Горизонтально-ковочная машина - курсовая работа готовая
Приём заказов:
Круглосуточно
Москва
ул. Никольская, д. 10.
Ежедневно 8:00–20:00
Звонок бесплатный

Горизонтально-ковочная машина

Диплом777
Email: info@diplom777.ru
Phone: +7 (800) 707-84-52
Url:
Логотип сайта компании Диплом777
Никольская 10
Москва, RU 109012
Содержание

Содержание

1.Задание курсового проектирования

2. Введение

3. Расчётная часть

3.1 Определение закона движения механизма под действием заданных сил

3.2 Силовой расчёт механизма

3.3 Проектирование цилиндрической зубчатой передачи

3.4 Проектирование кулачкового механизма

Литература

1. Задание курсового проектирования

Чертёж механизма представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Горизонтально-ковочная машина

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Параметры

Обозначения

Единица измерения

Числовые значения

1. Ход главного ползуна

H

мм

200

2.Ход бокового ползуна

3. Отношение длины шатуна к длине кривошипа

л

3

4. Массы звеньев

m1

m2

m3

кг

кг

кг

6

12

15

5. Положение центров масс звеньев

los1/lo2A

IAS2/IAB

IBS3

мм

1

0,3

50

6. Момент инерции шатуна

IS2

кг·м2

0,15

7. Коэффициент неравномерности вращения ведущего звена

д

1/18

8. Ход толкателя

h

мм

90

9. Минимальный угол передачи движения

гmin

мм

60

10. Фазовые углы

Фп=Фо

Фв

град

град

90

90

11.Модули зацепления

ml

mll

мм

мм

3

10

12.Числа зубьев колес

Z4

Z5

12

42

2. Введение

ковочная машина механизм штамповка

Машина представляет собой кривошипный пресс, предназначенный для горячей штамповки в разъемных матрицах, закрепленных в неподвижном блоке и боковом ползуне, который приводится в движение кулачками от рычагов. После введения прутка в штамп боковой ползун подходит к прутку и зажимает его. Затем главный ползун с установленными на нем пуансонами совершает рабочее движение.

По величине H=2ro1A хода ползуна определяют ro1A, а lAB из отношения = lAB/ro1A; n=1000-1500 об/мин; no1A=50-75 об/мин; P1max=3000H; P2max =1000H.

Исходные данные для проектирования приведены в таблице 1.

3. Расчетная часть

3.1 Определение закона движения механизма под действием заданных сил

Определение длин звеньев

Определим длину кривошипа из соотношения:

H = 2·rOA

rOA = H/2 = 200/2 = 100 мм = 0,1 м

Определяем длину шатуна:

л = lAB / rOA

lAB = л· rOA = 3 0,1 = 0,3 мм.

Определяем положение центра масс 2-го звена

lAS2 = 0,35·lAB = 0,35·0,3 м = 0,105 м.

Определяем масштаб длин

м1 = ОА / rOA ,

где: ОА – длина отрезка, изображающего длину кривошипа на чертеже;

rOA – длина кривошипа, м.

м1 = 50 мм / 0,1 м = 500мм/м.

Определение длин отрезков на чертеже кинематической схемы

АВ = м1·lAB = 500·0,3 ? 150 мм;

AS2 = м1·lAS2 = 500·0,105 ? 52,5 мм.

Строим кинематическую схему для 12 положений механизма (см. лист 1).

Диаграмму сил сопротивления строим на кинематической схеме в зависимости от положения ползуна в масштабе сил мр

мр = 50 мм / 3000 Н = 0,017 мм/Н

Определение скоростей:

Определим скорость точки А:

VA = w1·l1,

где: w1 – угловая скорость 1-го звена, с-1;

l1 = rOA – длина 1-го звена, м.

w1 = р·nO2A / 30 ,

где: nO2A – частота вращения 1-го звена, об/мин.

w1 = 3,14·50/30 ? 5,2 с-1.

VA =5,2·50 ? 260 мм·с-1=0,26 м·с-1

Составляем векторное уравнение:

,

где: – вектор скорости точки В ;

– вектор скорости точки В относительно точки А.

В графической части (см. лист 1) строим планы скоростей для 12 положений механизма и определим VB , VS2 , VBA , VS2y.

VS2y – проекция скорости точки S2 на ось Y.

Масштаб плана скоростей:

µv = 30мм/VA = 30мм/260 ? 0,11 мм/м·с-1.

VB = pb/µv; VBA = ab/µv; VS2 = ps2v; VS2y = ps2yv;

Угловая скорость звена w2 определится как:

w2 = VBA / lАВ,

где: lAB – длина шатуна.

Значения скоростей сведём в таблицу 2.

Таблица 2 – Значения скоростей

ц,

w1,

VA,

VB,

VBA,

w2,

VS2,

VS2y,

град

С-1

м·с-1

м·с-1

м·с-1

с-1

м·с-1

м·с-1

0

5,2

0,26

0

0,27

0,9

0,18

-0,18

30

5,2

0,26

0,18

0,22

0,73

0,22

-0,16

60

5,2

0,26

0,27

0,13

0,43

0,27

-0,09

90

5,2

0,26

0,27

0

0

0,27

0

120

5,2

0,26

0,19

0,13

0,43

0,22

0,09

150

5,2

0,26

0,1

0,22

0,73

0,22

0,16

180

5,2

0,26

0

0,27

0,9

0,18

0,18

210

5,2

0,26

-0,1

0,22

0,73

0,22

0,16

240

5,2

0,26

-0,19

0,13

0,43

0,27

0,09

270

5,2

0,26

-0,27

0

0

0,27

0

300

5,2

0,26

-0,27

0,13

0,43

0,27

-0,09

330

5,2

0,26

-0,18

0,22

0,73

0,22

-0,16

360

5,2

0,26

0

0,27

0,9

0,18

-0,18

Определение приведенного момента внешних сил

В общем виде выражение для определения приведенного момента имеет вид:

,

где: Pi – силы, действующие на звенья механизма, Н;

Мi – моменты сил, Н·м;

Vi – скорость точки приложения i-й силы;

wi – угловая скорость i-го звена.

М пр = ( ± G2·VS2y -Pпс·VB )/w1

где: G2 и G3 – силы тяжести второго и третьего звена, Н.

Gi = mi ·g,

G2 = m2·g = 12 кг · 9,8м·с-2 ? 117,6Н

G3 = m3·g = 15кг · 9,8м·с-2 ?147 Н

Значения Мпр сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Значения приведенного момента сил

ц,

град

G2·VS2Y,

Н·м·с-1

G3·VВ,

Н·м·с-1

Рп.с·VB,

Н·м·с-1

Мпр,

Н·м

0

-21,2

0

0

-4,07

30

-18,8

26,5

0

-3,6

60

-10,6

39,7

0

-2,03

90

0

39,7

0

0

120

10,6

27,9

570

107,57

150

18,8

14,7

100

15,6

180

21,2

0

0

4,07

210

18,8

14,7

0

3,6

240

10,6

27,9

0

2,03

270

0

39,7

0

0

300

-10,6

39,7

0

-2,03

330

-18,8

26,5

0

-3,6

360

-21,2

0

0

-4,07

Определение работы суммарного приведенного момента

Приведенный момент сил сопротивления определен выше. Работа сил сопротивления АС определяется методом графического интегрирования. График АС = f (ц1) строим, графически интегрируя график Мпр1).

Масштаб графика:

µАс = ·µц1 /ОК,

где ОК – длина отрезка, мм.

µАс = 1,4·19,1/20 ? 1,34 мм/Дж.

Работа движущих сил определяется из условия, что суммарная работа за цикл А?ДСсс=0, при этом принимается, что АД изменяется по линейному закону:

АДск·ц1/2р,

где Аск – значение работы сил полезного сопротивления в конце цикла.

Соединяя начало графика АС= f(ц1) с его концом, получим график работы движущих сил АД= f(ц1), построенный в том же масштабе:

µАДАС=1,34 мм/Дж.

Таблица 4 – Приведенные моменты инерции звеньев второй группы

ц, град

кг•м2

кг•м2

кг•м2

кг•м2

0

0,013

0

0,028

0,041

30

0,02

0,017

0,019

0,056

60

0,031

0,039

0,0067

0,076

90

0,031

0,039

0

0,07

120

0,02

0,019

0,0067

0,045

150

0,02

0,005

0,019

0,044

180

0,013

0

0,028

0,041

210

0,02

0,005

0,019

0,044

240

0,031

0,019

0,0067

0,056

270

0,031

0,039

0

0,07

300

0,031

0,039

0,0067

0,076

330

0,02

0,017

0,019

0,056

360

0,013

0

0,028

0,041

Определение приведенного момента инерции второй группы звеньев

В общем виде выражение для определения приведенного момента инерции имеет вид:

,

где – момент инерции звеньев относительно оси, проходящей через центр масс i-го звена, кг*м2

= 0,35 кг•м2

=

Результаты расчета сведены в таблицу 4.

Строим график = ѓ(ц1) в масштабе:

Определение кинетической энергии 2 группы звеньев.

Кинетическая энергия Т2 определяется по формуле

Т2 =I2пр·wcp2/2

где wcp – средняя угловая скорость начального звена , с-1

wcp = w1 = 104,7 c-1

Так как величина w2cp /2 является постоянной, то характер измерения графика Т2(ц) будет таким же, что и графика (ц); для расчета Т2 необходимо соответствующие ординаты графика (ц) разделить на масштаб, который определяется по формуле:

мT2 = 2м /w2cp

мT2= 2•943,4/5,22 = 69,78 мм/Дж

Результаты расчета Т2 сведены в таблицу 5.

Определение изменения кинетической энергии звеньев первой группы и момента инерции маховика

1 = А? – Т2.

Строим график ?Т1= f(ц) в масштабе:

= 50 / 17,9 ? 2,8 мм/Дж.

Результаты расчёта ?Т1 сведены в таблицу 5.

Таблица 5 – Значения работ и кинетических энергий

ц, град

АС, Дж

АД, Дж

А?, Дж

Т2, Дж

1, Дж

0

0

0

0

0,55

-0,55

30

4,59

-2,29

2,3

0,75

1,55

60

5,74

-3,44

2,3

1,02

1,28

90

6,89

-5,74

1,15

0,94

0,21

120

8,04

6,89

1,15

0,6

0,55

150

20,68

9,19

11,49

0,59

10,9

180

22,98

10,34

12,64

0,55

12,09

210

24,13

12,64

11,49

0,59

10,9

240

25,28

13,79

11,49

0,75

0,74

270

25,28

16,09

9,19

0,94

8,25

300

24,13

17,24

6,89

1,02

7,02

330

22,98

19,54

3,44

0,75

2,69

360

20,68

20,68

0

0,55

-0,55

Момент инерции маховика определяется по формуле:

Iм = ?Т1наиб /(wср2·д),

где ?Т1наиб – наибольшее изменение кинетической энергии, Дж;

д – коэффициент неравномерного движения начального звена.

1наиб = ab/= 70/5,78=12,11Дж.

Iм = 12,11/ ((5,2)21/0,05)?9,1 кг•м2

Определение угловой скорости начального звена

Определяя закон движения, воспользуемся тем, что при малых значениях коэффициента неравномерности д график, изображающий изменение кинетической энергии ?Т1, приближенно отражает изменение угловой скорости.

Масштаб графика угловой скорости определяется по формуле:

µw = µT1·Iм·wср;

µw = 2,8 · 9,1 · 5,2 ? 132,5 мм/с-1.

Максимальная и минимальная угловые скорости

= wср ± (ab)/(2µw),

где ab – расстояние между высшей и низшей точками графика ?Т1= f(ц).

wmax= 5,2 + 70 / 132,5 *2? 5,46 с-1;

wmin= 5,2 – 70 / 132,5 *2 ? 4,94 с-1

Расстояние от линии w1 = wср до оси w1=0

Y= wср·µw = 5,2· 132,5 ? 689 мм.

3.2 Силовой расчет механизма

Построим кинематическую схему механизма для одного заданного положения в масштабе:

µ1 = 500 мм/м.

µv = 19,23 мм/ м•с-1

Определение ускорений

Ускорение точки А:

;

= w12 · l1 = 5,22 · 0,3м = 8,11 м·с-2.

Ускорение точки В:

;

= w22 · lАВ 0,722·0,7 = 0,315 м·с-2.

Построим план ускорений в масштабе:

µа = |ра| / аА,

где ра – отрезок на плане ускорений, соответствующий ускорению точки А(аА).

µа = 50/8,11м·с-2 = 6,16 мм/м·с-2.

Угловое ускорение второго звена:

е2=4,5/0,105=42,85 c-2

Определение сил, действующих на звенья механизма

Силы инерции:

Fинi = – mi · ai ,

где ai – ускорение центра масс i-го звена, м·с-2.

Fин2 = – m2 · aS2 = – 12 · 4 = -48 Н;

Fин3 = – m3 · aВ = -15 · 3 = -45Н.

Знак «-» означает то, что сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению центра масс.

Момент инерции, действующий на 2-ое звено:

Мин2 = – IS2· е2 = – 0,0067 · 42,85 = – 0,28 Н·м.

Знак «-» означает то, что момент инерции направлен в сторону, противоположную угловому ускорению.

Определение реакций в кинематических парах (структурная группа звеньев 2-3)

Составляем уравнение:

,

Из этого уравнения находим :

-(10,6·0,0004 – 48 · 0,0004 – 0,28) / 0,105 = 2,8 Н.

Составляем следующее уравнение равновесия:

;

где R03 – реакция в поступательной кинематической паре;

, – касательная и нормальная составляющие реакции в шарнире А.

Неизвестные реакции R03 и , а также R12 найдём из плана сил, который построим в масштабе µр .

µр = 0,1 мм/Н;

R03 = 1050 Н; =3050 Н; R12 = 3050 Н.

Определяем реакцию во вращательной кинематической паре В (R23).

Отделяем звено 3 и составляем для него векторное уравнение равновесия:

.

По данному уравнению строим план сил в масштабе µр = 0,1 мм/Н

R23 = 3100 Н.

Силовой расчет ведущего звена

Определим реакцию в кинематической паре О (R01). Для этого построим план сил по уравнению:

.

Масштаб плана сил:

µр = 0,1мм/Н ,

R01 = 3800 Н .

Mур=712 Н*м

Определение уравновешивающего момента методом Жуковского.

Повернем план скоростей на 900 и перенесем все силы, действующие на механизм, в одноименные точки повернутого плана скоростей, не меняя величины и направления этих сил. Затем составляем уравнение моментов этих сил относительно полюса:

?MP(Pi)=0;

Pур*pa-Pм1*h3+G2*h1+Fин2*h2-Pc*pb+Fин3*pb+Pм2*h4=0,

Где h1-h4-плечи сил, мм; Pм1, Pм2-пара сил, заменяющая Mин2, Н.

Pм1= Pм2= Mин2/l2=0,28/0,105=2,66 H.

Решив уравнение моментов, получим Pур=2315 Н.

Mур= Pур*l1=2315*0,3=694,5 H*м.

Ошибка определения Mур силовым и методом Жуковского составит

?=((712-694,5)/712)*100%=2,45%

3.3 Проектирование цилиндрической зубчатой передачи

Исходные данные: Z4=12; Z5=42

Коэффициент суммы смещения Х?:

Х?=0,63+0,67=1,3

Угол зацепления бw:

Inv бw = Inv б+2X?tgб/(z4+z5);

Inv бw=0,032333 бw=25,58o

Межосевое расстояние аw:

аw =(m*(z4+z5)/2)*cosб/cosбw;

аw=83,607мм.

Делительные диаметры:

d4=m*z4=3*12=36мм

d5=m*z5=3*42=126мм

Делительное межосевое расстояние:

a=(d4+d5)/2=81мм;

Коэффициент воспринимаемого смещения:

y=(aw-a)/m=0,869

Коэффициент уравнительного смещения:

Дy=XE-y=0,431

Радиусы начальных окружностей:

rw=(m*z/2)*cosб/cosбw

rw4= (3*12/2)*cos20/cos25,58 =18,57мм

rw5=(3*42/2)*cos20/cos25,58 =65,0277мм

Проверка вычислений: аw = 18,57+65,027=83,59

Радиусы вершин зубьев:

ra=m(z/2+ha*+x-Дy)

ra4=3(12/2+1+0,63-0,431)=21,597мм

ra5=3(42/2+1+0,67-0,431)=66,717мм

Радиусы впадин:

rf=m(z/2+x-ha*-c*)

rf4=3(12/2+0,63-1-0,25)=16,14мм

rf5=3(42/2+0,67-1-0,25)=61,26мм

Высота зубьев

h=ra4-rf4=ra5-rf5

h=21,597-16,14=66,717-61,26=5,457 мм

Толщина зубьев по дуге делительной окружности:

S = т(п/2 + 2-x-tga);

S4 = 3 (3,14/2 + 2· 0,63 ·tg20o) = 6,08214мм;

S5 = 3 (3,14/2 + 2· 0,67 ·tg20o) = 6,16926мм.

Радиусы основных окружностей:

rb4 = r4 *cosб = 16,74мм;

rb5 = r5 *cosб = 58,59мм.

Углы профиля в точках на окружности вершин:

ба4 = arcos (rb4 / ra4 ) = 39,18590 ;

ба5 = arcos (rb5 / ra5 ) = 28,58590 .

Толщина зубьев по дуге окружности вершин:

Sa4 = (m’cosa / cosбa4)-[п/2 + 2Xl·tga – zl·(invбa4 – invб)]=2,355мм

Sa5 = (m’cosa / cosбa5)-[п/2 + 2X2·tga – Z2′(invбa5 – invб)]=2,782мм

Коэффициенты торцевого перекрытия:

Еб = (Z4/2п)*(tgбa4 – tgбw) + (Z5/2п)*( tgбa5 – tgбw)=1,0846

Масштаб длины мl для построения картины эвольвентного зацепления:

мl=500/0,083607=5980,3604 (мм/м)

Для определения коэффициентов скольжения воспользуемся формулами

1в =1+z5/z4-l/x*z5/z4

в2=1+z4/z5-l/(l-x)*z4/z5

где l – длина активной линии зацепления, мм;

х – расстояние до текучей точки, мм.

Таблица 6 – Значение коэффициентов скольжения

X

мм

60

115

130

P

175

л1

-6,875

-1,434

-0,75

0

3,39

л2

0,857

0,591

0,43

0

-1,485

3.4 Проектирование кулачкового механизма

Спроектируем профиль кулачка механизма с вращающимся кулачком и поступательно движущимся толкателем. Графическая часть расчетов представлена на листе 4.

Фазовые углы:

цn = 900 – фаза подъема толкателя;

цв = 900 – фаза верхнего выстоя;

цo = 900 – фаза опускания толкателя;

h = 0,09 м – ход толкателя кулачка;

гmin = 600 – минимальный угол передачи движения.

Строим диаграмму аналога ускорения толкателя d2s/ dц2).

Графическим интегрированием строим диаграмму аналога скорости толкателя ds/ dц (ц). Графическим интегрированием строим диаграмму перемещений толкателя s(ц) Определяем масштабы графиков:

Масштаб перемещений:

мs=У/h

где у – расстояние от оси rp до высшей точки диаграммы s(rp), мм;

h – ход толкателя, м.

мs=118,5/0,09=1316,6мм/м.

Масштаб угла по оси:

мц= 260/4,71=55,2мм/рад

Масштаб аналога скорости:

мds/dцs*ок1ц= 1316,6*30/55,2=715,5 мм/м

Масштаб скорости:

мнds/dц/щ=715,5/5,2 =137,6мм/м*с-1

Масштаб аналога ускорений:

мd2s/dц2ds/dц*ОК2ц=715,5*30/55,2=389мм/м

Масштаб ускорений:

мб= мd2s/dц212= 389/5,22=14,4мм/м*с2

Определение минимального радиуса кулачка:

Для определения минимального радиуса кулачка необходимо построить диаграмму S(ds/dц), причем масштабы мs и мds/dц на этой диаграмме должны быть одинаковы и равны масштабу мs. Для этого строим наклонную прямую под углом и, который определяется по формуле:

tg и = мds/dц/ мs;

tg и= 715,5/1316,6= 0,5434

и= 280.

Допускаемый угол давления:

бдоп= 90 – гmin

бдоп= 90-60=300

Измеряя расстояние от точки пересечения касательной с осью S (т. О) до оси ds/dц графика S(ds/dц), получим величину минимального радиуса в масштабе мs’ Истинная величина rmiп:

rmiп = 0,16 м.

rрол = 0,015 м.

Литература

1 Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. – М.: Высш. шк., 1986 (1998). – 295 с.

2 Белан А.К. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. – М.: МГТУ, 2003, 52 с.

Валерий Авдеев
Валерий Авдеев
Более 12 лет назад окончил КНИТУ факультет пищевых технологий, специальность «Технология продукции и организация общественного питания». По специальности работаю 10 лет, за это время написал 15 научных статей. Являюсь кандидатом наук. В свободное время подрабатываю в компании «Диплом777», занимаясь написанием курсовых и дипломных работ. Люблю помогать студентам и повышать их уровень осведомленности в своем предмете.
Поделиться курсовой работой:
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в skype
Поделиться в vk
Поделиться в odnoklassniki
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Похожие статьи
Раздаточный материал для дипломной работы образец

Когда студент выходит на защиту перед экзаменационной комиссией, ему требуется подготовить все необходимые материалы, которые могут повысить шансы на получение высокого балла. Один из таких

Читать полностью ➜
Задание на дипломную работу образец заполнения

Дипломная — это своеобразная заключительная работа, которая демонстрирует все приобретенные студентом знания во время обучения в определенном вузе. В зависимости от специализации к исследовательским работам

Читать полностью ➜