Синтез машины - механического пресса (без механизма подачи). Выбор двигателя и проектирование зубчатого механизма. Силовой расчет главного механизма. Анализ динамики работы машины и обеспечение требуемой плавности хода. Схема механического пресса.
Главный механизм имеет 5 подвижных звеньев: "1" - кривошип, "2" и "4" - шатуны, "3" - коромысло, "5" - ползун. Механизм делится на входное звено - кривошип и две структурные группы. По классификации Асура-Артоболевского обе структурные группы имеют 2-ой класс, 2-ой порядок, следовательно и весь механизм является механизмом 2-го класса, 2-го порядка. механический пресс плавность ход По техническому заданию требуется спроектировать шестизвенный рычажный механизм, который обеспечил бы ход рабочего ползуна "5" - Sn = 0,24м, соблюдая соотношения размеров звеньев, регламентированные техническим заданием. Задачу кинематики для механизма с числом степеней свободы, равным 1, можно сформулировать следующим образом: при известном характере движения входного звена механизма, определить характер движения остальных звеньев механизма.
План
Содержание курсовой работы
Введение
1. Структурный анализ главного механизма
2. Кинематический синтез главного механизма
3. Кинематический анализ главного механизма
3.1 Постановка задачи
3.2 Кинематические диаграммы
4. Инерционные параметры главного механизма
4.1 Массы и моменты инерции звеньев
4.2 Приведение масс и моментов инерции
5. Внешняя нагрузка
6. Проектирование привода
6.1 Выбор двигателя
6.2 Проектирование зубчатого механизма
Целью данной работы являются исследование и синтез машины - механического пресса (без механизма подачи). Основными задачами работы являются кинематический синтез и анализ главного механизма, выбор двигателя и проектирование зубчатого механизма, силовой расчет главного механизма, исследование динамики работы машины и обеспечение требуемой плавности хода.
Рис.1 Схема исследуемого механического пресса.
Задачи, решаемые в курсовом проекте: 1. Структурный и кинематический синтез главного механизма, 2. Кинематический анализ главного механизма.
3. Определение инерционных параметров главного механизма, 4. Определение внешних нагрузок.
5. Проектирование зубчатого механизма.
6. Силовой расчет главного рычажного механизма.
7. Исследование динамики работы машины.
Принятые сокращения и обозначения: НСК - неподвижная система координат, ЛСК - локальная система координат, система координат связанная со звеном и движущаяся вместе с ним.1.
1. Структурный анализ главного механизма
Рис.2 Схема главного механизма в расчетном положении.
Главный механизм имеет 5 подвижных звеньев: "1" - кривошип, "2" и "4" - шатуны, "3" - коромысло, "5" - ползун. Число степеней свободы: W= 3n - 2р5 - р4 = 3*5-2*7-0 = 1
Где n - число подвижных звеньев, pk - количество кинематических пар k-го класса.
Механизм делится на входное звено - кривошип и две структурные группы. По классификации Асура-Артоболевского обе структурные группы имеют 2-ой класс, 2-ой порядок, следовательно и весь механизм является механизмом 2-го класса, 2-го порядка. механический пресс плавность ход
2. Кинематический синтез главного механизма
По техническому заданию требуется спроектировать шестизвенный рычажный механизм, который обеспечил бы ход рабочего ползуна "5" - Sn = 0,24м, соблюдая соотношения размеров звеньев, регламентированные техническим заданием.
Проведенные с помощью пакета ТММ_КР исследования позволили подобрать следующие сочетания размеров звеньев: Длина кривошипа: l 1 =0.1 м
Центр масс кривошипа в ЛСК: X = 0, Y = 0
Длина шатуна A1 B1: l 2 = 0.3м
Длина коромысла А 2 C1: l 3 = 0.35 м
Длина A2 B2: l 4 = 0.6 м
Координаты C1 в системе X0 Y0: х=0.15 м; у = 0.26 м
Смещение оси ползуна от оси ХП=0,15 м
Угол от X0 до оси ползуна = 90°
При этих размерах обеспечивается ход рабочего ползуна S=0,24 м. Погрешность при этом не выходит за рамки допустимой:
Кинематическая схема механизма представлена на рис.2, где он изображен в положении, характеризующемся углом кривошипа на 60° от начала цикла движения. Это положение называется расчетным. Началом цикла считается то положение кривошипа, при котором ползун занимает крайнее верхнее положение. Угол поворота кривошипа в отчете от оси X0 при этом составляет 195,218°.
3. Кинематический анализ главного механизма
3.1 Постановка задачи
Задачу кинематики для механизма с числом степеней свободы, равным 1, можно сформулировать следующим образом: при известном характере движения входного звена механизма, определить характер движения остальных звеньев механизма.
В задании дано значение частоты вращения кривошипа n1 = 95 об/мин. Кривошип вращается с постоянной угловой скоростью ?1= ?n1/30 = 9,948с - 1, при этом время оборота Т= 0,632 с.
Рис. 3 Планы механизма для 6-и положений.
3.2 Кинематические диаграммы
Рис. 4 Результаты автоматизированного расчета кинематических параметров движения звеньев за весь цикл работы механизма.
4. Инерционные параметры главного механизма
4.1 Массы и моменты инерции звеньев
Для вычисления масс использовались следующие формулы:
Для вычисления моментов инерции использовались следующие формулы:
Звенья Массы звеньев, кг Моменты инерции, кг*м2
1 20,0 0,0523
2 22,4 0,1838
3 24,0 0,2260
4 48,0 1,8090
5 34,56 -
4.2 Приведение масс и моментов инерции
Приведенный момент инерции характеризует инерционные свойства механизма так, что величина /2 в каждый момент времени есть кинетическая энергия, которой суммарно обладают все звенья механизма. Поскольку шарнирно-рычажный механизм в процессе движения меняет свою конфигурацию, величина приведенного момента инерции меняется и является функцией положения, в данном случае - угла поворота кривошипа.
Функция Jпр (?1) вычисляется для каждого положения механизма по формуле:
Эта формула получена из условия равенства кинетических энергий механизма и звена приведения, т.е. приведенный момент инерции является мерой инертности всего механизма.
Для расчетного положения:
Jпр (?1) = 3.677292кг ?м2
Рис.5 График приведенного момента инерции за цикл.
5. Внешняя нагрузка
По заданию на рабочем участке хода ползуна действует технологическая сила FT = 2000Н.
Рабочий участок располагается на прямом ходе ползуна, когда он движется сверху вниз. Величина рабочего хода: SP=0,5*SП=0,12.
Для того, чтобы силы и моменты, действующие на различные звенья механизма, сделать сопоставимыми производят их приведение к одному звену. В данном случае звеном приведения является вал кривошипа. Условием приведения является равенство мощностей, развиваемых реальными силами и их приведенными параметрами. Поскольку в данном случае звено приведения совершает вращательное движение, то приведенным параметром является приведенный момент МПР.
MFПР =FTV/ ?1=453,11Hм
На графике представлен приведенный момент нагрузки, учитывая приведенный момент сил вредного сопротивления, который принимается равным 8Н*м.
МПР= МFПР МВС
307Вт.
6. Проектирование привода
В данном разделе происходит формирование характеристики двигателя и проектирование зубчатого редуктора, передающего вращение от вала двигателя на главный вал исполнительного механизма.
6.1 Выбор двигателя
Основным критерием выбора двигателя является развиваемая им мощность.
Минимально возможная мощность равна 0,45КВТ.
В данном случае наилучшими характеристиками обладает двигатель 4A90 LA8Y3:
6.2 Проектирование зубчатого механизма
1. Определение требуемого передаточного отношения:
2. Определение типа зубчатого механизма: нужное передаточное отношение способны реализовать рядный зубчатый механизм и планетарный схемы "В". В планетарных механизмах усилие передается сразу через три зацепления (при трех сателлитах), следовательно, каждое зацепление менее нагружено, значит, габариты у планетарных механизмов меньше (меньше модуль), чем у рядных механизмов, в которых усилие передается через одно зацепление.
