Структурный анализ рычажных механизмов типовых технологических машин

Исходные расчетные данные

структурный кинематический схема механизм Параметры ползуна: геометрические размеры: масса кривошипа:

F_p =1.8 kH l_O1A=120 мм lO2B = 364.4 m=1.2 кг.

n=120об/мин b=173.2 мм.

h=140 мм (Ход) a=600 мм Данная работа посвящена кинематическому анализу долбежного станка.

Структурная схема которая изображена на рис. 1.

Структурный анализ

Выполним структурный анализ механизма.

Данный механизм состоит из 6 звеньев:

• 1) Стойка
• 2) Кривошип
• 3) Кулисный камень
• 4) Кулиса
• 5) Шатун
• 6) Резец

Рассмотрим кинематические пары механизма:

• 1) Кривошип и стойка О₁: низшая, 5-го класса, с геометрическим замыканием, плоская, вращательная, обратимая.
• 2) Кривошип и Кулисный камень: низшая, 5-го класса, с геометрическим замыканием, плоская, вращательная, обратимая.
• 3) Кулисный камень и Кулиса: низшая, 5-го класса, с геометрическим замыканием, плоская, поступательная, обратимая.
• 4) Кулиса и стойка О₂: низшая, 5-го класса, с геометрическим замыканием, плоская, вращательная обратимая.
• 5) Кулиса и Шатун: низшая, 5-го класса, с геометрическим замыканием, плоская, вращательная
• 6) Шатун и резец: низшая, 5-го класса, с геометрическим замыканием, плоская, вращательная, обратимая.
• 7) Резец и стойка: низшая, 5-го класса, с геометрическим замыканием, плоская, поступательная, обратимая.

Определим число степеней свободы по формуле Чебышева:

W=3(n-1)-2P_н -2P_в

где n-число звеньев механизма n=6.

P_н -число низших КП P_н =7.

Р_в-число высших КП Р_в =0.

W=3(6−1)-2*7=1.

Пассивные связи в механизме отсутствуют.

В механизме есть 2 структурные группы:

Первая структура группа 2 класса 2 порядка образована шатуном 5 и резцам 6.

Вторая структурная группа 2 класса 2 порядка образована кулисным камнем 3, кулисой 4.

Следовательно, заданный механизм 2 класса 2 порядка.

Построение кинематической схемы механизма

Начертим кинематическую схему механизма, учитывая исходные данные.

Выберем масштаб кинематической схемы механизма, приняв длину кривошипа О₁А равной 30 мм.

µ _l ==0.004[].

Вычислим размеры элементов механизма на плане и занесем их в таблицу 1.

Таблица 1.

Значения.	lO1A	lBC.	lO2B	a.	b.
Действительные, м.	0.120.	0.580.	0.300.	0.1732.
На графике, мм.				43.3.

Учитывая масштаб, изобразим этот механизм в 12 положениях. Точка, А принадлежит кривошипу О₁А и будет двигаться по окружности с центром вращения в точке О₁. Точка займет самое нижнее положение когда O₁A будет направлен вертикально вверх и самое верхнее положение когда окажется в точке 1 на схеме. Далее поворачивая кривошип О₁А на каждые 30® зафиксируем все 12 положений точки (от начального положения до конечного).

6. Построение графиков.

a) перемещения рабочего звена

По исходным данным вычисли время одного оборота Т За время Т ползун переместится на расстояние, равное 2h, где h-ход ползуна.

T==0.5c.

Примем длину оси равной =120мм.

µ_t=.

µ_s= µ_l=0.004[].

В начальном положении перемещение ползуна в механизме равно нулю.

Когда кривошип О₁А повернется на 30 град., точка С переместится на некоторое расстояние по вертикали, отмерив это расстояние на кинематической схеме построим эту точку на графике перемещения с учтем масштаба, по оси ОУ расстояние перемещение точки С, а по оси ОХ 10 мм и т. д.

От сюда следует что.

У_max=S_max= h/ µ_s.

Ниже таблица с масштабными и реальными значениями перемещения ползуна Таблица 2. Примечание.

б) Скорости перемещения рабочего звена

Определим масштаб графика скорости по формуле:

µ_v==.

Полученные значения скоростей резца сводим в таблицу 3.

Таблица 3.

Для построения графика применяя графическое дифференцирование используем метод касательных. Выберем полюс Р_v на расстоянии 30 мм слева от начало координат.

в) График ускорения рабочего звена.

Аналогично, методом графического дифференцирования строим график ускорения относительно графика скорости.

Задаем полюс Р_а=30мм и вычислим масштаб:

===0.275[].

Полученные значения скоростей ползуна сводим в таблицу 4.

Таблица 4.

г) График рабочей нагрузки:

Этот график строим, опираясь на исходные данные схему рабочей нагрузки. Выбираем масштаб.

µ_F===0.05[].

д) График мощности:

Этот график можно построить, используя зависимость.

P_i=F_i*v_i,.

где F_i-рабочая нагрузка, V_si — скорость центра тяжести рабочего органа в i-ом положении.

Составим таблицу со значениями мощностей в точках соответствующими значениями скоростей и нагрузки. Затем, с учетом масштаба построим график.

µ_Р ===0.036[].

Таблица 5.