ЗАДАНИЕ

к курсовому проектированию по ТММ

1. Тема проекта "Разработать основы технического предложения на металлорежущий станок"

2. Исходные данные к проекту:

2.1. Назначение станка - обработка наружных поверхностей деталей строганием.

2.2. Производительность - Пр = 48 двойных ход.резца/мин.

2.3. Геометрия обрабатываемой поверхности - по эскизу.

ab a Длина детали l = 0.6 м

Ширина h = 0.085 м

Размеры: a = 0.15 м

l b = 0.20 м

2.4 Обобщенные механические параметры обрабатываемой детали и рабочего органа – резца (усилие резания Fр = 2.0 кН).

2.5 Режимы обработки:

а) средняя скорость резания Vр = 52.5 м/нин.

б) поперечная подача Δh = 0.0012 м.

2.6 Описание аналогов:

а)/Под ред. Девойно Г.Н. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин - Мн.: Вышэйшая школа, 1986. стр. 237-238

б) Левитский Н.И. и др. Методуказания по ТММ для студентов заочников." М.; Высшая школа I989, тема3

в) Ачеркан Н.С. и др. Металлорежущие станки М.:

Машиностроение, 1965, стр.196-202.

3. Содержание расчетно-пояснительной записки:

Введение.

3.1 Технико-экономическое обоснование выбора схемы машины.

3.1.1. Выбор и описание прототипа.

3.1.2. Обоснование выбора структуры.

3.1.3. Расчёт циклового энергопотребления.

3.2. Кинематический расчёт параметров схемы

3.2.1. Расчет привода.

3.2.1.1. выбор приводного электродвигателя

3.2.1.2. кинематический синтез зубчатой передачи

3.2.2. Выбор и синтез несущего механизма.

3.2.2.1. Выбор схемы несущего механизма.

3.2.2.2. Метрический синтез схемы несущего механизма.

3.2.3. Метрический синтез вспомогательных механизмов.

3.3. Динамический расчёт схемы:

3.3.1. Определение масс и собственных моментов инерции звеньев.

3.3.2. Расчет приведенных моментов инерции звеньев и механизмов.

3.3.3 Определение приведённого момента инерции машины.

3.3.4. Оценка расхода материалов и энергии при запуске.

3.4. Исследование параметров движения машины.

3.4.1. Анализ закона изменения обобщенной координаты.

3.4.2. Кинетостатический расчёт механизмов.

3.4.3. Уточнение к.п.д.

3.5. Разработка рекомендаций (краткие выводы и результаты).

3.6. Список использованных литературных источников.

4. Перечень графического материала:

4.1. ЛИСТ I (формат А1). Разработка схемы машинного агрегата:

4.1.1. План характерных положений несущего и вспомогательного механизмов;

4.1.2. Кинематическая схема;

4.1.3. Циклограмма совместной работы механизмов;

4.1.4. Определение основных размеров и профиля кулачка;

4.1.5. Диаграмма сил и работ;

4.1.6. Диаграмма энергомасс;

4.1.7. Окончательная блок схема.

4.2. ЛИСТ 2 (формат А1). Исследование схемы машинного агрегата:

4.2.1. Построение диаграммы изменения обобщенной координаты;

4.2.2. Построение плана ускорений;

4.2.3. Определение реакций в кинематических парах.

5. Приложения:

Приложения 1.1. - Работа калькулятора в режиме «Программирование»;

Приложения 1.2 - Программы расчёта, поиска и синтеза кинематических характеристик механизмов;

Приложения 2 - Таблицы выбора оптимальных по углу давления четырехзвенных шарнирных механизмов с задаваемым углом перекрытия

Приложения 3 – Чертеж 1-2.

Введение.

Проектирование – важнейшая составная часть подготовки студента профессии инженера-механика. Оно начинается в курсе ТММ, проводится в каждом семестре и заканчивается в дипломном проекте; на промышленных предприятиях оно является неотъемлемой частью работ по подготовке к совершенствованию нового производства. Назначение и краткое описание работы механизмов долбежного станка. Долбежный станок предназначен для долбления внутренних канавок и пазов в отверстиях деталей, а также для строгания вертикально расположенных поверхностей. Основными узлами станка являются: станина, ползун с резцовой головкой, стол, механизм привода и механизм подачи Резание металла осуществляется резцом, закрепленным в резцовой головке, при его возвратно-поступательном движении в вертикальном направлении. Для движения резца используется шестизвенный кривошипно-кулисный механизм с вращающейся кулисой, состоящий из кривошипа, камня, кулисы, шатуна и ползуна. Ход ползуна Н выбирается в зависимости от длины обрабатываемой поверхности (1д) с учетом перебегов Ln,в начале и конце рабочего хода. Средняя скорость резания Vрез (средняя скорость поступательного движения ползуна при рабочем ходе) обеспечивается при помощи привода, состоящего из электродвигателя, ременной передачи, зубчатой передачи и кривошипно-кулисного механизма. Число двойных ходов ползуна в минуту, равное числу оборотов кривошипа (n₁об/мин), определяют по заданной производительности. Дисковый кулачок, сидящий на одном валу с кривошипом, осуществляет поворот храпового колеса, приводящего в движение механизм поперечной подачи стола. При проектировании кулачкового механизма необходимо обеспечить заданный закон изменения ускорения толкателя :и осуществить подачу во время верхнего перебега резца (в конце холостого и в начале рабочего ходов), в соответствии с циклограммой. В долбежном станке отсутствует планетарный редуктор, проектирование которого провести по дополнительному заданию. Предлагаемое пособие позволяет курсовое проектирование по ТММ осуществлять в рамках первого этапа ЕСКД – этапа «разработки технического предложения», а задание на проектирование включает наиболее общие критерии работы машин (производительность, скорость процесса обработки и т.п.).

. ТЕХНИНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СХЕМЫ ДОЛБЁЖНОГО СТАНКА С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ КУЛИСОЙ.

.. Проведение литературных и патентных исследований. Описание прототипа.

Прототип - известное техническое решение со свойствами, близкими к заданным. В процессе проектирования машины он служит своеобразным ориентиром для получения решения с требуемыми свойствами. Цели проектирования достигают обоснованным изменением параметров выбранного прототипа.

Изучая рекомендованную и другую литературу, составляем схему долбёжного станка с вращающейся кулисой , которую далее рассматриваем в качестве прототипа.

Долбежный станок предназначен для долбления внутренних канавок и пазов в отверстиях деталей, а также для строгания вертикально расположенных поверхностей. Основными узлами станка являются: станина, ползун с резцовой головкой, стол, механизм привода и механизм подачи Резание металла осуществляется резцом, закрепленным в резцовой головке, при его возвратно-поступательном движении в вертикальном направлении. Для движения резца используется шестизвенный кривошипно-кулисный механизм с вращающейся кулисой, состоящий из кривошипа, камня, кулисы, шатуна и ползуна. Ход ползуна Н выбирается в зависимости от длины обрабатываемой поверхности (1д) с учетом перебегов Ln,в начале и конце рабочего хода.

В результате получаем предварительную блок-схему станка, которую далее принимаем за основу,

Рис 5. Предварительная блок-схема долбёжного станка с вращающейся кулисой.

1. Двигатель

2. Ременная передача

3. Механизм несущий

4. Работающий орган

5. Механизм поперечной передачи

6.Деталь

1.3. Оценки энергопотребления проектируемого поперечно-строгального станка.^

Рассматриваемый долбёжный станок относится к технологическим машинам и основной расход энергии приходится на установившееся движение.^

Энергопотребление - важнейший показатель работы машин, определяющий как стоимость обработки изделий, так и целесообразность выполнения проекта без изменения условий технического задания. Поэтому подлежит всестороннему анализу на этапе разработки технического предложения.

За один полный цикл установившегося движения работа двигателя () расходуется на преодоление сил полезного () и вредного () сопротивлений:

поскольку работа других сил - потенциальных (веса, упругости) и сил инерции за цикл установившегося движения равна нулю.

Работу сил трения () учитываем с помощью к.п.д. (). Тогда за цикл

Работу полезных сил () определяем, интегрируя график полезных сил:

Построив график полезных сил в функции перемещения рабочего звена (резца) (см. приложение 2), находим площадь, охватываемую этим графиком, и эту площадь приравниваем работе полезных сил:

= (2а + в)= (2 0.15 + 0.20)2 =1кДж

Передаточный механизм от вала двигателя 1 к рабочему органу – резцу 4 включает зубчатый 2 и несущий рычажный 3 механизмы. Поэтому его к.п.д.

где и - цикловые к.п.д. зубчатого и рычажного механизмов.

Предполагая, что зубчатый механизм будет включать планетарную и простую компенсирующую передачу, его к.п.д. ориентировочно оцениваем как (/2 / стр.322-333):

Предполагая далее, что рычажный механизм будет шестизвенным (как у станка-прототипа), цикловой его к.п.д. в первом приближении оцениваем как:^

Тогда искомый к.п.д. передаточного механизма:

и работа двигателя за цикл движения составит:

Для полной обработки детали требуется

цикл

При этом затраты энергии на обработку одной детали составляют

= ·k^* = 1.76·60^-2·71 = 0.0347 кВт·час,

а потребление ее из сети достигает

где - к.п.д. современных асинхронных электродвигателей

Полученное значение Q^* обсуждается с руководителем проекта и используется при составлении планов выпуска изделий в пределах лимитов, выделяемых предприятию на энергию.

ОПРЕДЕЛЕНИЁ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ПОПЕРЕЧНО-СТРОГАЛЬНОГО СТАНКА

2.1. Расчет привода

Привод служит источником механических движений звеньев станка, причем эти движения должны находиться в полном соответствии с заданной производительностью.

Считаем, что цикл обработки (один двойной ход резца) будет соответствовать кинематическому циклу, т.е. одному обороту кривошипа несущего механизма. Тогда частоту вращения кривошипа можем определять как:

n_КР = Пр = 48 мин ^–1,

а продолжительность цикла:

сек/дв.ход резца, т.е.цикл.

При этом цикловая мощность приводного двигателя не должна быть менее чем

кВт

По этой мощности и величине n_кр производим синтез элементов привода долбёжного станка.

2... Выбор электродвигателя и вида понижающей передачи.

Из каталога электродвигателей европейской серии ИР (/4/стр. 50), либо серии 4А (/5/ 24-31 и /6/ 132-134) выписываем в табл. 2.. параметры электродвигателей с ближайшей большей мощностью по сравнению с N_ДВ=1.408кВт. Для серии 4А:

Таблица 2.1.

Марка эл. двигателя	Ном. мощн. кВт	Частота вращения вала Мин –1		Отношение к номинальному моменту		Масса двиг. mД кг.	Маховой момент ротора МрDp2 кгм2	Передаточное отношение редуктора UПЕР
	NНОМ	Синх-ронная NC	Номи-нальная nНОМ	Пускового МП	Крити- ческого
4А80А2У3 4А80В4У3 4А90L6У3 4А100L8У3	1.5 1.5 1.5 1.5	3000 1500 1000 750	2850 1415 935 600	2.0 2.0 2.0 1.8	2.2 2.0 2.2 2.2	17.5 20 28.7 42	0.0073 0.0133 0.0294 0.0521	59.375 29.47 19.47 15.6

Чтобы получить частоту вращения n_кр = 48 мин ^-1, в каждом из этих случаев привод должен содержать понижающую передачу с передаточным отношением

рассчитанные по этой формуле значения занесены в табл. 2.1.

Из всех известных передач с постоянным передаточным отношением наименьшими габаритами, весом и наибольшим к.п.д. обладают зубчатые передачи и прежде всего планетарные механизмы.

Однорядный планетарный механизм (/I/ 40) имеет преимущественное использование (/7/ I03 - 104). Однако он позволяет получить передаточное отношение не более девяти.

Другая применяемая в силовых передачах схема обеспечивает расширение диапазона передаточных отношений (до 15) и имеет меньшие габариты по диаметру, однако по оси передачи размеры получается большими и стоимость изготовления такого редуктора - выше (/7/ I03-104).

Передаточное отношение простой одноступенчатой зубчатой передачи с прямыми зубьями обычно не превышает четырех (/5/ стр. 31).

Исходя из этих соображений, производим разбивку общего передаточного отношения (табл. 2.2):

Таблица 2.2.

№ п/п	Общее передат. отношение зубчатой передачи	Передаточные отношения по ступеням
		Основной вариант		Дополн6ительный вариант
		Ι ступень	ΙΙ ступень	Ι ступень	ΙΙ ступень
1 2 3 4	59.375 29.47 19.47 15.6	59.375 7.3 4.5 4.5	- 4 4.5 3.55	59.375 5.6 19.47 4	- 5 - 4

Анализируя данные таблиц 2.1. и 2.2., приходим к выводу, что по основным параметрам (простота и вес конструкции, пусковые характеристики двигателя, к.п.д. - по мере роста передаточных чисел он уменьшается), для нашего случая оптимальным является привод двигателем марки 4А80В4УЗ с основным вариантом редуктора, с двумя ступенями зубчатых механизмов: на первой ступени применяем рядовую планетарную передачу, на второй - простую одноступенчатую зубчатую передачу, позволяющую доводить передаточное отношение привода до требуемой величины.

Дополнительный вариант редуктора (табл.2.2), реализуемый с помощью планетарной двухрядной передачи по смешанной схеме (/1/рис.2.14.В) имеет преимущества при необходимости соосного расположения валов - двигателя и кривошипа несущего механизма.