Э. Баумана)


ФАКУЛЬТЕТ	РОБОТОТЕХНИКА И КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
КАФЕДРА	ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

НА ТЕМУ:

«Проектирование и исследование механизмов машинного агрегата,

предназначенного для калибровки труб на конической оправке в калибрах переменного сечения»

Студент	_________________
(Группа)	(Подпись, дата)	(И.О.Фамилия)
Руководитель курсовой работы	_________________
	(Подпись, дата)	(И.О.Фамилия)
Консультант	_________________
	(Подпись, дата)	(И.О.Фамилия)

г.

Содержание.

Содержание.........................................................................................................................	2
1.Техническое задание.......................................................................................................	4
1.1.Исходные данные...............................................................................................	7
2. Определение и исследование закона движения механизма…………....................	8
2.1.Определение линейных размеров кривошипно-ползунного
механизма...................................................................................................................	8
2.2. Определение передаточных функций и отношений.....................................	9
2.3. Определение приведенных моментов инерции второй
группы звеньев..................................................................................................	10
2.4. Определение приведенного момента от сил сопротивления, движущих сил
и суммарного приведённого момента…………………………….......................11
2.5. Построение графика суммарной работы........................................................	12
2.6. Определение полной кинетической энергии всего механизма....................	12
2.7. Определение кинетической энергии звеньев второй группы......................	12
2.8. Определение кинетической энергии звеньев первой группы.......................	13
2.9. Определение необходимого момента инерции маховых масс.....................	13

2.10. Определение момента инерции дополнительной маховой массы (маховика)……………………………………………………….………....14

2.11. Построение графика угловой скорости........................................................	15
3.Силовой расчет основного механизма.........................................................................	16
3.1. Построение плана скоростей...........................................................................	17
3.2. Построение плана ускорений..........................................................................	17
3.3. Определение главных векторов сил инерции и главных
моментов сил инерции...............................................................................	18
3.4. Силовой расчет.……......…..........................................	……………….…...18
3.5. Сравнение полученных результатов.........................................................	20
4. Расчёт зубчатой передачи и планетарного редуктора...............................................	20
4.1. Расчёт цилиндрической зубчатой передачи..................................................	20
2

4.1.1. Станочное зацепление...............................................................................	23
4.1.2. Зубчатая передача......................................................................................	25
4.2. Проектирование планетарного зубчатого механизма...................................	26
4.3. Проверка графическим способом правильности
передаточного отношения планетарного редуктора...................................	28
5. Проектирование кулачкового механизма.………………….……………..................29
5.1. Определение закона движения кулачкового механизма.….........................	29
5.2. Определение основных размеров кулачкового механизма…......................	29
5.3. Построение профиля кулачка...............................................………..	…........30
5.4. Построение графика изменения угла давления……………………….……30
Заключение........................................................................................................................	31
Литература.........................................................................................................................	32

1.Техническое задание

Механизм машинного агрегата, изображённый на рис. 1, предназначается для калибровки труб на конической оправке в калибрах переменного сечения.

Обжатие трубы производится не непрерывно по всей ее длине, а на отдельных ее участках. Этот режим осуществляется основным механизмом стана – механизмом рабочей клети.

Рис. 1. Общий вид механизмов машинного агрегата.

Механизм рабочей клети представляет собой сдвоенный кривошипно-

ползунный механизм(ОАВ, ОА В ). Роль кривошипов 1,1 (ОА и ОА ) выполняют зубчатые колеса z5 и z5 , на которых размещены пальцы кривошипов А и А .

Рабочая клеть 3, соединенная с зубчатыми колесами z5 и z5 двумя шатунами 2,

2 , перемещается возвратно-поступательно на катках 8 по специальным рельсам

9, установленным в станине. Валы рабочей клетки 6, 6 связаны между собой двумя парами одинаковых зубчатых колёс z6, z7 и z6 , z7 . На концах нижнего валка имеются еще два одинаковых зубчатых колеса z8 и z8 , находящихся в

зацеплении с неподвижными рейками 7, 7 .

Передача движения от электродвигателя 4 к механизму рабочей клети осуществляется непрерывно через муфту-маховик 5, планетарный редуктор 20,

зубчатые передачи (z4, z5), (z4 , z5 ).Таким образом, периодичность режима работы достигается возвратно-поступательным движением рабочей клети вдоль трубы при неподвижном заднем ее конце, закрепленном в патроне 11. При этом валки имеют дополнительно принудительное, строго согласованное с положением рабочей клети, возвратно-вращательное движение от неподвижных реек. Валки снабжены калибровочнымисекторами переменного профиля. При вращении валков их секторы образуют калибр переменного сечения, диаметр которого плавно уменьшается от начального до требуемого размера трубы. В

процессе прокатки секторы валков охватывают трубу своей калибровочной поверхностью и, перекатываясь по ней, обжимают и раскатывают ее подобно скалке.

При движении клети вперед совершается обжатие, а при обратном движении выглаживаниетрубы. Вблизи крайних положений рабочей клети калибры валков не соприкасаются с прокатываемой трубой. Это время используется для подачи трубы на прокатку следующего участкаи для поворота трубы и оправки. Поворот трубы необходим для равномерного ее обжатия и совершается за каждый ход клети примерно на 60°. Поворот оправки обеспечивает более равномерный ее износ. Последовательность операции подачи, прокатки и поворота трубы показанана циклограмме (рис. 2).

Рис.2 Циклограмма работы механизмов машинного агрегата.

Механизмы подачи и поворота трубы и оправки приводятся в движение

посредством кулачкового механизма. Кулачок 13 этого механизма получает

непрерывное вращение от электродвигателя 4 через планетарный редуктор 20, зубчатую передачу z9, z10 и коническую передачу 12 с i=1. Вращательное движение кулачка преобразуется через упорные ролики 14 в прерывистое возвратно-поступательное движение каретки толкателя 15.

Механизм поворота трубы и оправки состоит из рычажной системы звеньев

DEFK, зубчатой передачи и обгонной муфты 17, с помощью которых приводится в одностороннее вращательное движение вал 16, а следовательно, и патроны 10, 11 вместе с трубой. Передний и задний патроны связаны между собой четырьмя одинаковыми зубчатыми коническими передачамис i=1.

Механизм подачи трубы состоит из винта 18, связанного с передним патроном

10, и, гайки,получающей одностороннее вращательное движение от кулачкового механизма через рычажную систему DEMNPRS, зубчатые передачи и обгонную муфту 19.

Рисунок 3. Диаграмма усилий Pc , действующих на клеть по линии прокатки.

Рисунок 4. Закон изменения ускорения каретки толкателя и кулачкового механизма.

1.1.Исходные данные

№			Наименование параметра		Обозначение						Размерность		Числовые
№			Наименование параметра		Обозначение						Размерность		значения
													значения
1			Средняя скорость движения рабочей клети			Vcp						м/c	0,98
2		Число двойных ходов клети в минуту (равное						KX				—	45
2			числу оборотов кривошипа)					KX				—	45
			числу оборотов кривошипа)

3		Отношение длины шатуна к длине кривошипа										—	8
3		Отношение длины шатуна к длине кривошипа										—	8

								С
			Отношение расстояния от точки А до центра
4			Отношение расстояния от точки А до центра				2					—	0,5
4			тяжести шатуна к длине шатуна									—	0,5
			тяжести шатуна к длине шатуна
								С
5			Координата центра тяжести рабочей клети									м	0,5
							3
6			Внеосность кривошипно-ползунного					e				м	0,3
6			механизма					e				м	0,3
			механизма
7			Вес кривошипного вала и шестерен z5 и z5’				G1					кгс	100
8			Весшатуна		G2,G2’							кгс	150
9			Вес рабочей клети				G3					кгс	1500
			Силы сопротивления, действующие на клеть
10			полинии прокатки		FC ПР.Х
10			при обжиме трубы (прямой ход)									кгс	2500
			при обжиме трубы (прямой ход)									кгс	2500
			при выглаживании трубы (обратный ход)		FC ОБР.Х							кгс	1870
12			Момент инерции шатуна относительно оси,						, ′		кгмсек2		3,5
			проходящей через его центр тяжести		2					2
			проходящей через его центр тяжести
			Момент инерции кривошипного вала и								кгмсек2
13			зубчатых								кгмсек2		0,50
			колес z5 и z5’ относительно оси вала		10
			колес z5 и z5’ относительно оси вала
			Момент инерции планетарного редуктора и			редпр
14		зубчатых колес z9, z4, z4 , приведенный к валу				редпр					кгмсек2		0,030
			двигателя
15			Маховой момент ротора электродвигателя		2							кгм2	2,7
										д
16			Частота вращения вала электродвигателя					n			об/мин		800
17			Коэффициент неравномерности вращения					δ				—	1/10
17			кривошипного вала					δ				—	1/10
			кривошипного вала
			Угловая координата кривошипа для силового
	18		Угловая координата кривошипа для силового					φ1				град		30
	18			расчета				φ1				град		30
				расчета
19			Числа зубьев колес		z4, z9							—	10
19			Числа зубьев колес		z5, z10							—	20
					z5, z10							—	20
20			Угол рабочего профиля кулачка			δраб						град	50
21			Ход каретки толкателя					hD				м	0,040
22			Максимально допустимый угол давления в		доп							град	30
22			кулачковом механизме		доп							град	30
			кулачковом механизме
23			Модуль зубчатых колес z4, z5					m				мм	12
24			Угол наклона линии зуба колес z4, z5					β				град	0
25			Число сателлитов в планетарном редукторе					К				—	3
			Параметры исходного контура реечного					α				град	20
26			Параметры исходного контура реечного									—	0,8
26
			инструмента
			инструмента									—	0,3

2. Определение и исследование закона движения механизма

2.1.Определение линейных размеров кривошипно-ползунного

механизма

Исходные данные:

Средняя скорость ползуна: Vcp = 0,98 м/c;

Число двойных ходов клети в минуту (равное числу оборотов кривошипа): n=45об/мин;

Отношение длины шатуна 2 к длине кривошипа 1: λ1 = l2/l1 = lBC/lAB = 8; Относительная длина шатуна: λ2 = lBS2/lBC = 0,5;

Решение:

Заменяем реальный механизм одномассовой динамической моделью. В качестве начального звена выберем кривошип. К звену модели приложен суммарный приведенный момент МΣпр.

Разбиваем угол поворота начального звена на 12 равных интервалов по 30○.

n1=45об/мин=45/60 =0,75 c-1 - частота вращения кривошипа tц=1/ n1 -время полного цикла работы механизма

hB=	Vср Ц	=	Vср	=	0.98	= 0,65 м
			2 1		2 0,75
2

Так как внеосностью механизма пренебрегаем по условию, то hB=2l1 => l1= hB/2=0,65/2=0,327 м

Из условия l2=8l1 => l2=8*0,327=2,616 м

Положение центра масс шатуна: lBS2=0,5* lBC=2,616*0,5=1,308 м

Чертим на листе схему механизма с масштабом µL = 200 мм/м. С учётом масштаба:l1=65,4 м

l2=523,2 м

lBS2=261,6 м

2.2. Определение передаточных функций и отношений

Аналоги скоростей определим графическим методом из плана возможных скоростей, построенного без масштаба, для произвольной угловой скорости начального звена.

Задаём произвольный отрезок PVa и находим модуль аналога скорости точки В по формуле:

= l

Pva

, где

− угловая скорость начального звена, P

, P -

1 P

отрезки, изображающие скорости А и В (см. приведённый в качестве примера рис.4)

Проведя из PV к середине (т.к. lBS2/lBC = 0,5) отрезка ab вектор PVS2 находим значение

Pvs22 = l1 Pv

Для построения графика аналога скоростей выбираем:

мм

= 155 м

мм

= 155 −

мм

= 24 рад


	21 =		2	=	А			1	– передаточное отношение
	21 =			=					– передаточное отношение
		1			А			2
φ,	0○		30○				60○			90○	120○	150○	180○	210○	240○	270○	300○	330○	360○
град	0○		30○				60○			90○	120○	150○	180○	210○	240○	270○	300○	330○	360○
град

В	0,038	0,178				0,284				0,327	0,282	0,149	0,038	0,214	0,32	0,327	0,246	0,112	0,038
	0,038	0,178				0,284				0,327	0,282	0,149	0,038	0,214	0,32	0,327	0,246	0,112	0,038

	0,164	0,222				0,295				0,327	0,294	0,211	0,164	0,236	0,312	0,327	0,277	0,198	0,164
	0,164	0,222				0,295				0,327	0,294	0,211	0,164	0,236	0,312	0,327	0,277	0,198	0,164

	0,126	0,108				0,063				0	-0,063	-0,108	-0,126	-0,109	-0,064	0	0,064	0,11	0,126
	0,126	0,108				0,063				0	-0,063	-0,108	-0,126	-0,109	-0,064	0	0,064	0,11	0,126

2.3. Определение приведенных моментов инерции второй

группы звеньев

Определим приведенные моменты инерции второй группы звеньев, в которую входят шатун и ползун.

Запишем условие равенства кинетических энергий (Тпр = Т) для звеньев в зависимости от характера их движения.

Для звена движущегося поступательно: пр					2
	=	(		)	= 2
	=	(		)	= 2
			1
			1

Для звена вращающегося вокруг неподвижной оси k:

пр					2
	=	(		)	= 2
	=	(		)	= 2
			1
			1

Приведенный момент инерции второго звена, совершающего плоскопараллельное движение:

2пр = 2прпост + 2првр = 2 ∙ 22 + 2 ∙ 22

Приведенный момент инерции третьего звена, совершающего поступательное движение:

пр = 3 ∙ 2

Приведенный момент инерции для второй группы звеньев:

	пр = пр		+ пр		+ пр
		2 пост		2 вр	3

φ,	0○	30○		60○		90○	120○	150○	180○	210○	240○	270○	300○	330○	360○
град	0○	30○		60○		90○	120○	150○	180○	210○	240○	270○	300○	330○	360○
град

2прпост	4,06	7,37		13,05		16,01	12,96	6,65	4,06	8,35	14,64	16,01	11,47	5,85	4,06

2првр	0,55	0,41		0,14		0	0,14	0,41	0,55	0,42	0,14	0	0,14	0,42	0,55

пр	2,14	47,61		120,96		160,07	119,14	33,09	2,14	68,89	153,86	160,07	90,43	18,94	2,14
3

пр	6,75	55,39		134,15		176,07	132,24	40,15	6,75	77,66	168,65	176,07	102,04	25,22	6,75

Для построения графика приведённых моментов инерции выбираем:

Для пр	,	пр, пр:				Для 3пр:
2 пост		3
		= 0,55			мм
		= 0,55
				кг м2
				кг м2
			= 24		мм


					рад
					рад	10
						10

мм

= 63 кг м2

мм

= 17 рад

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>