ТММ 4 СЕМЕСТР КУРСАЧ / Проектирование механизмов
.pdf
Кинематическая схема № 41
tц – время рабочего цикла; Qпс – сила полезного
сопротивления (действует только во время рабочего хода ползуна
5).
Соотношения |
для масс и |
|
моментов инерции звеньев |
||
m2 =10 m5 ; |
m3 = 5m5 ; |
|
m4 =12 m5 ; |
|
|
JS2 = 3 JS3 ; |
JS4 |
= 4 JS3 . |
Примечание – При подборе длин звеньев учесть соотношения
OA = OC / (3.75...3.80); |
AS2 = (0.65...0.70) BA; |
CS3 = (0.35...0.40) BC ; |
AD = (0.35...0.40) AB ; |
DS4 = (0.35...0.45) DE. |
|
Подбором размеров AB и BC обеспечить выполнение условий: AB = BC ; среднее за цикл значение угла ABC должно быть
равно γm ±1о. При подборе размера DE обеспечить получение угла давления шатуна 4 на ползун 5 не более 35°.
Исходные данные
Вариант |
tц, с |
a, м |
b, м |
γm |
e, м |
EF, м |
Qпс , Н |
m5 , кг |
JS3 , кг м2 |
0 |
0.50 |
0.25 |
0.65 |
° |
0.00 |
0.045 |
5000 |
9.00 |
0.30 |
80 |
|
||||||||
1 |
0.50 |
0.25 |
0.70 |
° |
0.05 |
0.035 |
4500 |
10.00 |
0.25 |
85 |
|
||||||||
2 |
0.50 |
0.25 |
0.55 |
° |
0.08 |
0.055 |
4000 |
11.00 |
0.35 |
95 |
|
||||||||
3 |
0.40 |
0.20 |
0.60 |
° |
0.00 |
0.060 |
5000 |
12.00 |
0.25 |
80 |
|
||||||||
4 |
0.40 |
0.35 |
0.65 |
° |
-0.05 |
0.065 |
4000 |
13.00 |
0.40 |
85 |
|
||||||||
5 |
0.40 |
0.30 |
0.70 |
° |
-0.08 |
0.040 |
5000 |
13.00 |
0.30 |
95 |
|
||||||||
6 |
0.40 |
0.25 |
0.75 |
° |
0.08 |
0.045 |
5500 |
12.00 |
0.25 |
85 |
|
||||||||
7 |
0.50 |
0.35 |
0.75 |
° |
0.00 |
0.055 |
4000 |
11.00 |
0.35 |
95 |
|
||||||||
8 |
0.50 |
0.30 |
0.80 |
° |
-0.05 |
0.050 |
4000 |
10.00 |
0.25 |
80 |
|
||||||||
9 |
0.50 |
0.25 |
0.75 |
° |
-0.08 |
0.060 |
4500 |
9.00 |
0.40 |
85 |
|
60
Кинематическая схема № 42
tц – время рабочего цикла;
Qпс – сила полезного сопротивления (действует только во время
рабочего хода ползуна 5).
Соотношения для масс и моментов инерции звеньев m2 =12 m5 ; m3 =10 m5 ; m4 =8 m5 ; JS2 = 3 JS4 ; JS3 = 2 JS4 .
Примечание – При подборе длин звеньев учесть соотношения
AS2 = (0.30...0.35) AB ; |
AD = (0.25...0.30) AB; |
CS3 = (0.40...0.45) BC ; |
DS4 = (0.35...0.45) DE . |
Размеры OC и OA подобрать так, чтобы угол передачи ABC в
течение цикла изменялся в пределах 55°...110°.
При подборе размера DE обеспечить получение угла давления шатуна 4 на ползун 5 не более 30°.
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|||
Вариант |
tц , с |
AB, м |
BC, м |
e, м |
EF, м |
Qпс , Н |
m5 , кг |
JS4 , кг м2 |
0 |
0.50 |
0.70 |
0.65 |
0.05 |
0.045 |
5000 |
9.00 |
0.30 |
1 |
0.50 |
0.75 |
0.65 |
-0.05 |
0.035 |
4500 |
10.00 |
0.25 |
2 |
0.50 |
0.80 |
0.75 |
0.06 |
0.055 |
4000 |
11.00 |
0.35 |
3 |
0.40 |
0.70 |
0.60 |
-0.07 |
0.030 |
5000 |
12.00 |
0.25 |
4 |
0.40 |
0.80 |
0.76 |
0.08 |
0.035 |
4000 |
13.00 |
0.40 |
5 |
0.40 |
0.80 |
0.70 |
-0.05 |
0.040 |
5000 |
13.00 |
0.30 |
6 |
0.40 |
0.72 |
0.65 |
0.04 |
0.045 |
5500 |
12.00 |
0.25 |
7 |
0.50 |
0.85 |
0.75 |
-0.04 |
0.035 |
4000 |
11.00 |
0.35 |
8 |
0.50 |
0.65 |
0.60 |
0.05 |
0.050 |
4000 |
10.00 |
0.25 |
9 |
0.50 |
0.75 |
0.65 |
-0.04 |
0.040 |
4500 |
9.00 |
0.40 |
61
Кинематическая схема № 43
tц – время рабочего цикла
механизма; ψ – угол качания кулисы 5;
Tпс – момент полезного
сопротивления (действует только во время рабочего хода кулисы).
Соотношения для |
масс и |
|
моментов инерции звеньев |
||
m2 =10 m4 ; |
m3 = 8m4 ; |
m5 =10 m4 ; |
JS2 = 9 JS4 ; |
JS3 =8 JS4 ; |
JS5 =10 JS4 . |
Примечание – При подборе длин звеньев учесть соотношения
OA = OC / (3.65...3.75) ; |
AD = (1.25...1.35)OA; |
AS2 = (0.35...0.40) AB ; |
CS3 = (0.30...0.35) BC ; |
ES5 = (0.80...0.85) (DE)min . |
|
Подбором размеров AB = BC обеспечить получение средней за время цикла величины угла передачи ABC равной γm ±1o.
Межосевое расстояние OE выбрать так, чтобы обеспечить получение заданного угла качания кулисы ψ с точностью ±2°.
Исходные данные
Вариант |
tц, с |
ψ |
a, м |
b, м |
γm |
BAD |
Tпс , Н м |
m4 , кг |
JS4 , кг м2 |
0 |
0.53 |
35° |
0.90 |
0.25 |
100° |
55° |
800 |
7.50 |
0.30 |
1 |
0.54 |
35° |
0.95 |
0.18 |
95° |
60° |
850 |
8.00 |
0.25 |
2 |
0.55 |
35° |
1.00 |
0.20 |
90° |
65° |
900 |
9.00 |
0.35 |
3 |
0.42 |
36° |
1.05 |
0.22 |
98° |
70° |
800 |
6.00 |
0.25 |
4 |
0.43 |
37° |
0.90 |
0.25 |
96° |
75° |
850 |
8.00 |
0.40 |
5 |
0.44 |
38° |
0.95 |
0.25 |
100° |
55° |
900 |
7.00 |
0.30 |
6 |
0.45 |
40° |
0.90 |
0.18 |
95° |
60° |
800 |
8.50 |
0.25 |
7 |
0.53 |
39° |
0.95 |
0.20 |
90° |
65° |
850 |
9.00 |
0.35 |
8 |
0.54 |
38° |
1.00 |
0.22 |
98° |
70° |
900 |
6.00 |
0.25 |
9 |
0.55 |
37° |
1.05 |
0.25 |
96° |
75° |
950 |
8.00 |
0.40 |
62
Кинематическая схема № 44
H – величина хода штока 5;
Kv – коэффициент изменения
средней скорости хода штока:
Kv = ϕр / ϕx ,
где ϕр иϕх – углы поворота кривошипа
OA за время рабочего и холостого ходов штока соответственно;
tц – время рабочего цикла
механизма;
Qпс – сила полезного сопротивления
(действует только во время рабочего хода штока).
Соотношения для масс и моментов инерции звеньев
m3 = m2 ; |
m4 =12m2 ; |
m5 =10 m2 ; |
JS3 = JS2 ; |
JS4 =12 JS2 . |
|
Примечание – При подборе длин звеньев учесть соотношения
OB +OA = (0.80...0.85) b ; |
CS4 |
= (0.60...0.65) (BC) . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|||
Вариант |
tц, с |
H, м |
Kv |
Qпс , Н |
m2 , кг |
|
Js2 , кг м2 |
DE |
0 |
0.50 |
0.30 |
1.8 |
5000 |
9.00 |
|
0.30 |
0.03 |
1 |
0.50 |
0.40 |
1.9 |
4500 |
10.00 |
|
0.25 |
0.04 |
2 |
0.50 |
0.50 |
2.0 |
4000 |
11.00 |
|
0.15 |
0.05 |
3 |
0.40 |
0.30 |
2.1 |
5000 |
12.00 |
|
0.25 |
0.03 |
4 |
0.40 |
0.40 |
2.2 |
4000 |
13.00 |
|
0.40 |
0.04 |
5 |
0.40 |
0.50 |
1.8 |
5000 |
13.00 |
|
0.30 |
0.05 |
6 |
0.40 |
0.30 |
1.9 |
5500 |
12.00 |
|
0.25 |
0.03 |
7 |
0.50 |
0.40 |
2.0 |
4000 |
11.00 |
|
0.15 |
0.04 |
8 |
0.50 |
0.50 |
2.1 |
4000 |
10.00 |
|
0.25 |
0.03 |
9 |
0.50 |
0.30 |
2.2 |
4500 |
9.00 |
|
0.40 |
0.04 |
63
3.СИНТЕЗ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
3.1.Исходные данные для проектирования кулачковых механизмов:
-кинематическая схема и некоторые геометрические и кинематические параметры (таблицы 3.1 - 3.4);
-фазовые углы поворота кулачка (таблица 3.5);
-закон движения толкателя (таблица 3.6).
Закон движения толкателя – это периодическая зависимость вида s = s(ϕ) для механизмов по схемам а и в, или ψ = ψ(ϕ) – для
механизмов по схемам б и г; здесь s и ψ – линейное или, соответственно, угловое перемещение толкателя из нижнего крайнего положения в текущее, ϕ – угол поворота кулачка за время этого перемещения.
Как правило, законы движения толкателя задают не в виде
функций |
s = s(ϕ) или |
ψ = ψ(ϕ) , а в |
виде зависимостей аналогов |
||||||
ускорений толкателя по углу поворота кулачка, т.е. |
|||||||||
a = |
d 2s |
= a (ϕ) ; |
ε |
|
= |
d 2ψ |
= ε |
|
(ϕ); |
dϕ2 |
|
dϕ2 |
|
||||||
ϕ |
ϕ |
|
ϕ |
|
|
ϕ |
|
||
на разных фазах движения эти законы могут быть разными.
Для каждого конкретного варианта исходных данных консультант задает закон движения толкателя в виде последовательности из четырех цифр, каждая из которых является одним из номеров ячеек таблицы 3.6.
Пример: для механизма с коромысловым толкателем (схема б или г) обозначение закона движения 1365 (рис. 3.1) показывает, что модуль аналога углового ускорения толкателя |εϕ| изменяется в
течение цикла движения механизма следующим образом: 1 – при ускоренном подъеме |εϕ| = const; 3 – при замедленном подъеме |εϕ|
линейно убывает; 6 – при ускоренном опускании |εϕ| изменяется по закону полуволны синусоиды; 5 – при замедленном опускании |εϕ| убывает по закону косинуса.
64
Рисунок 3.1
3.2. Содержание работы
3.2.1Рассчитать паpаметpы диагpамм движения толкателя, вывести (если это необходимо для построения диаграмм) их уравнения и вычертить диаграммы.
3.2.2Выбрать паpаметpы, необходимые для получения механизма наименьших pазмеpов (линейные pазмеpы, выбираемые проектировщиком, округлить до кратных 5 мм).
3.2.3Вычертить теоретический (для механизма с роликовым толкателем) и действительный профили кулачка. Диаметр ролика
назначить в пределах dp = (0.3...0.5)rminт , но не менее 20 мм.
3.2.4 Вычертить диаграмму углов давления для механизма с роликовым толкателем или диаграмму радиусов кривизны профиля кулачка для механизма с плоским толкателем.
Примечание: в задании по этому разделу исходные данные шифруются в виде кода
в - 3 - 08 - 2163,
что означает:
в– обозначение схемы механизма;
3 – вариант исходных данных (колонка таблицы 3.1– 3.4 в соответствии с заданной схемой механизма);
08 – сочетение фазовых углов (строка таблицы 3.5); 2163 – обозначение закона движения (номера ячеек таблицы 3.6).
65
Таблица 3.1. Механизм с движущимся поступательно роликовым толкателем
|
|
|
При построении профиля кулачка должны |
||||||||||||||||
|
|
быть приняты во внимание заданные в таблице |
|||||||||||||||||
|
|
направление угловой скорости ωк, а также |
|||||||||||||||||
|
|
величина и направление эксцентриситета e; если |
|||||||||||||||||
|
|
величина |
e |
не |
задана, |
проектировщик |
|||||||||||||
|
|
согласовывает ее выбор с выбором значения |
|||||||||||||||||
|
|
теоретического |
минимального радиуса |
rт |
|
так, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
|
|
|
|
|
|
чтобы получить кулачок наименьших размеров. |
|
||||||||||||||||
|
|
|
Примечание |
|
– |
На |
|
схеме |
|
показаны |
|||||||||
Схема а |
|
положительные |
направления |
угловой |
скорости |
||||||||||||||
|
|
кулачка ωк |
и эксцентриситета e. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Наименование параметра |
|
|
Варианты исходных данных |
|
|||||||||||||||
|
0 |
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
|
8 |
|
9 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Ход толкателя H, мм |
|
40 |
42 |
45 |
47 |
50 |
40 |
42 |
45 |
47 |
50 |
||||||||
Эксцентриситет e, мм |
|
10 |
|
-8 |
- |
|
0 |
- |
|
0 |
8 |
- |
-10 |
-8 |
|||||
Направление вращения кулачка |
+ |
|
– |
+ |
|
– |
+ |
|
– |
+ |
– |
|
+ |
|
– |
||||
Наибольшие |
при подъеме αпmax |
30 |
35 |
30 |
35 |
30 |
35 |
30 |
35 |
30 |
35 |
||||||||
углы давления, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
градусы |
|
|
|
40 |
45 |
40 |
45 |
40 |
45 |
40 |
45 |
40 |
45 |
||||||
опусканииαomax |
|||||||||||||||||||
Таблица 3.2. Механизм с коромысловым роликовым толкателем |
|||||||||||||||||||
|
|
|
При построении профиля кулачка считать |
||||||||||||||||
|
|
|
заданным |
направление |
|
угловой |
скорости |
||||||||||||
|
|
|
кулачка ωк. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из двух величин a и L одна задана, а другая |
||||||||||||||||
|
|
|
определяется |
(наряду |
|
с |
теоретическим |
||||||||||||
|
|
|
минимальным |
радиусом |
r т |
) |
из |
условия |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
минимизации размеров механизма. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Примечание – На схеме показано |
||||||||||||||||
Схема б |
|
|
положительное направление угловой |
скорости |
|||||||||||||||
|
|
ωк кулачка. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание таблицы 3.2
Наименование параметра |
|
|
|
Варианты исходных данных |
|
|||||||||||||||
|
|
0 |
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Ход толкателя ψ, градусы |
|
|
28 |
32 |
36 |
28 |
32 |
36 |
28 |
32 |
36 |
30 |
||||||||
Длина коромысла L, мм |
|
|
130 |
|
– |
135 |
|
|
– |
140 |
||||||||||
Межосевое расстояние a, мм |
|
|
– |
140 |
|
– |
|
145 |
– |
|
||||||||||
Направление вращения кулачка |
|
+ |
|
– |
+ |
|
– |
+ |
|
– |
|
+ |
|
– |
+ |
|
– |
|||
Наибольшие |
при подъеме |
αпmax |
|
30 |
35 |
30 |
35 |
30 |
35 |
30 |
35 |
30 |
35 |
|||||||
углы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при опускании |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
давления, |
|
40 |
45 |
40 |
45 |
40 |
45 |
40 |
45 |
40 |
45 |
|||||||||
о |
|
|
||||||||||||||||||
градусы |
αmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.3. Механизм с движущимся |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
поступательно плоским толкателем |
||||||||||||||||
|
|
При построении профиля кулачка учесть |
||||||||||||||||||
|
|
направление и величину эксцентриситета e, |
||||||||||||||||||
|
|
угла передачи γ, а также направление угловой |
||||||||||||||||||
|
|
скорости ωк. Рассчитать рабочую длину |
||||||||||||||||||
|
|
тарелки |
и |
|
определить размеры bл и bп с |
|||||||||||||||
|
|
запасом для каждого около 10 мм. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Если значение e не задано, его нужно |
||||||||||||||||||
|
|
подобрать так, чтобы точка крепления тарелки |
||||||||||||||||||
|
|
к штоку располагалась примерно посередине ее |
||||||||||||||||||
Схема в |
|
рабочей длины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Примечание |
|
– |
|
на |
схеме |
|
|
показаны |
|||||||||||
|
|
положительные направления угловой скорости |
||||||||||||||||||
|
|
кулачка ωк и эксцентриситета e. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Наименование параметра |
|
|
|
Варианты исходных данных |
|
|||||||||||||||
|
|
0 |
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Ход толкателя H, мм |
|
|
40 |
42 |
45 |
47 |
50 |
40 |
42 |
45 |
47 |
50 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Эксцентриситет e, мм |
|
|
10 |
- 8 |
– |
|
0 |
– |
|
8 |
10 |
|
0 |
– |
|
– |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Угол передачи γ, градусы |
|
|
90 |
70 |
110 |
|
90 |
110 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Направление вращения кулачка |
|
+ |
|
– |
+ |
|
– |
+ |
|
– |
|
+ |
|
– |
+ |
|
– |
|||
67
Таблица 3.4. Механизм с коромысловым плоским толкателем
При построении профиля кулачка учесть направление и величину эксцентриситета e, а также направление угловой скорости ωк .
Из двух величин a и rmin одна задана, а
другая определяется из условия минимизации размеров механизма.
Каждый из размеров Lmax и Lmin назначить с запасом около 10 мм в сторону увеличения активной длины
коромысла.
Схема г Примечание – на схеме показаны положительные направления угловой скорости кулачка ωк и эксцентриситета e.
Наименование параметра |
|
Варианты исходных данных |
|
|||||||||||||
|
0 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
8 |
|
9 |
ψ |
20 |
|
32 |
25 |
|
30 |
|
18 |
|
28 |
22 |
|
25 |
20 |
|
28 |
Ход толкателя , градусы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Межосевое расстояние a, мм |
150 |
|
– |
|
140 |
|
– |
150 |
||||||||
Минимальный радиус rmin , мм |
|
– |
55 |
|
|
– |
50 |
– |
|
|||||||
Эксцентриситет e, мм |
|
- 8 |
|
|
0 |
|
|
10 |
|
|
8 |
|
|
|||
Направление вращения кулачка |
+ |
|
– |
+ |
|
– |
|
+ |
|
– |
+ |
|
– |
+ |
|
– |
68
Таблица 3.5. Фазовые углы поворота кулачка
|
№№ |
ϕуп |
ϕрп |
ϕзп |
ϕвп |
ϕуо |
ϕро |
ϕзо |
|
вариантов |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
01 |
80 |
30 |
60 |
70 |
20 |
50 |
|
|
02 |
60 |
30 |
80 |
30 |
60 |
20 |
50 |
|
03 |
80 |
30 |
80 |
30 |
40 |
20 |
50 |
|
04 |
80 |
20 |
70 |
20 |
70 |
30 |
50 |
|
05 |
70 |
20 |
80 |
20 |
50 |
30 |
70 |
06 |
80 |
20 |
80 |
20 |
55 |
20 |
65 |
|
07 |
90 |
30 |
50 |
30 |
65 |
20 |
55 |
|
08 |
50 |
30 |
90 |
30 |
50 |
30 |
60 |
|
09 |
90 |
30 |
90 |
30 |
40 |
15 |
45 |
|
10 |
90 |
20 |
50 |
20 |
65 |
15 |
50 |
|
11 |
50 |
20 |
90 |
20 |
70 |
20 |
50 |
|
12 |
90 |
20 |
90 |
20 |
60 |
20 |
40 |
|
13 |
80 |
0 |
60 |
20 |
40 |
20 |
60 |
|
14 |
60 |
0 |
80 |
30 |
45 |
20 |
55 |
|
15 |
80 |
0 |
80 |
40 |
50 |
20 |
60 |
|
16 |
80 |
0 |
70 |
20 |
60 |
20 |
50 |
|
17 |
70 |
20 |
80 |
30 |
60 |
0 |
60 |
|
18 |
80 |
20 |
80 |
40 |
70 |
0 |
50 |
|
19 |
90 |
20 |
50 |
20 |
50 |
0 |
70 |
|
20 |
50 |
0 |
90 |
30 |
65 |
0 |
55 |
|
21 |
90 |
0 |
90 |
40 |
55 |
0 |
65 |
|
22 |
90 |
0 |
50 |
20 |
50 |
30 |
50 |
|
23 |
50 |
0 |
90 |
30 |
50 |
20 |
50 |
|
24 |
90 |
0 |
90 |
40 |
50 |
0 |
50 |
|
25 |
80 |
30 |
60 |
20 |
50 |
20 |
70 |
|
69