Динамический анализ механизмов долбежного станка

СОДЕРЖАНИЕ: Устройство, принцип работы и назначение долбежного станка. Кинематический анализ и выбор электродвигателя. Определение точки приложения и направление уравновешивающей силы. Построение диаграммы изменения кинетической энергии и истинной скорости.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Донбасский государственный технический Университет

Кафедра прикладной механики

Динамический анализ механизмов долбежного станка

Алчевск, 2006


Схема механизма и исходные данные

Механизмы долбежного станка

Долбежный станок предназначен для долбления пазов и внутренних канавок в отверстиях. Для движения ползуна с резцом используется шестизвенный кривошипно-кулисный механизм OALBCDEP с качающейся кулисой. Кривошип 2 получает вращательное движение от электродвигателя через клинно-ременную передачу и горизонтальный одноступенчатый редуктор с цилиндрическими колесами. Вращательное движение кривошипа преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 6 через качающуюся вокруг опоры С кулису 4 с камнем 3 и шатун 5. Ход ползуна Н выбирается в зависимости от длины обрабатываемой поверхности детали с учетом перебегов 0.05Н в начале и конце рабочего хода (см. диаграмму сил полезного сопротивления). Рабочий ход ползуна 6 совершается за больший промежуток времени, чем холостой ход, и соответствует большему углу поворота кривошипа.


Кинематический анализ и выбор электродвигателя

Планы положения мех – ма и силы полезного сопротивления

Выбрав масштаб

построили 8–9 планов положений механизма при общем изображении стойки. Пусть ОА=35 мм, тогда


Сначала определили крайнее положение механизма перед рабочим ходом и начиная от него построили 6–8 планов положений механизма соответствующих положениям ведущего звена механизма. Определили 2-ое крайнее положение звеньев механизма и построили для него план механизма. Построили диаграмму усилий, действующее на исполнительное звено, и если необходимо, построили 2 плана положений соответствующие началу и концу действия сил полезного сопротивления.

Структурный анализ механизма

1. Выписываем кинематические пары определяя класс и вид

1–2 – вращ., 5 кл

2–3 – вращ., 5 кл

3–4 – поступ., 5 кл

4–1 – вращ., 5 кл

4–5 – вращ., 5 кл

5–6 – вращ., 5 кл

6–1 – поступ., 5 кл

2. Определяем степень подвижности

W=3n-2p5 – p4 =3*5–2*7=1

3. Строим структурную схему механизма


4. Определяем группы Ассура, определяем класс, порядок и вид

5–6 гр. Ассура, II класса, II порядка, с внешней поступательной парой

3–4 гр. Ассура, II класса, II порядка, с внутренней поступательной парой

1–2 механизм I класса

5. Определяем точки наслоения

I(1,2) – II(3,4) – III(5,6)

Весь механизм II класса.

Планы скоростей. Линейные скорости точек и угловые скорости звеньев

Построение плана скоростей

Скорость точки A постоянна и равна:

Выбираем масштаб плана скоростей. Пусть отрезок

- изобр. скорость т.А на плане скоростей. Тогда масштаб плана скоростей будет:

Вектор pv а направлен перпендикулярно ОА по направлению ω2.

Рассмотрим группу Ассура 3–4 (внутренняя точка А4 ) и запишем систему уравнений:

VA 4 = VA + VA

VA 4 = V С + VA

Систему решим графически. Рассмотрим первое уравнение системы: через точку a плана скоростей проводим прямую, параллельную звену BL (на этой прямой будет находиться VA и точка A 4 ).
Решаем второе уравнение.V С =0 , т. к. точка С неподвижна, а значит вектор pv с , изображающий скорость V С =0 иточка С совпадает с pv . Через полюс плана скоростей (точки с) проводим прямую перпендикулярную А4 C . При пересечении двух прямых получаем положение точки а4 .

Положение точек b ,

на плане скоростей определяем по теоремам подобия. Точка b будет находиться так:

Проведём окружность радиусом а4 b с центром в точке а4 и радиусом cb с центром в точке c , пересечение их является точка b . Из полюса pv проводим вектор в точку b .

Точка

,
будет находиться на отрезке b а4 , причём:

Точка d будет находиться на отрезке bc , причём:

Рассмотрим группу Ассура 5–6 (внутренняя точка Е ) и запишем систему уравнений:


V Е = VD + VED

VE = VP + VEP

Систему решим графически. Рассмотрим первое уравнение системы: через точку d плана скоростей проводим прямую

(на этой прямой будет находиться VED и точка E ).

Решаем второе уравнение.VP =0 , т. к. точка P неподвижна, а значит вектор pv p , изображающий скорость VP =0 иточка P совпадает с pv . Через полюс плана скоростей (точки p ) проводим прямую

. При пересечении двух прямых получаем положение точки e ( s 6 ) .

Точка

будет находиться на отрезке de ( ds 6 ), причём:

Определим истинные значения линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма:

План скоростей рассмотрен для выделенного положения.

Аналогично строится планы скоростей для остальных положений механизма.

Результаты заносятся в таблицу скоростей точек и звеньев механизма.

Таблица 1 – Линейные скорости характерных точек и угловые скорости звеньев

Параметр Значение в положении
1 2 Основное 4 5 6 7 8 9
VА4, м/с 0 1.32 2.2 2.7 0.6 1.5 0 1.3 2.5
VB, м/с 0 0.5 0.7 0.8 0.6 0.4 0 0.6 1.1
VD , м/с 0 1.1 1.6 1.9 1.3 1. 0 1.1 2.7
VE , м/с 0 0.8 1.4 2 1.4 1.1 0 1.2 2.6
VS4 , м/с 0 0.7 1.2 1.2 0.9 0.7 0 0.7 1.8
VS5 , м/с 0 1 1.5 0.2 1.4 1.1 0 1.1 2.6
VL ,м/с 0 1.7 2.6 2.9 2.1 1.7 0 1.8 4.1
VA4A ,м/с 0 2.8 2.3 0.4 1.4 1.8 0 2.8 1.2
VA4C ,м/с 0 1.3 2.2 2.7 0.6 1.5 0 1.3 2.5
VED ,м/с 0 0.4 0.5 0.4 0.3 0.3 0 0.3 0.2
VEP ,м/с 0 0.8 1.4 2 1.4 1.1 0 1.2 2.6
ω4 , с-1 0 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0 0.2 0.5
ω5 , с-1 0 1 1.1 0.8 0.7 0.6 0 0.6 0.4

5. Построение диаграммы приведенного момента сил сопротивления


Определение точки приложения и направление уравновешивающей силы (приведенной силы)

Для определения полюса зацепления

в зубчатой передаче, принять радиус делительной окружности ведомого колеса 2
.

Выделить более четкими линиями один из планов механизма на рабочем ходу (где действует сила полезного сопротивления), но не крайние положения. Для этого положения пронумеровать звенья и обозначить кинематические пары и центры масс звеньев. Нумерацию планов положений начать с крайнего положения перед рабочим ходом.

Определяем радиус делительной окружности ведомого колеса

Принимаем r 2 =0,09 м , используя масштаб

, определим масштаб на плане механизма:

На плане механизма находится точка полюса зацепления (т. р0 ), а также направ-ление уравновешивающей силы (приведенной силы и ее точки приложения т. В2 )


Используя теорему подобия находим положения и скорость т. В2 на планах скоростей в каждом положении:

Пара-

метры

Положения
1 2 Основное 4 5 6 7 8 9
pv b 2 мм 50 50 50 50 50 50 50 50 50
ab2 мм 105 110 106 82 46 38 17 22 55
VB2 м/с 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2

Определение силы полезного сопротивления по диаграмме сил и силы тяжести звеньев в каждом положении и прикладывание его к механизму

Определяем силы тяжести:

Значение сил полезного сопротивления и сил тяжести звеньев во всех положениях механизма одинаковы, кроме 1-ого и 7-ого, где F =0

Силы проставляются только в выделенном положении.


Согласно теоремы Жуковского «О жестком рычаге», перенести все силы из плана механизма на план скоростей повернув их на 900 в том числе

.

Взять сумму моментов всех сил относительно pv и найти величину, направление

.

Уравновешивающий момент:

Поскольку приведенная сила сопротивления

и приведенный момент сопротивления
то имеем значения приведенных моментов сил сопротивления. Каждый момент заносим в таблицу

Таблица 3 – Приведенные значения моментов сил полезного сопротивления

Положения 1 2 Основное 4 5 6 7 8 9
, кНм
0 19,5 31,4 46 33 25,9 0 15,9 10

По значениям

в таблице строим график
на миллиметровке.

Определение мощности электродвигателя и разбивка передаточного отношения по ступеням. Определив

для каждого положения строим график изменения приведенного момента сил сопротивления от функции угла поворота звена приведения по оси абсцисс, масштаб равен:

Имея зависимость

определяем требуемую мощность электродвигателя, для этого находим работу сил сопротивления:

,

где S – площадь, мм2

Тогда работа движущих сил:

,

где Ag – полезная работа механизма,

Средняя мощность движущих сил:

Требуемая мощность электродвигателя:

,


где

КПД зубчатой передачи,
- цилиндрическая передача

- КПД ременной передачи,

- КПД одной пары подшипников качения,

количество пар подшипников качения

По ГОСТ 19523–81 выбираем

, причем
, согласно
выбираем синхронную частоту вращения
, процент скольжения S . Соответственно выбрали:

=0,55 кВт,
=1500 об/мин,
S =7,3%

Определяем номинальное число оборотов электродвигателя:

Определяем передаточное число, общее:

где

- передаточное число редуктора, выбираем по ГОСТ 2185–66

Up – передаточное число ременной передачи

радиус делительной окружности шестерни

Построение диаграммы изменения кинетической энергии

Имея диаграмму

сил сопротивления
графически проинтегрируем ее методом хорд и получим график работы сил сопротивления
. Масштаб графика получим вычисляя по формуле:

,

где

масштаб

масштаб оси

Н – полюсное расстояние при графическом интегрировании, мм

Приведенный момент движения сил для промышленных установок принимаем постоянным в течение всего цикла установившегося режима. Учитывая то обстоятельство, что за полный цикл установившегося движения работа движущих сил равна работе сил сопротивления. Соединяем 1-ую и последнюю точки в диаграмме

прямой линией. Указанная прямая в положительной области представляет собой диаграмму работ движущих сил
. Вычитая из ординат диаграммы
соответствующие ординаты диаграммы
и откладывая разность на соответствующей ординате получаем диаграмму изменения (приращения) кинетической энергии механизма

Определение истинной скорости движения звена приведения

Построение диаграммы приведенного момента инерции по уровню:

Определяем значения приведенного момента инерции в каждом положении:

Результат заносим в таблицу.

Таблица 4 – Значения приведенных моментов инерции

Положение 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,15 0,25 0,43 0,52 0,39 0,3 0,15 0,32 0,86

По полученным значениям строим график изменения приведенного момента инерции от функции угла поворота звена приведения

.

Масштаб

Построение диаграммы «Энергия – масса» (кривой Виттенбауэра) и зависимости


Исключив из графиков

и
аргумент φ получим функциональную зависимость изменения приращения к кинетической энергии от приведенного момента инерции
- диаграмму Виттенбауэра.

Кинетическая энергия механизма в любой момент времени можно представить в виде суммы кинетической энергии механизма в начальный момент времени

и разности работ сил движущих Ag и сил сопротивления Aс за время соответствующее повороту звена приведения на угол φ, т.е.

Переносим начало координат графика

на расстояние соответствующее значению кинетической энергии
.

В этом случае диаграмма Виттенбауэра отнесенная к новой системе координат, представляет кривую изменения кинетической энергии всего механизма функции приведенного момента инерции

Истинная скорость звена приведения в данном его положении:

(1)


Взяв на кривой

произвольно выбрав точку с координатами (х, у) и определив значение:

После подстановки в формулу (1) получим:

(2)

Полученные данные

заносим в таблицу.

Таблица 5-Значения истинной скорости движения звена приведения

Положение 1 2 3 4 5 6 7 8 9

По значениям таблицы строим диаграмму изменения истинной скорости движения звена приведения

.

Из нового начала координат т. О1 касательно к диаграмме

проводим

Лучи и находим лучи

, тогда по формуле (2) находим
,
. Угловые

Скорости звена приведения:

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Видео

Занятие 7 Силовой анализ кривошипно кулисного механизма  [ВИДЕО]

Лекция 14 Динамический анализ  [ВИДЕО]

APM Dynamics кинематический и динамический анализ  [ВИДЕО]
ТММ первый лист курсовой  [ВИДЕО]
SolidWorks Simulation Анализ кривошипа Урок 7  [ВИДЕО]
Как делать расчеты с помощью SolidWorks Simulation  [ВИДЕО]
Подготовка к анализу вибрации машины или механизма  [ВИДЕО]
1 часть мехонизмов  [ВИДЕО]
Тест механизма в APM Slider  [ВИДЕО]
Meshanism1 avi  [ВИДЕО]
29 динамический анализ T FLEX11  [ВИДЕО]
Теория механизмов и машин ТММ  [ВИДЕО]

Copyright © MirZnanii.com 2015-2017. All rigths reserved.