Проектирование механизма поворота стола контрольно-измерительного автомата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «Прикладная механика»

на тему «Проектирование механизма поворота стола контрольно-измерительного автомата»

Автор проекта 30.04. 12 г. Винниченко Н.

Специальность 200101.65 Приборы и системы контроля качества в строительстве

Санкт-Петербург 2012

1. Задание на курсовой проект

По заданной кинематической схеме, включающей в себя планетарную зубчатую передачу, коническую зубчатую пару, мальтийский и кривошипно-ползунный механизмы и исходным данным спроектировать механизмы поворота стола контрольно-измерительного автомата (КИА).

Исходные данные

Таблица 1

Параметры	Ед. измерения	Значение
q	Дет./час	5000
u34		1,50
zk		6
к		4
1	1/c	314
T3	Hм	34
T4		4,8
T5		5,4
F7	H	30
I3	кгмІ	3,4
I4		1,2
I5		2,7
Iп		1,7
ak	м	0,23
b		0,12
c		0,06
d4		0,07
r		0,14
		0,4
		0,02

q - производительность КИА (количество контролируемых деталей за один час); проектирование механизм стол передача

u₃₄- передаточное отношение конической зубчатой пары;

z_k - число пазов мальтийского креста;

к - число сателлитов планетарной передачи;

_1- частота вращения ведущего вала 1;

T_3-момент сил сопротивления транспортирующего устройства

T₄T₅- моменты сил трения в опорах валов 4 и 5;

F₇- сила сопротивления при выталкиваниидеталей со стола;

I₃I₄I₅- моменты инерций вращающихся масс относительно осей валов соответственно 3, 4, 5;

I_п - момент инерции относительно оси выходного вала планетарной передачи;

a_k - межосевое расстояние мальтийского механизма;

b, c- размеры вала 4;

d₄- диаметр делительной окружности конического колеса, установленного на валу 4;

л=r/l- отношение длины rкривошипа к длине l шатуна кривошипно-ползунного механизма;

- коэффициент неравномерности вращения вала 4.

Кинематическая схема

Рис.1. Кинематическая схема

2. Описание работы КИА

Многопозиционные КИА предназначены для контроля и сортировки деталей в процессе обработки в условиях автоматизированного крупносерийного и массового производства. В таких автоматах для повышения их производительности контроль параметров деталей осуществляется на нескольких позициях одновременно. На первой позиции выполняется загрузка, а на последней выталкивание деталей. На измерительных позициях контролируются последовательно различные параметры одной и той же детали.

Движение звеньев автомата осуществляется от ведущего вала 1 электродвигателя, связанного при помощи муфты с водилом H планетарной передачи. От сателлита 2с двумя зубчатыми венцами вращение передается на выходной вал передачи. Далее через соединительную муфту движение передается на вал 3, связанный цепной передачей с транспортирующим устройством. От вала 3 через коническую зубчатую пару вращение передается на вал 4 кривошипа мальтийского механизма. Для уменьшения неравномерности вращения на валу установлен маховик «М». Поворот вала 4 от входа цевки кривошипа в паз до выхода из паза называется углом рабочего поворота_4р. При этом крест со столом поворачивается на угол 2/z_k. В момент выхода цевки из паза вращения креста и стола прекращается. Неподвижное положение креста и стола фиксируется цилиндрической поверхностью диска кривошипа, которая при повороте скользит по сегментному вырезу креста. На конце вала 4 имеется другой кривошип «К», который посредством шатуна 6 связан с ползуном 7. По истечении времени после остановки креста при прямом ходе ползуна происходит выталкивание детали «Д». При неподвижном столе осуществляются следующие операции: контроль и измерение деталей на нескольких позициях, загрузка деталей на стол из бункера-накопителя и выталкивание при помощи ползуна 7 проконтролированной детали в лоток. Продвижение деталей от предыдущих к последующим позициям осуществляется при повторяющихся циклических поворотах стола. Вокруг стола размещены измерительные станции, которые работают с одинаковой длительностью контроля. Время цикла соответствует длительности одного оборота кривошипного вала 4. За каждый цикл в лоток сбрасывается одна проконтролированная деталь и подается из бункера на стол новая. При этом полный контроль (включая загрузку и выталкивание) одной детали на многопозиционном автомате выполняется за t_k= t_ц z_k (здесь z_k - число пазов креста).

3. Задачи проектирования КИА

По исходным данным необходимо:

1. Разработать кинематическую схему автомата.

2. Выполнить его структурный анализ.

3. Выполнить кинематический анализ КИА, включающего планетарную передачу, мальтийский и кривошипно-ползунный механизмы.

4. Выполнить динамический анализ КИА с целью выбора электродвигателя и определения момента инерции маховика.

5. Произвести расчеты элементов механизмов КИА.

6. Выполнить графическую часть.

4. Кинематическая схема

Кинематическая схема позволяет уяснить взаимодействие составных частей и принцип работы КИА. Кинематическая схема вычерчена без указания размеров с использованием условных графических обозначений. На кинематической схеме показаны :

* два сателлита - элементы планетарной передачи (1,2);

* вал, связанный с транспортирующим устройством и валом 4 при помощи конической зубчатой передачи (3);

* вал, который оканчивается кривошипом, на него насажена цевка, колесо конической зубчатой передачи и маховик (4);

* вал, на котором насажен стол и мальтийский крест (5);

* шатун (6);

* ползун (7);

* стойка (0), зубчатое колесо;

* электродвигатель и соединенное с ним водило с помощью муфты.

5. Структурный анализ

При структурном анализе выявляются и исключаются избыточные связи, которые могут привести к неработоспособности конструкции. Анализ выполняется по кинематической схеме, в которой кинематические пары изображены с указанием всех геометрических связей, соответствующих виду и классу пар. При анализе не учитываются так называемые локальные связи.

Низшие пары - соприкосновение происходит по поверхности. Низшие пары обратимы. Класс пары р5.

Высшие пары - соприкосновение в точке или по линии. Высшие пары не обратимы. Класс пары - р4.

Таблица 2

ПАРА	ЗВЕНЬЯ	ХАРАКТЕРИСТИКА	ПОДВИЖНОСТЬ
А	1-0	Вращательная, низшая обратимая	р5
В	1-2	Вращательная, низшая обратимая	р5
С	0-2	Зацепленная, высшая, необратимая	р4
D	2-3	Зацепленная, высшая, необратимая	р4
Е	3-0	Вращательная, низшая обратимая	р5
М	3-4	Зацепленная, высшая, необратимая	р4
N	4-0	Вращательная, низшая обратимая	р5
К	6-4	Вращательная, низшая обратимая	р5
L	6-7	Вращательная, низшая обратимая	р5
Q	7-0	Возвратно-поступательная, низшая, обратимая	р5
F	5-0	Вращательная, низшая обратимая	р5
Т	4-5	Зацепленная, высшая, необратимая	р4

Звеньев n=8.

Кинематических пар 12 (А, В, С, D,Е, М, N, К, L,Q,F, Т).

Определяем степень подвижности по формуле Чебышева

W=3 (n-1)- 2 p₅-p₄,

W= 3 (8-1)- 28 -4=1,

где (n-1) =7 - число подвижных звеньев;

p₅, p₄- число кинематических пар соответственно 5-го и 4-го классов.

p₄=4 (С, D, M, Т)

p₅=8 (А, В, Е, N, К, L,Q, F)

Степень подвижности механизма равно 1, это значит, что если остановить какое-нибудь из звеньев, весь механизм остановится.

Избыточных связей нет, так как степень подвижности не равна нулю.

6. Кинематический анализ механизмов КИА

На основании исходных данных параметров

q=5000 дет./час,

u₃₄=1,50 передаточное отношение конической зубчатой пары_,

₁= 314 рад/с - частота вращения ведущего вала 1_,

л=0,40,

r=0,14 м ,

определяем:

- время одного цикла

- угловую скорость вала 4,

- передаточное отношение между валами 1 и 4,

- передаточное отношение планетарной передачи,

- угловую скорость вала 3.

Так как время одного оборота кривошипного вала определяет длительность одного цикла контроля детали, то время одного цикла равно, с:

;

(с)

Угловая скорость кривошипного вала 4, 1/с:

;

(1/c)

Передаточное отношение между валами 1 и 4 равно

;

Передаточное отношение планетарной передачи

;

Угловая скорость вала 3, 1/с:

;

(1/с)

6.1 Кинематический анализ мальтийского механизма

Перед разработкой конструкции мальтийского механизма следует определить основные параметры и выполнить его кинематический анализ.

Исходными данными являются параметры a_k, z_k.

Необходимо определить:

- угол поворота креста за один оборот кривошипного вала;

- угол рабочего поворота кривошипа;

- геометрические размеры мальтийского механизма;

- угловую скорость и угловое ускорение креста.

6.1.1 Определение основных параметров

Угол поворота _5к креста за один оборот кривошипного вала вычисляется по формуле:

Угол рабочего поворота _4p кривошипа, при котором происходит поворот креста, град:

Угол выемки фиксирующего диска, град.,

;

Длина кривошипа, мм:

;

Расстояние от оси вращения креста до начала паза, мм:

Диаметр цевки кривошипа, мм:

Диаметр креста, мм:

где С - фаска, равная 1,5….2 мм.

Длина паза креста, мм:

Диаметры валов кривошипа и креста принимают конструктивно, соблюдая условия, мм:

;

Принимаем d_в=46 мм.

Принимаем d_к=80 мм

При разработке конструкции в дальнейшем d_в и d_к проверяют расчетами на прочность.

Отношение длины e_к кривошипа к межосевому расстоянию равно

=

Радиус выемки фиксирующего диска, мм:

6.1.2 Определение угловой скорости и углового ускорения креста

Угловая скорость креста мальтийского механизма зависит от угла рабочего поворота _4p кривошипного вала и определяется по формуле, 1/с:

Угловое ускорение определяется по формуле, 1/с²:

Расчеты по формулам и выполним при значении , изменяющемся через 10⁰

от:



до:

Нулевое значение угла ц _4p соответствует положению кривошипа, когда он совмещается с линией, соединяющей оси валов 4 и 5.

Результаты расчетов и сведены в таблицу.

Таблица расчетов угловой скорости и углового ускорения в зависимости от угла _4p рабочего поворота кривошипного вала

Таблица 3

ц 4p, 0	,1/с	, 1/с2
300	0,00	43,90
310	1,03	59,24
320	2,40	78,26
330	4,16	96,70
340	6,18	101,28
350	7,97	70,41
360	8,72	0,00
10	7,97	-70,41
20	6,18	-101,28
30	4,16	-96,70
40	2,40	-78,26
50	1,03	-59,24
60	0,00	-43,90



Рис. 1 -Диаграмма зависимости угловой скорости креста от угла поворота вала

Рис. 2 - Диаграмма зависимости углового ускорения креста от угла поворота вала

6.1.3 Построение планов скоростей и ускорений звеньев мальтийского креста

Построение выполняется для трех положений мальтийского механизма:

а) для момента входа цевки кривошипа в паз креста, т.е при

б) для момента поворота кривошипа на 1/4 рабочего угла, т.е. при

в) для момента поворота кривошипа на 1/2 рабочего угла, т.е. когда ось кривошипа совмещается с линией, соединяющей оси валов 4 и 5.

При построении планов скоростей и ускорений считаются заданными угловая скорость щ₄, угол рабочего поворота вала кривошипа ц _4p, число пазов креста z_k, межосевое расстояние и длина кривошипа e_k .

Используя результаты построения планов, определяю угловые скорости и угловые ускорения вала креста для указанных выше трех положений. Буду рассматривать точку В (см. рис.3) как точку, принадлежащую одновременно кривошипу и кресту. Движение точки В, принадлежащей кривошипу, считаю абсолютным. Точка В, принадлежащая кресту находится в сложном движении - в переносном вращательном с крестом и относительном прямолинейном вдоль паза креста.



Рис.2

Построение планов скоростей ведем по следующему векторному уравнению:

,

где - вектор абсолютной скорости точки В, равный по модулю и направленный перпендикулярно АВ;

-вектор переносной скорости точки В, равный по модулю и направленный перпендикулярно ВС;

- вектор относительной скорости точки В, направленный параллельно ВС.

а) =0

б)

Вычислим по формуле, описанной в главе 6.2.1:

,1/с.

Значение ВС найдем, решая треугольник АВС (см.рис. 2). В треугольнике АВС известно,

что АС= = 230, АВ= =115, <САВ = 360⁰ -330⁰ = 30 ⁰, тогда ВС=143.

;

Решая треугольник Р_vkb (лист 1, построение планов скоростей мальтийского механизма), найдем модуль вектора :

в)

=0;

ВС=АС-АВ=230-115=115 (мм)

, 1/с

Построим план ускорений мальтийского механизма. При рассмотрении ускорения точки В, принадлежащей кресту, учитываем, что при переносном вращательном движении и относительном перемещении вдоль паза возникает также ускорение Кориолиса. Поэтому построение плана ускорений ведем по следующему уравнению:

, где

- вектор абсолютного ускорения, равный нормальному ускорению точки В (при щ₄= const), принадлежащей кривошипу, равный по модулю и направленный по АВ от точки В к точке А;

- вектор нормального ускорения в переносном вращательном движении точки В, принадлежащей кресту, равный по модулю и направленный от точки В к точке С;

- вектор касательного ускорения в переносном движении, направленный перпендикулярно СВ;

- вектор относительного ускорения точки В, направленный вдоль паза креста по СВ;

- вектор ускорения Кориолиса, равный по модулю и имеющий направление вектора х_rb, повернутого на 90⁰ в направлении угловой скорости щ₅.

Построим диаграмму для трех положений мальтийского креста:

а)

=0, =0, =0.

(мм/с²)

б)

(мм/с²);

Значения , ВС, нашли при построении скоростей мальтийского механизма:

,1/с.

в)

, =0, =0.

(1/с)

6.2 Кинематический анализ планетарной передачи

При проектировании планетарной передачи дана схема 2, число сателлитов к=2, модуль зацепления принимаем m=2 мм.

6.2.1 Выбор числа зубьев

Передаточное отношение передачи с ведущим водилом определяется по формуле:

Так как , то

Для получения рациональных габаритный размеров передачи при 2240 рекомендуется принять z_q=17…20, z_f=( z_q+1). На основании условия соосности в этом случае z_b=z_a+1. При заданном зачении после подстановки принятых значений z_q, z_f и z_b=z_a+1 в формулу для определим значение z_a.

Принимаем z_q=18, тогда z_f= 18+1=19. Передаточное отношение планетарной передачи =24.

Решим уравнение:

z_a=85,

тогда z_b=85+1=86

Проверяем условие соосности для заданной передачи:

z _a- z _q =z _b -z _f

85-18 = 86- 19 , т.е. условие соосности выполняется.

Определим основные размеры планетарной передачи.

- межосевое расстояние:

a _w=0,5·(z _a- z _q)m=0,5·(85-18)2=67 (мм).

- диаметры делительных окружностей колес d = m z, где m=2 мм - модуль зацепления, z- число зубьев соответствующего колеса:

d _a = 285=170 мм;

d _f = 219=38 мм;

d _b = 286=172 мм;

d _q = 218=36 мм;

- диаметры окружностей выступов колес d _a = m(z+2):

d _a = 2·(85+2) = 174 (мм);

d _f = 2·(19+2) = 42 (мм);

d _b = 2(86+2)=176 мм;

d _q = 2(18+2)=40 мм;

Проверим условие соседства нескольких сателлитов.

Условие соседства нескольких сателлитов будет выполнено, если

d_a? 2•a_w•sin (180^o/k) + 0,5 ,

где: d_a - диаметр окружности выступов венца сателлита,

a_w - расстояние между осями центрального колеса и сателлита, мм.

Таким образом, условие соседства выполнено.

6.2.3 Построение плана скоростей планетарной передачи

Построение плана скоростей выполняется при заданной угловой скорости ведущего звена щ₁ и известных геометрических размерах планетарной передачи. По планам скоростей определяю угловые скорости ведомого звена и сателлита.

Перед построением планов скоростей изображаю кинематическую схему планетарной передачи в масштабе.

Построение плана скоростей произвожу с изображением одного сателлита и центральных колес.

Сначала строю план линейных скоростей колес и водила. Для этого на вертикальную линию, изображенную справа от схемы (см. графическую часть), переношу характерные точки О, Р, О₁ , Q. Точки Р и Q совпадают с полюсами зацепления. Точка О₁ совмещена с осью сателлита.

Откладываю отрезок длиной | PP?|= х_p k_v , где х_p = щ_a d_a/2= 314·170/2=26690 мм/с; k_v - масштабный коэффициент, м/с/мм; d_a - диаметр делительной окружности центрального колеса. Соединив точки P? и О отрезком под углом г_а, получаю прямую О P? распределения линейных скоростей колеса а.

Точка Q является мгновенным центром вращения колес b и f в абсолютном движении. Соединив точки Q и P? отрезком под углом г_f, получаю прямую распределения линейных скоростей колес f и q. На этой прямой лежит точка О₁ - конец вектора O₁ O₁? соответствующего линейной скорости точки О₁. Соединив точки О и O?₁ отрезком под углом г_н , получаю прямую распределения линейных скоростей водила Н.

Далее строю план угловых скоростей звеньев планетарной передачи. Под планом линейных скоростей провожу прямую, перпендикулярную прямой OQ. Из принятой за начало отсчета точки Е восстанавливаю перпендикуляр и откладываю на нем отрезок ЕМ произвольной длины. Через точку М провожу прямые под углами г_а, г_f , г_н. Точки пересечения этих прямых с прямой, перпендикулярной OQ, обозначу соответственно а, Н, f. Отрезки Еа, ЕН, Еf в некотором масштабе изображают векторы угловых скоростей щ_а, щ_f, щ_n. Масштабный коэффициент k_щ = щ_a /|Ea| рад/с/мм. Угловые скорости водила и сателлита будут равны соответственно щ_f =|Ef|/ k_щ и щ_н =|EH|/ k_щ.

Из плана скоростей видно, что векторы угловых скоростей щ_a и щ_n имеют одинаковые направления, а вектор угловой скорости щ_f сателлита - противоположное им.

6.3 Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма

По исходным данным =0,40 и r= 0,14 м определим:

- ход ползуна: S=2r=2*0,14=0,28 (м);

- длину шатуна:

Кинематический анализ сводится к определению скорости движения ползуна х₇(ц_4p) и построению кривой скорости в зависимости от угла ц₄ при известной угловой скорости кривошипного вала 4.

Скорость перемещения ползуна определяю по приближенной формуле, м/с:

х₇ (ц₄)=

Определим значение скорости перемещения ползуна при , изменяющемся через 10⁰ от 0⁰ до 180⁰ (при прямом ходе ползуна). Прямой ход происходит за время t_ц/2. Результаты расчета сведем в таблицу.

₄= 8,72 (1/c);

л= 0,40;

r = 0,14 м.

Таблица значений скорости перемещений ползуна

Таблица 4

, 0	х7 (ц4), м/c
0	0,0000
10	-0,2544
20	-0,5010
30	-0,7325
40	-0,9417
50	-1,1222
60	-1,2687
70	-1,3766
80	-1,4427
90	-1,4650
100	-1,4427
110	-1,3766
120	-1,2687
130	-1,1222
140	-0,9417
150	-0,7325
160	-0,5010
170	-0,2544
180	0,0000

Рис. 3 - Диаграмма зависимости скорости ползуна от угла поворота вала

7. Динамический анализ

При динамическом анализе на основании предыдущих расчетов и исходных данных ставится задача определения мощности движущих сил, выбора электродвигателя и определения момента инерции маховика.

7.1 Определение приведенного момента сил

Суммарный момент, приведенный к кривошипному валу 4, включает приведенный момент сил сопротивлений и приведенный момент сил инерции масс, вращающихся с ускорениями

Т_Упр(ц₄) = Т_пр.с. (ц₄) + Т_пр.и (ц_4p) ,

где ц₄ изменяется через 10? от 0 до 360?.

При определении приведенного момента сил сопротивлений учитываются момент сил сопротивления транспортирующего устройства; моменты сил трения в опорах валов 4,5; силы сопротивления при выталкивании деталей в лоток.

Таким образом, приведенный к валу 4 момент сил сопротивления равен:

Т _пр.с. (ц₄) = Т_{3 пр.} + Т₄ + Т_{5 пр.} (ц_4p) +Т_7пр. (ц₄),

где ц₄ изменяется через 10? от 0 до 360?.

Т_{3 пр} - приведенный момент силы сопротивления транспортирующего устройства, Н·м:

;

Т₄ - момент сил трения в опорах вала 4, Н·м;

Т _{5 пр.} (ц_4p) - приведенный момент сил трения в опорах вала 5. Этот момент возникает при вращении креста со столом и изменяется в зависимости от угла рабочего поворота кривошипного вала, Н·м:

Т_7пр. (ц₄)- приведенный момент сил сопротивления, возникающий при выталкивании детали ползуном при прямом ходе, Н·м,

Т_пр.и (ц_4p)- приведенный момент сил инерции креста и стола, вращающегося с ускорением. Этот момент зависит от угла рабочего поворота кривошипного вала и определяется по формуле:

Расчеты для Т_7пр. (ц₄) выполним при (ц₄), изменяющимся через 10 ⁰ от 0⁰ до 180⁰.

При расчетах Т _пр.с.(ц₄), Т _{5 пр.}(ц_4p), Т_пр.и (ц_4p) и Т_7пр.(ц₄) необходимо учесть, что нулевое значение Т _{5 пр.}(ц_4p) и Т_7пр.(ц₄) (при входе цевки в паз креста, что соответствует ) должно соответствовать значению угла ц₄=0. Нулевое значение

Т_7пр.(ц₄) совместить со значением ц₄, отстоящим на 20⁰ после точки, соответствующей началу состояния покоя креста.

Дано: I₅=2,7 кгхм²;

= 13,1 (1/c);

= 8,72 (1/c);

F₇= 30 Н;

Т₃= 34 Нхм;

Т₄= 4,8 Нхм

(Нхм)

Результаты расчетов сведем в таблицу.

Таблица расчетов приведенного момента сил трения в опорах , приведенного момента сил сопротивления , приведенного момента сил инерции креста и стола , суммарного момента, приведенного к кривошипному валу Т_Упр(ц₄)

Таблица 5

ц 4	щ 5	е 5	Т 3пр	Т 4	Т 5	Т 5пр	V7	F 7	Т 7пр	I 5	Т пр.u	Т пр.c	Т ?пр
0	8,72	0,00	45,07	4,80	5,40	5,40	0,00	30,00	0,00	2,70	0,00	55,27	55,27
10	8,72	-70,41				5,40	-0,30		1,02		-21,80	56,29	34,49
20	7,97	-101,28				4,94	-0,57		1,98		-31,36	56,78	25,42
30	6,18	-96,70				3,83	-0,82		2,83		-29,94	56,52	26,58
40	4,16	-78,26				2,57	-1,03		3,53		-24,23	55,97	31,74
50	2,40	-59,24				1,48	-1,18		4,04		-18,34	55,40	37,05
60	1,03	-43,90				0,63	-1,27		4,36		-13,59	54,87	41,28
70	0,00	-32,50				0,00	-1,30		4,49		-10,06	54,36	44,29
80	-0,76	-24,24				-0,47	-1,29		4,42		-7,51	53,82	46,32
90	-1,32	-18,25				-0,82	-1,22		4,20		-5,65	53,25	47,60
100	-1,74	-13,86				-1,08	-1,12		3,85		-4,29	52,64	48,35
110	-2,06	-10,57				-1,28	-0,99		3,41		-3,27	52,00	48,72
120	-2,31	-8,06				-1,43	-0,85		2,91		-2,50	51,35	48,85
130	-2,49	-6,10				-1,54	-0,69		2,39		-1,89	50,72	48,83
140	-2,63	-4,51				-1,63	-0,54		1,87		-1,40	50,11	48,71
150	-2,74	-3,18				-1,70	-0,40		1,37		-0,99	49,55	48,56
160	-2,81	-2,03				-1,74	-0,26		0,90		-0,63	49,02	48,39
170	-2,87	-0,99				-1,78	-0,13		0,44		-0,31	48,54	48,23
180	-2,90	0,00				-1,79	0,00		0,00		0,00	48,07	48,07
190	-2,91	0,99				-1,80	0,13		0,44		0,31	48,51	48,82
200	-2,90	2,03				-1,79	0,26		0,90		0,63	48,97	49,60
210	-2,87	3,18				-1,78	0,40		1,37		0,99	49,47	50,45
220	-2,81	4,51				-1,74	0,54		1,87		1,40	50,00	51,39
230	-2,74	6,10				-1,70	0,69		2,39		1,89	50,56	52,45
240	-2,63	8,06				-1,63	0,85		2,91		2,50	51,15	53,65
250	-2,49	10,57				-1,54	0,99		3,41		3,27	51,73	55,01
260	-2,31	13,86				-1,43	1,12		3,85		4,29	52,29	56,58
270	-2,06	18,25				-1,28	1,22		4,20		5,65	52,79	58,44
280	-1,74	24,24				-1,08	1,29		4,42		7,51	53,21	60,72
290	-1,32	32,50				-0,82	1,30		4,49		10,06	53,54	63,60
300	-0,76	43,90				-0,47	1,27		4,36		13,59	53,76	67,36
310	0,00	59,24				0,00	1,18		4,04		18,34	53,91	72,26
320	1,03	78,26				0,63	1,03		3,53		24,23	54,03	78,26
330	2,40	96,70				1,48	0,82		2,83		29,94	54,18	84,12
340	4,16	101,28				2,57	0,57		1,98		31,36	54,42	85,78
350	6,18	70,41				3,83	0,30		1,02		21,80	54,71	76,51
360	7,97	0,00				4,94	0,00		0,00		0,00	54,80	54,80
												?	1946,56

Размещено на http://www.allbest.ru/

По данным вычислений на одном графике в пределах изменения угла ц₄ от 0? до 360? построим суммарную диаграмму ТУ_пр (ц₄₎ и прямую, определяющую среднее значение приведенного момента сил сопротивления за цикл движения

Рис. 3 - График приведенного момента сил

7.2 Определение мощности движущих сил и выбор электродвигателя

При определении мощности сил N_СД исходим из того, что за цикл работа движущих сил работа движущих сил равна работе сил сопротивлений, в том числе с учетом сил сопротивлений в зубчатых передачах

,

где N_С.С. - мощность сил сопротивлений, кВт:

- КПД зубчатых передач:

,

где - КПД конической зубчатой передачи (принимаем =0,95);

- КПД планетарной передачи:

Принимаем Ш = 0,02.

КПД зубчатых передач:

Мощность сил:

(кВт)

Минимальное значение мощности электродвигателя:

N_эл=(1,2…1,3) N_СД ;

N_эл=1,2х0,72=0.864 (кВт)

Частота вращения электродвигателя:



- заданная угловая скорость (=314 (1/c))

По мощности и заданной угловой скорости щ₁ из приложения «А» подбираем электродвигатель: тип АОЛ2-12-2, N_ном =1,1 кВт, частота вращения n=2830 об/мин, момент инерции ротора I_э=0,0030 кгм².

7.3 Приведение моментов инерции звеньев и определение момента инерции маховика

Из-за непостоянства моментов сил сопротивлений в механизмах КИА отсутствует равенство между мгновенными значениями моментов сил движущих и сил сопротивлений, что вызывает неравномерность движения звеньев механизмов. С целью уменьшения неравномерности движения необходимо увеличить момент инерции вращающихся масс, что достигается путем установки маховика.

Приведенный к кривошипному валу 4 момент инерции равен:

где I_м - момент инерции маховика, установленного на звене приведения, кгм²;

I_пр - приведенный к кривошипному валу момент инерции звеньев механизма, кгм²:

,

где I₃, I₄ - моменты инерции вращающихся масс (за исключением маховика) соответственно на валах 3, 4 (кгм²);

I_э - момент инерции ротора электродвигателя, кгм²;

I_п - момент инерции на выходном валу планетарной передачи, кгм²;

I_к - средний, приведенный к валу 4, момент инерции стола и креста, кгм².

Так как инерционность стола и креста проявляется при повороте звена 5, то для упрощения расчетов принимаем:

I_k =(0,3…0,4)•I₅

При заданном коэффициенте д неравномерности вращения, момент инерции маховика определяется по приближенной формуле, кг•м²,

,

где ДА - избыточная работа сил сопротивлений и сил инерции креста и стола. Она определяется как разность между работой сил сопротивления, сил инерций и средней работой движущих сил на интервале [a,b] (см. суммарную диаграмму в графической части). Величина избыточной работы определяется из графика приведенных моментов, Дж.

ДA = к_Т • к_ц •ДS,

где: к_Т - масштабный коэффициент по оси моментов, Н•м/мм;

к_ц - масштабный коэффициент по оси углов поворота, рад/мм;

ДS - площадь на графике, заключенная между кривой T_Упр(ц₄) и прямой Т_пр.с(ц₄) (см. заштрихованную площадь на диаграмме), мм².

Дано:

I₃=3,4 кгм²;

I₄=1,2 кгм²;

I₅=2,7 кгм²;

I_Э=0,0030 кгм²;

u₁₄ = 36;

I_п=1,7 кгм²;

u₃₄ = 1,50;

=0,02;

щ₄=8,72 (1/с).

I_k =0,35•I₅=0,35•2,7=0,94 (кгм²)

I_пр = 1,2 + 0,003 36² + (1,7 + 3,4) • 1,5² + 0,94= 17.51 (кгм²)

По графику приведенного момента сил находим к_Т и к_ц :

к_Т=2 Н•м/мм;

к_ц=0,89 рад/мм;

S вычисляется путем разбивки площади S на квадраты

А=2•0,89•3500=6230 (Дж)

I_м = (кгм²)

Библиографический список

Основной:

1. Теория механизмов и машин. Под редакцией Фролова К.В. - М.: Высш. школа, 1987 г..

2. Степин П.А. Сопротивление материалов. - М.: Высш. школа, 1973. 1979г.

3. Вопилкин Е.А. Расчет и конструирование механизмов приборов и систем. - М.: Высш. школа, 1980 г..

4. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. / Под. ред. К.В. Фролова. - М.: Высш. шк., 2006 г.

Дополнительный:

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов. 2-е изд., испр. М.: Наука, 2007 г.

2. Смирнов А.Ф. и др. Сопротивление материалов. - М.: Высш. школа, 1975 и ранее вышедшие издания.

Размещено на Allbest.ru

...