Зацепление с инструментальной рейкой без смещения 18

Зацепление с инструментальной рейкой со смещением 19

5. Расчёт маховика

   1. Исходные данные 20

   2. Построение графика приведённого момента сил полезного сопротивления 21

   3. Построение графика работ 22

   4. Построение графика изменения кинетической энергии машины 23

   5. Построение графика изменения кинетической энергии звеньев машины 23

   6. Определение момента инерции маховика 24

   7. Конструирование маховика 24

   8. Расчёт привода 25

Список использованной литературы 26

1. Структурно-кинематический анализ.

1. Исходные данные.

Рис. 1 Кинематическая схема долбёжного станка.

Исходные данные: Lва=140 мм. Lcd=710 мм. Lac=430 мм. Lcs3=290 мм. h=315 мм. Lcs3=0.29 м.

2. Определение недостающих размеров.

Определим угол  - между крайними положениями кулисы. Для этого рассмотрим прямоугольный треугольник АВоС, где <АВоС=90, т.к. в крайних положениях кулиса является касательной к окружности радиусом Lab с центром в точке А.

Sin(/2)=Lab/Lac=140/430=0.3256

/2=arcsin0.3256=19 =19х2=38

Таким образом, коэффициент скорости хода:

К=Vхх/Vрх= =1,5

1.1.3.Структурный анализ механизма.

Подвижность механизма: W=3n-2p5-p4=3*5-8*2-0=-1

Кинематическая пара Е’ введена для того, чтобы звено 5 не работало на изгиб и не влияет на характер движения механизма. Подвижность механизма без учёта Е’ W=3*5-2*7=1.

Разложим механизм на структурные группы

n=2 P5=3 W=3х2-2х3=0

Формула структурного строения механизма.

Механизм класса 2-го порядка

2. Графический метод исследования механизма.

   1. Расчёт масштабов.

Масштаб длины l= = =0.0025 м/мм.

Пересчитаем длины звеньев в соответствии с новым масштабом

АВ= = =56 мм. СD= =284 мм. AC= =172 мм.

Cs3= =116 мм. h= =126 мм.

Для определения перемещения ведомого звена вычертим схему механизма в 12 положениях, образованных поворотом кривошипа на 30. За начальное положение выбираем начало рабочего хода Во. Вычертим также дополнительное положение конец рабочего хода Во’- в положение 8’.

Таким образом, первому положению соответствует =0 и S=0, второму положению =30, а S – это разница между проекциями точки D на направление ЕЕ. Таким образом, каждому положению кривошипа соответствует определённое перемещение и путь звена. На основании этого строим график пути – перемещения ведомого звена. Для построения выбираем следующие масштабы:

Масштаб перемещения s= = =0,005 м/мм.

Последовательно дважды графически дифференцируя полученный график зависимости S=f() получим график аналога скорости и ускорения

=f() = f()

Возьмем базу дифференцирования графика H1=28мм.

Масштаб угла поворота = = =0,052 рад/мм.

Масштаб скорости v= = =0,00343 м/смм.

База дифференцирования графика скорости 7,5 мм.

Масштаб ускорения а= = =0,0088.

Угловая скорость = = =15,7 рад/с. (для ведущего звена)

Для того чтобы из графиков аналога скорости и аналога ускорения ведомого звена получить истинное значение скорости необходимо взять высоту соответствующего графика в мм умножить на соответствующий масштаб и угловую скорость  ведущего звена.

Максимальный угол отклонения кулисы:

L/L=sin  =arcsin(56/172)=19

Максимальное перемещение рабочего звена:

S=187*0.005=0.93 м.

Табл.1

Модули перемещения, скорости и ускорения выходного звена.

Пример расчёта скорости и ускорения для некоторых положений

Для 3 положения

V=Vмм*v*=45*0.00343*15.7=2.4 м/с.

a=aмм.*a**=8*0.0088*15.7*15.7=17.3 м/с2

1.3. Графоаналитический метод исследования механизма.

В графоаналитическом методе задача о скоростях и ускорениях решается построением планов скоростей и ускорений.

1.3.1. Построение плана скоростей.

Рассмотрим порядок построения плана скоростей для данного механизма.

Угловая скорость вращения кривошипа АВ:

ав=pi*n/30=5pi 1/c.

Скорость точки В1 – конца кривошипа:

Vb1=ав*Lав=0,7pi м/с.

Вектор Vв1 направлен перпендикулярно АВ в сторону вращение кривошипа АВ.

Для построения планов скоростей выбираем масштаб v=0,05 м/смм.

Составляем векторные уравнения для определения скоростей характерных точек. Точка В3 характеризует положение кулисного камня и принадлежит кулисе CD. Движение точки В3 можно рассмотреть как движение вместе с концом кривошипа (точка В1) и движение относительно него, а также как движение относительно неподвижной точки С. На основании этого составим векторные уравнения:

Vb3=Vb1+Vb3b1,

Vb3=Vc+Vb3c.

При этом нам известно: у Vb1 – величина и направление, у Vb3b1 – направление (параллельно CD), у Vb3c – направление, а Vc=0.

Построив вектор Vb3, определяем скорости точек D1 (конца кулисы) и S3 (цент тяжести кулисы) из пропорции. Направление движения всех этих трёх точек одинаково, а величину находим из пропорции:

= и =

Точка D3 принадлежит звену 5, следовательно, её скорость по величине и направлению совпадает со скоростью ведомого звена. Находим её по следующему векторному уравнению:

Vd5Ех=Vd4+Vd5d4 , где Vd3 направлена горизонтально, Vd3d1 направлена вертикально.

Для определения величины скорости из плана скоростей необходимо длину отрезка характеризующего эту скорость (в мм.) умножить на масштаб v.

1.3.2. Построение плана ускорений.

Рассмотрим порядок построения плана ускорений для данного механизма.

аВ1 = аВ1 = АВ*L АВ = 3.5pi² м/с²

аВ1 направлено параллельно АВ от конца кривошипа к центру его вращения.

Для построения плана ускорений выбираем масштаб:

а=1 м/мм.с²

Составим векторные уравнения для определения ускорений характерных точек для диады

ab3=ac+aⁿb3c+a^b3c ,

ab3= aⁿb1+а^kb3b1+а^rb3b1 ac=0

ab3c= V²b3c/Lb3c, ab3c параллельно CD и направлено от D к C.

ab3c перпендикулярно CD.

аb3b1=2*CD* Vb3b1 и направлено паралельно CD

СD= Vb3c./Lb3c

Величину Аd4 определяем аналогично Vd4, составив векторные уравнения для диады

Ae=Aex+Aeex

Ae=Ad4+Aed4 Aeex=Ad4+Aed4

Величина ускорения находится из плана ускорений перемножением длины отрезка характеризующего данное ускорение на а.

Приведём пример определения скоростей и ускорений графоаналитическим методом для 4 положения механизма.

Определяем Vb3:

Vb3=Vb1+Vb3b1,

Vb3=Vc+Vb3c.

Для данного положения механизма Vb3b1 – направлено параллельно CD от D к C, а Vb3c перпендикулярно CD и направлена в сторону вращения кулисы. Выполнив построение, получим длину отрезка, характеризующего величину Vb3 nb3=43 мм., а длина CB=263 мм. Длины отрезков nd1 и hc находим как:

nd1= * nb3=53 мм.

ns3= * nb3=37 мм.

Построим эти отрезки на плане скоростей в направлении, совпадающем с направлением Vb3.

Vd3=Vd1+Vd3d1 , где Vd3 направлена горизонтально, Vd3d1 направлена вертикально.

Подсчитаем величины скоростей по формуле:

Vi=Ni*v

nb3b1=12 мм. VB3B1=0.6 м/с.

nb3= 43 мм. VB3=2.14 м/с.

nd1=55 мм. Vd1=2.7 м/с.

nd3=54 мм. Vd3=2.67 м/с.

nd3d1= 4.4 мм.