Построение диаграммы перемещения ползуна

ФГБОУ ВПО «Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»

Кафедра математики и информационных технологий

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «Теория механизмов и машин»

 

МЕХАНИЗМЫ ПОПЕРЕЧНО-СТРОГАЛЬНОГО СТАНКА

 

 

ВАРИАНТ _1___

 

Выполнил студент 3 курса инженерного

факультета, специальность ______________

 

______

 

__________

Фамилия, и инициалы

 

« ___ « ____________ 2012 г.

 

 

Ярославль

ВВЕДЕНИЕ

 

Поперечно-строгальный станок предназначен для строгания горизонтальных плоских поверхностей заготовок возвратно-поступательным движением резца.

Резец приводится в движение рычажным кривошипно-кулисным механизмом, поперечная подача стола станка выполняется после окончания процесса резания, в течение холостого хода резца, и производится посредством кулачкового механизма. Толкатель кулачкового механизма, воздействуя на храповой механизм (на чертеже не показан) поворачивает ходовой винт и перемещает стол.

Движение стола при поперечной подаче происходит на фазе удаления кулачкового механизма. Кулачок расположен на вале кривошипа, который приводится во вращательное движение от электродвигателя через зубчатый редуктор.

Курсовой проект по теории механизмов и машин включает в себя проектирование и исследование зубчатого, кулачкового и рычажного механизмов являющихся составными частями поперечно-строгального станка.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

Синтез кривошипно-кулисного механизма

 

Кривошипно-кулисный механизм состоит из кривошипа 1, камня кулисы 2 и кулисы 3. Кроме этого, кривошипно-кулисные механизмы таких станков включают в себя камень 4 и ползун 5 с резцовой головкой. (Рисунок 1).

 

Н

D

В₁ С В₂

 

3

1

2 О

А φ

а

Θ

О₁

 

Рисунок 1 – Кулисный механизм с качающейся кулисой и ползуном

 

Исходные данные:расстояние между осями кривошипа и кулисыа=25 мм, ход ползуна Н = 25 мм, коэффициент неравномерности средней скорости движения ползуна К = 1,3.

Угол размаха кулисы Θ связан с коэффициентом неравномерности средней скорости ползуна К формулой

 

Из прямоугольного треугольника ΔАОО₁ находим длину кривошипа .

 

мм.

 

где Θ – угол размаха кулисы.

Расстояние СО₁ находим из ΔВ₁СО₁.

 

мм.

 

Расстояние О₁D определяется по формуле

 

,

 

где – конструктивный параметр. Отсюда,

мм.

Исходя из полученных размеров, на левой половине первого листа формата А2, выполняем, в соответствующем масштабе, чертеж кривошипно-кулисного механизма.

Построение диаграммы перемещения ползуна.

 

Перемещение ползуна 5 будет происходить при равномерном вращении кривошипа 1. Для построения диаграммы необходимо найти ряд последовательных перемещений ползуна для ряда значений угла поворота кривошипа α. Примем шаг поворота кривошипа равным 30°.

Перемещение ползуна будем находить как расстояние между точкой В₁, которая отмечает крайнее левое положение ползуна и точкой В_i, в которой будет находиться шток ползуна при его повороте на угол α_i.

 

Отрезок В_iС найдем из ΔО₁В_iС.

.

 

Выразим значения угла θ через величину угла α. Из ΔАОО₁ по теореме синусов следует

 

, откуда .

 

Отрезок АО₁ – найдем из этого же треугольника по теореме косинусов

 

.

 

Тогда

 

.

 

.

Выразим через , из основного тригонометрического тождества,

 

, отсюда

 

.

 

В итоге выражение для расчета перемещения ползуна будет иметь вид

 

.

 

Для расчета перемещения ползуна находим величину угла φ₀ для начального (нулевого) крайнего левого положения ползуна

 

φ₀ = 180⁰-90⁰-21⁰ =99⁰.

 

Очевидно, для этого положения , поэтому будем данное положение кривошипа считать начальным и углы поворота кривошипа отсчитывать от него.

Разобьем угол полного оборота кривошипа (360⁰) на 12 равных частей. Тогда для первого шага φ₁ = φ₀ + 30⁰ = 72⁰ + 102⁰. Вычисляем .

 

 

мм.

 

Аналогично находим и все последующие значения перемещения ползуна. Полученные данные занесем в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Перемещения ползуна при повороте кривошипа на угол φ_i

 

№ п/п
Угол поворота кривошипа, град
Перемещение ползуна, мм		1,8	6,9		19,4	25,7	31,4		34,5	26,7	13,4	2,6

 

Откладывая по оси абсцисс угол поворота кривошипа, а по оси ординат перемещение ползуна, строим, в соответствующем масштабе на правой половине первого листа формата А2, диаграмму перемещения ползуна (рисунок 2).

 

Рисунок 2 – Диаграмма перемещения ползуна при повороте кривошипа