Расчет и проектирование механизма долбежного станка

 

 

3.4 Построение кривой изменения моментов сил движущих

Дифференцируя кривую изменения  работ сил движущих, на диаграмме  моментов строим кривую изменения моментов сил движущих. Из полюса – точки  проводим, параллельно , прямую до пересечения с осью ординат. Из полученной точки проводим прямую, параллельную оси абсцисс до пересечения с ординатой, восстановленной из точки 8. Получаем кривую изменения моментов сил движущих.

Найдем значение момента  сил движущих.

 

Получаем 

 

3.5 Построение кривой приращения кинетической энергии

Построим диаграмму приращения кинетической энергии, т.е. в масштабах и (рисунок 3.3).

Найдем масштаб .

 

где – ордината на диаграмме работ, мм;

       – ордината на диаграмме приращения кинетической энергии, мм.

Примем 

 

Приращение кинетической энергии находим как разность работ сил движущих и сил полезного  сопротивления.

Значения приращений кинетической энергии занесем в таблицу 3.4.

 

Рисунок 3.3 - Диаграмма приращения кинетической энергии

 

Таблица 3.4 - Приращение кинетической энергии

Положение механизма	Чертежное значение , мм	Истинное значение , Дж
0	0	0
1	19,99	485,757
2	39,98	971,514
3	59,98	1457,514
	69,97	1700,271
4	77,66	1887,138
5	77,95	1894,185
6	56,37	1369,791
7	15,75	382,725
8	0	0

 

 

 

3.6 Построение диаграммы приведенного момента инерции

Построим диаграмму приведенного момента инерции, т.е. в масштабах и .

Значение приведенного момента  инерции вычисляется по формуле.

 

где – момент инерции i-ого звена относительно центра масс, ;

       – угловая скорость i-ого звена, ;

       – угловая скорость звена привидения, ;

       – масса i-ого звена, кг;

       – скорость центра масс i-ого звена, .

Запишем эту формулу для  данного механизма.

 

 

 

где – длина i-ого звена, м.

Все данные занесем в таблицу 3.5.

Найдем масштаб .

 

где – максимальное значение приведенного момента инерции, ;

 

Таблица 3.5 - Значения приведенного момента инерции

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8	8,8
	0	4,329	0,598	2,387	2,995	2,257	0,921	0,701	0
	0	3,974	3,217	0,916	0,696	2,025	2,865	2,514	0
	0	0,676	1,308	0,558	0,349	0,892	0,882	0,322	0
	0	1,012	1,12	0,649	0,548	0,82	1,045	0,987	0
	0	0,827	0,676	0,184	0,146	0,425	0,599	0,528	0
	0	1,552	1,065	0,264	0,21	0,65	1,021	1,003	0
	0	1,453	0,867	0,862	0,157	0,515	0,892	0,957	0
	0	4,396	5,371	2,509	2,413	11,289	25,899	118,79	0

 

 

       – максимальная ордината, характеризующая на диаграмме приведенного момента инерции, мм.

 

Найдем чертежные значения и занесем их в таблицу 3.6.

 

 

Таблица 3.6 - Чертежные значения приведенного момента инерции

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	0	4,396	5,371	2,509	2,413	11,289	25,899	118,79	0
	0	175,84	94,68	32,28	10,36	40,24	86,2	82,88	0

 

 

3.7 Построение диаграммы Виттенбауэра

Построим диаграмму энергомасс, т.е. в масштабах и .

Изобразим оси координат: ось абсцисс соответствует оси  абсцисс на диаграмме приращения кинетической энергии, а ось ординат  соответствует оси ординат на диаграмме приведенного момента  инерции. Обозначим оси соответственно. Проводим прямую из точки, соответствующей  нулевому положению на диаграмме  приращения кинетической энергии, параллельно  оси абсцисс до пересечения ее с прямой, проведенной параллельно  оси ординат, из точки, соответствующей  нулевому положению на диаграмме  приведенного момента инерции. Полученную точку обозначим 0.Аналогично находим  остальные точки. Последовательно  соединяем полученные точки плавной кривой (рисунок 3.4).

Найдем углы наклона касательных  к диаграмме Виттенбауэра.

 

где – коэффициент неравномерности хода машины.

 

 

На диаграмме Виттенбауэра под найденными углами проведем касательные. На пересечении касательных с  ось ординат получим точки  и .

Длина отрезка .

 

Рисунок 3.4 - Диаграмма Виттенбауэра

3.7 Расчет маховика

Определим момент инерции  маховика.

 

 

Найдем средний диаметр  маховика.

 

где – средний диаметр маховика, м;

       – ускорение свободного падения, ;

       – коэффициент толщины, ;

       – коэффициент ширины, ;

       – плотность материала, сталь, .

 

Высота обода маховика

 

 

Ширина обода маховика.

 

 

Максимальный и минимальный  диаметры обода маховика.

 

 

По полученным размерам вычерчиваем  эскиз маховика (рисунок 3.5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.5 - Эскиз маховика М(1:10)

4 Расчет и проектирование кулачкового механизма

4.1 Построение диаграммы ускорения толкателя

В произвольном масштабе вычертим диаграмму зависимости ускорения  толкателя от угла поворота кулачка.

Вычерчиваем оси координат: абсцисс – , ординат – . По оси абсцисс откладываем два отрезка, характеризующие угол удаления толкателя и угол приближения толкателя, по 120 мм, т.к. углы (рисунок 4.1). Выбираем максимальную амплитуду на участке приближения .

 

где – максимальная амплитуда на участке удаления, мм;

       – максимальная амплитуда на участке приближения, мм;

       – угол удаления;

       – угол приближения.

 

Угол удаления и приближения  делим на 8 равных участков и восстанавливаем  ординаты в этих точках.

 

Рисунок 4.1 - Диаграмма ускорения  толкателя

 

4.2 Построение диаграммы скорости толкателя

Интегрируя графически диаграмму  ускорения толкателя, строим диаграмму скорости толкателя(рисунок 4.2). Интегрируем аналогично пункту 3.2.

Полюсное расстояние от точки 0 до принимаем .

 

Рисунок 4.2 - Диаграмма скорости толкателя

 

4.3 Построение диаграммы перемещения толкателя

Интегрируя графически диаграмму  скорости толкателя строим диаграмму  перемещения толкателя(рисунок 4.3). Интегрируем аналогично пункту 3.2.

Полюсное расстояние от точки 0 до принимаем

 

 

Рисунок 4.3 - Диаграмма перемещения толкателя

4.4 Определение масштабов диаграмм толкателя

Определим масштаб угла поворота кулачка.

 

где , – значение углов, рад;

       – отрезок характеризующий один полный оборот кулачка, мм.

 

Определим масштаб оси  ординат диаграммы перемещения  толкателя.

 

где – ход толкателя из задания, м;

       – максимальная ордината на диаграмме перемещения толкателя, мм.

 

Определим масштаб оси  ординат диаграммы скорости толкателя.

 

где – полюсное расстояние на диаграмме скорости толкателя, мм.

 

Определим масштаб оси  ординат диаграммы ускорения  толкателя.

 

где – полюсное расстояние на диаграмме ускорения толкателя, мм.

4.5 Построение диаграммы динамического синтеза

В масштабе строим диаграмму зависимости перемещения толкателя от скорости толкателя.

 

где – максимальное перемещение толкателя на диаграмме динамического синтеза, мм.

 

Определим чертежные значения перемещения толкателя на диаграмме  динамического синтеза (для угла удаления).

 

где – перемещение толкателя на диаграмме динамического синтеза в i-ом положении, мм;

       – ордината на диаграмме перемещения толкателя в i-ом положении, мм.

Занесем полученные результаты в таблицу 4.1.

Выбираем вращение кулачковой шайбы против часовой стрелки, тогда  значения скорости толкателя на диаграмме  динамического синтеза откладываем  влево от оси перемещений, перпендикулярно.

 

где – значение скорости толкателя на диаграмме динамического синтеза в i-ом положении, мм;

       – ордината на диаграмме скорости толкателя в i-ом положении, мм.

Занесем результаты в таблицу 4.2.

Строим точки по найденным  значениям и соединяем их плавной  кривой.

Таблица 4.1 - Значения перемещения  толкателя

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	0	0,755	6,042	19,637	37,764	55,891	68,731	74,018	75,529
	0	1	8	26	50	74	91	98	100

 

Таблица 4.2 - Значения скоростей  толкателя

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	0	5,09	18,98	33,1	37,96	33,1	18,98	5,09	0
	0	22	82	143	164	143	82	22	0