Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Структура и кинематика типовых механизмов. Методические указания
.pdf
41
а также другие величины
r0 =
; (5.2)
=
·
; (5.3)
=
·
, (5.4)
где А – межосевое расстояние,
L – длина коромысла,
Ψ – текущий угол положения коромысла,
Ψ0 – угол крайнего (нижнего) положения коромысла,
r0 – минимальный радиус кулачка.
Проведя подобные выкладки для кулачкового механизма с толкателем
(рис. 5.1,б), получим:
ri =
, (5.5)
=
, (5.6)
( )
0
−−=
iii
, (5.7)
r
0
=
, (5.8)
=
. (5.9)
где ri – текущее значение радиус-вектора, описывающего профиль кулачка;
r0 – минимальный радиус кулачка,
е – эксцентриситет,
S0 – координата нижнего положения толкателя,
Si – текущая координата толкателя,
α
i
– угол радиус-вектора профиля кулачка,
φ
i
– угол поворота кулачка,
δ
i
– угловая координата толкателя,
δ
0
– угловая поправка.
Используя формулы (5.1) – (5.9), можно получить табличные значения
функции ri = f(αi), определяющей профиль кулачка.
5.2. Описание прибора ТММ – 21
На основании 4 (рис. 5.3) установлен диск 1, имеющий возможность
вращаться относительно своей оси с помощью рукоятки 14. Угол поворота
диска отсчитывается по индексу 17. Поверх диска 1 накладывался круг из
чертежной бумаги, служащий заготовкой кулачка. Установленный в правой
части прибора корпус 6 с помощью рукояток 7 и 10 может перемещаться по
пазу соответственно в направлениях ОУ и ОХ. Перемещения отсчитываются в
направлении ОУ по шкале 8, в направлении ОХ – по шкале 11. На оси 13
корпуса 6 установлена направляющая 3, вращение которой осуществляется
42
рукояткой 12. Угол поворота направляющей 3 можно определять с помощью
сектора 5.
Рис. 5.3. Прибор ТММ-21
Вдоль паза направляющей 3 может перемещаться ползун 2, в котором
укреплена игла с пуговкой 15 и приспособление 16 для вычерчивания
окружности ролика.
Условно можно считать, что корпус 6 имитирует толкатель кулачкового
механизма, направляющая 3 – коромысло, а ползун 2 – ролик на толкателе или
коромысле.
5.3. Задания к лабораторной работе
а б
Рис. 5.4. Схемы кулачковых механизмов:
а - с коромыслом (тип А); б - с толкателем (тип Б).
43
Таблица 5.1
№ варианта
Тип А
Тип Б
Основные
параметры
Размах
коромысла
Основные
параметры
Максимальный
ход толкателя
А, мм
L, мм
Ψ
max
, град
S0, мм
е, мм
S
max
, мм
1
2
3
4
5
75
75
80
80
85
40
46
45
60
52
30
32
34
36
38
20
20
25
25
30
20
25
15
20
20
30
35
40
40
45
Примечание: для всех вариантов механизма с коромыслом (тип А) принимать
ψ
0
= 20°.
Таблица 5.2
Номер
варианта
Диаграмма ускорения
Тип
механизма
(Рис.
5.4)
Закон движения выходного звена
1
А
Ψ = Ψ0 + Ψ
max
·
Б
S = S0 + S
max
·
2
А
Ψ = Ψ0 +
·
Б
S = S0 +
·
3
А
Ψ = Ψ0 + 2Ψ
max
при 0 ≤ φ ≤
,
Ψ = Ψ0 - 2Ψ
max
при
< φ ≤
,
Б
S = S0 + 2S
max
при 0 ≤ φ ≤
,
S = S0 – 2S
max
при
< φ ≤
4
А
Ψ = Ψ0 + Ψ
max
·
Б
S = S0 + S
max
·
44
Таблица 5.3
№
вариан
та
φ1,
град
φ2,
град
φ
3
,
град
φ4,
град
№
вариан
та
φ
1
,
град
φ2,
град
φ
3
,
град
φ4,
град
1
100
60
100
100
5
100
80
100
80
2
120
100
120
20
6
120
60
120
60
3
100
120
100
40
7
120
40
120
80
4
120
80
120
40
8
100
40
100
120
5.3. Порядок выполнения работы и содержание протокола отчёта
1. Студент получает прибор ТММ-21 и шифр задания. Шифр задания
состоит из четырёх символов:
Первый символ – буквенное обозначение (А или Б) типа кулачкового
механизма (рис. 5.4);
Второй символ – номер варианта значений параметров кулачкового
механизма заданного типа (табл. 5.1);
Третий символ – номер варианта диаграммы ускорений и закона
движения выходного звена кулачкового механизма заданного типа (табл. 5.2);
Четвёртый символ - номер варианта значений фазовых углов
кулачкового механизма заданного типа (табл. 5.3);
Например, шифр А145 означает:
а) механизм типа А (с коромыслом)
б) параметры механизма: А = 75 мм, L = 40 мм, Ψ
max
= 30°, Ψ0 = 20°.
г) рисунок диаграммы ускорений соответствует 4-ой строке табл. 5.2,
закон движения выходного звена соответствует 4-ой строке типу А, то есть:
Ψ = Ψ0 + Ψ
max
·
д) фазовые углы: φ1 = 100°, φ
2
= 80°, φ
3
= 100°, φ4 = 80°.
Полученные в соответствии с шифром задания, исходные данные,
записываются в протокол отчёта.
2. По заданному закону движения вычисляют значения перемещений
толкателя (S) или коромысла (ψ) в функции угла поворота кулачка. Результаты
расчётов оформляют в виде табл. 5.4. Расчет делают только для участка
прямого хода через 10° угла поворота кулачка. При этом расчетная формула
разбивается по колонкам на части таким образом, чтобы каждой колонке
соответствовала одна вычислительная операция.
Для любого варианта закона движения выходного звена в первой
колонке таблицы записывают значения угла φ
i,
начиная от 0 заканчивая φ1
с интервалом 10°. Во второй колонке записывают значения отношения φi /
φ
1
, а в крайней – значения перемещения S или ψ.
В наименованиях третьей и последующей колонок рекомендуется
использовать номера колонок, для которых уже выполнены расчёты.
45
По результатам расчётов в крайней колонке таблицы для любого
варианта закона движения выходного звена значение в первой строке
должно получиться равным ψ0 (или S0), а в последней строке – ψ0 + ψ
max
(или S0 + S
max
).
Например, для обозначенного в п. 1 закона движения выходного звена и
значения фазового угла φ
1
, шапка табл. 5.4, первые две колонки, а также первая
и последняя строки будут выглядеть так:
Табл.5.4
φ
i
, град
φ
i
/ φ1
(2)2 (2)3
3·(3)
2·(4)
(5) - (6)
Ψ
max
·(7)
Ψ
0
+(8)
1
2 3 4 5 6 7 8
9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0
1,0
0
1,0
0
3,0
0
2,0
0
1,0
0
30
20
50
Примечание: наименование третьей колонки «(2)
2
» означает «результат
второй колонки в квадрате», наименование пятой колонки «3·(3)» означает «3
умножить на результат третьей колонки» и т.д.
3. По полученным в крайней колонке табличным данным вычерчивают
диаграмму перемещений выходного звена (толкателя или коромысла), а на
приборе ТММ-21 – профиль кулачка (см. п. 5.5). Диаграмма строится в
соответствии с примером, приведённым на рис. 5.2., при этом имеется в виду,
что для прямого и обратного хода перемещения выходного звена симметричны.
4. Вычисляют значения радиус-векторов и соответствующих им углов
профиля кулачка. Для механизма типа А радиус-векторы определяются с
помощью формул (5.1) – (5.2), а углы δi, δ0 - по их тригонометрическим
функциям, которые вычисляются по формулам (5.3) – (5.4). Для механизма
типа Б радиус-векторы определяются с помощью формул (5.5), (5.8), а углы δi,
δ
0
- по их тригонометрическим функциям, которые вычисляются по формулам
(5.6), (5.9). Для механизмов обоих типов угол профиля определяется с
помощью формулы (5.7).
Данные расчета заносятся в бланк. По этим данным также вычерчивают
профиль кулачка.
5. Один из профилей кулачка копируют на карандашную кальку и затем
накладывают на другой профиль. Совпадение обоих профилей указывает на
правильность выполненной работы.
46
Оформление протокола отчёта начинается с указания её номера, а также
названия и цели. Затем в протокол отчёта заносится шифр задания и
вычерчивается схема механизма (рис 5.4,а или рис 5.4,б). Далее в соответствии
с шифром задания записываются наименования и значения параметров (A, L,
Ψ
max
, Ψ0 или S0, е, S
max
), закон движения выходного звена, значения фазовых
углов (φ
1
, φ2, φ3, φ
4
) и схематично вычерчивается диаграмма ускорений. Затем в
соответствии с рекомендациями п.2 оформляются расчёты перемещений,
строится диаграмма по примеру, приведённому на рис 5.2. В заключение
оформляются расчёты радиус-векторов и соответствующих им углов профиля
кулачка.
К протоколу отчёта прилагаются вычерченные на приборе ТММ-21
профили кулачка.
5.5. Порядок вычерчивания профиля кулачка
Для механизма типа А. По шкале 8 (рис. 5.3) рукояткой 7 корпус 6
устанавливают на нуль. По шкале 11 рукояткой 10 устанавливают заданное
расстояние О
1О2
= А. По шкале направляющей 3 ползун 2 приводится в такое
положение, чтобы расстояние между осью вращения направляющей 3 и иглой
приспособления 16, установленной на ползун 2 был равен L. Диск 1 с
закрепленной на нем бумажной заготовкой устанавливают сначала на нулевое
деление, затем последовательно на исходные углы φ по индексу 17, а
направляющая (толкатель) 3 – на рассчитанные углы ψ по шкале 5.
В каждом положении нажимом на кнопку 15 игла опускается на
бумажную заготовку, а вращением рукоятки 9 очерчивается окружность
ролика. Кривая, проведенная на заготовке через центры, отмеченные наколом
иглы, будет теоретическим профилем кулачка. Внутренняя же огибающая к
окружностям роликов образует практический профиль кулачка.
Для механизма типа Б. Рукояткой 12 шкалу 5 устанавливают на нуль.
По шкале 8 рукояткой 7 корпус 6 вместе с толкателем (направляющей) 3
смещают на величину заданного эксцентриситета e. Рукояткой 10 корпус 6
перемещают вправо по шкале 11, при этом отсчет "12" по шкале направляющей
3 будет находиться точно над центром диска 1. После этого для каждого
значения угла поворота кулачка φ устанавливают величину перемещения
толкателя S по шкале направляющей 3, для чего ползун 2 устанавливают на
отсчет (120 – S) мм. Углы φ устанавливаются поворотом диска 1 (отсчет угла
поворота φ ведут по индексу 17). Для каждого значения угла φ и
соответствующего ему значения S с помощью кнопки 15 и рукоятки 9 на
заготовке диска 1 вычерчивают окружность ролика. Геометрическое место
центров роликов является теоретическим профилем кулачка, внутренняя же
огибающая к окружностям роликов образует практический профиль.
47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дорогов, О.В. Кинематический анализ и метрический синтез зубчатых
механизмов: метод. указания / О.В. Дорогов. Тверь: ТвГТУ, 2023. 36 с.
2. Дорогов, О.В. Структурный анализ и метрический синтез рычажных
механизмов: метод. указания / О.В. Дорогов. Тверь: ТвГТУ, 2022. 40 с.
3. Пузырёв, Н.М. Теория механизмов и машин: учеб. пособие/ Тверской гос.
техн. ун-т – Тверь: ТвГТУ, 2006. 120 с.
4. Теория механизмов и машин: учеб. пособие / М. А. Мерко, П. Н. Сильченко,
А. В. Колотов [и др.]. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. 199 с.
5. Теория механизмов и машин: (кинематика): метод. указания. к выполнению
лаб. работ для спец. 1201, 1701, 1504, 1705 / сост. Л.В. Родионов [и др.];
Тверской гос. техн. ун-т, Каф. ТММ и ДМ - Тверь: ТвГТУ, 1994. 28 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
α°
Порядок
0ʹ
10ʹ
20ʹ
30ʹ
40ʹ
50ʹ
15
0,00
61498
63611
65773
67985
70248
72561
16
0,0
07493
07735
07382
08234
08492
08756
17
0,0
09025
09299
09580
09866
10158
10456
18
0,0
10760
11071
11387
11709
12038
12273
19
0,0
12715
13063
13418
13799
14148
14523
20
0,0
14904
15293
15689
16092
16502
16920
21
0,0
17345
17777
18217
18665
19120
19583
22
0,0
20054
20533
21019
21514
22018
22829
23
0,0
23048
23577
24114
24660
25214
25778
24
0,0
26350
26931
27521
28121
28729
29348
25
0,0
29975
30613
31260
31917
32583
33260
26
0,0
33947
34644
35352
36069
36798
37537
27
0,0
38287
39047
39819
40602
41395
42201
28
0,0
43017
43845
44685
45537
46400
47276
29
0,0
48164
49064
49976
50901
51835
52778
30
0,0
53751
54728
55717
56720
57736
58765
31
0,0
59809
60865
61937
63022
64122
65236
32
0,0
66364
67507
68665
69838
71026
72230
33
0,0
73499
74684
75934
77200
78483
79781
34
0,0
81097
82428
83777
85142
86525
87925
35
0,0
89342
90777
92230
93701
95190
96698
36
0,
09822
09977
10133
10292
10452
10614
37
0,
10778
10944
11118
11283
11455
11630
38
0,
11806
11985
12165
12348
12534
12721
39
0,
12911
13102
13297
13493
13692
13893
40
0,
14097
14303
14511
14722
14936
15152
48
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………….
3
Лабораторная работа №1……………………………………………………....
4
Лабораторная работа №2………………………………………………………
14
Лабораторная работа №3………………………………………………………
29
Лабораторная работа №4………………………………………………………
34
Лабораторная работа №5………………………………………………………
38
Библиографический список…………………………………………………...
47
Приложение………………………………………………………………….......
47
Олег Викторович Дорогов
Структура и кинематика типовых механизмов
Методические указания к выполнению лабораторных работ
по теории механизмов и машин
Технический редактор Ю.Ф. Воробьева
Физ. печ. л. 3 Усл. печ. л. 2,79 Уч.-изд. л. 2,61
Редакционно-издательский центр
Тверского государственного технического университета
170026, г. Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]