ЗАДАНИЕ № 1

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ДОЛБЕЖНОГО СТАНКА С КАЧАЮЩЕЙСЯ КУЛИСОЙ

Краткое описание работы механизмов станка

Долбежный станок предназначен для долбления пазов и внутренних канавок в отверстиях деталей, а также для строгания вертикально расположенных поверхностей. Станок имеет следующие основные узлы: станину 1, ползун 2 с резцовой головкой, стол 3, электродвигатель 4, коробку скоростей 5 и передаточные механизмы (рис. 1—1).

Рис. 1—1. Общий вид долбежного станка с качающейся кулисой

Резание металла осуществляется резном, закрепленным в резцовой головке, при его возвратно-поступательном движения в вертикальном направлении. Для движения резца используется шестизвенный кривошипно-кулисный механизм с качающейся кулисой, состоящий из кривошипа 1, камня 2, кулисы 3, поводка 4 и ползуна 5 (рис. 1—2).

Рис. 1—2.Схема кривошипно-кулисного механизма движения резца и кулачкового механизма подачи стола.

Ход ползуна Н выбирается в зависимости от длины lд обрабатываемой поверхности с учетом перебегов lп в начале и конце рабочего хода. Длина хода ползуна может изменяться при наладке станка для обработки конкретных деталей. Средняя скорость резания vрез (скорость поступательного движения при рабочем ходе ползуна) выбирается в зависимости от условии обработки и обеспечивается при помощи привода, состоящего из электродвигателя 4, ременной передачи, коробки скоростей 5, зубчатой передачи и кулисного механизма (рис. 1—1). Подача охлаждающей жидкости в зону резания обеспечивается при помощи 'шестереночного насоса Z1, Z2 (рис. 1—1) и системы трубопроводов (на рисунке не показаны).Число двойных ходов ползуна в минуту, равное числу оборотов кривошипа n1, определяют по заданной скорости резания vрез с учетом коэффициента Кv изменения средней скорости. Во время перебега в конце холостого и начале рабочего ходов (см, циклограмму на рис. 1-3) осуществляется. Перемещение стола на величину подачи с помощью ходового винта. Поворот винта производится посредством храпового механизма, состоящего из колеса 9, рычага 8 с собачкой 10,

Рис 13. Циклограмма работы механизма долбежного станка.

Рис. 14. Закон изменения ускорения толкателя кулачкового механизма при jпод=jсп а14 при jпод=!jсп а1=!а4

тяги 7 и толкателя 6 (рис. 12). Поворот толкателя 6 осуществляется от дискового кулачка, закрепленного нa одном валу с кривошипом. Регулирование подачи стола производится путем изменения длины рычага МN, что позволяет изменять количество зубьев, захватываемых собачкой и, следовательно, обеспечивает поворот ходового винта на требуемый угол. При проектировании кулачкового механизма необходимо обеспечить заданный закон изменения ускорения при движении толкателя (рис. 1—4) и осуществить подачу во время верхнего (в конце холостого и начале рабочего ходов) перебега резца в соответствии с циклограммой (рис. 1-3). При проектировании и исследовании механизмов привода и подачи станка считать известными параметры, приведенные в табл.1—1. Проектирование планетарного редуктора провести по дополнительному заданию (Приложение III, рис. III—4, табл. III—4).

Объем и содержание курсового проекта

Лист 1. Проектирование кривошипно-кулисного механизма и определение закона его движения

1.    Определение основных размеров механизма но заданным условиям.

2.    Определение числа оборотов кривошипа (n1 об/мин} по заданным lд lп vрез и Кv.

3.    Определение необходимого момента инерции маховых масс, обеспечивающих вращение кривошипа при установившемся режиме работы с заданным коэффициентом неравномерности. Определение момента инерции дополнительной маховой массы (маховика), установленной на валу О (рис.1—2).

4.    Построение диаграммы изменения угловой скорости кривошипа за время одного цикла при установившемся режиме работы механизма.

Основные результаты расчета привести в табл. 1—1. (Приложение I).

Примечание:

1.    Силами трения между ползуном 5 и направляющими пренебречь.

2.    Веса звеньев механизма и их моменты инерции даны ориентировочно.

3.    Центры тяжести звеньев 1 и 3 расположены соответственно в точках О и С.

4.    Весом звеньев 2 и 4 основного механизма при расчетах пренебречь.

Лист 2. Силовой расчет кривошипно-кулисного механизма с учетом динамических нагрузок

1.    Определение углового ускорения звена приведения по уравнению движения в дифференциальной форме (на основании исследования, выполненного на 1 листе проекта) и положении механизма, соответствующем заданному углу j1. Определение линейных ускорений центров тяжести и угловых ускорений звеньев.

2.     Построение картины силового нагружения механизма

3.     Определение сил и кинематических парах механизма.

4.     Оценка точности расчетов, выполненных на листах 1 и 2 проекта, по уравнению моментов или уравнению сил для ведущего или ведомого звена механизма.

Основные результаты расчета привести в табл. 1—2

(Приложение 1).

Лист 3. Проектирование кулачкового механизма поперечной подачи стола

1.     Определение угла jраб рабочего профиля кулачка и его составляющих (jпод yвыст jсп) с учетом циклограммы работы механизмов долбежного станка (рис. 1—3).

2.     Построение кинематических диаграмм движения толкателя (ускорения, скорости и перемещения) с учетом заданного характера изменения ускорения толкателя (рис. 1—4).

3.     Определение основных размеров кулачкового механизма наименьших габаритов с учетом максимально допустимого угла давления (q).

4.     Построение профиля кулачка (центрового и конструктивного) .

5.     Построение диаграммы изменения угла давления в функции угла поворота кулачка.

Основные результаты расчета привести в табл. 1—3 (Приложение I).

Лист 4. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора

1.     Выполнение геометрического расчета эвольвентной зубчатой передачи z1, z2 (рис. 1—1).

2.     Построение схемы станочного зацепления при нарезании колеса с меньшим числом зубьев и профилирование зуба (включая галтель) методом огибания.

3.     Вычерчивание схемы зацепления колес с указанием основных размеров и элементов колес и передачи.

4.     Проектирование планетарного редуктора (подбор чисел зубьев) по заданному передаточному отношению редуктора и числу сателлитов. (Приложение III, рис. III—4). Допустимое отклонение iред±5%.

5.     Определение передаточного отношения, линейных скоростей и чисел оборотов звеньев спроектированного редуктора графическим способом.

Основные результаты расчета привести в табл. 1—4 (Приложение I).  

Исходные данные. Таблица 1-1.

 

ц/п
Наименование  параметра Обозначение Единица СИ Численные значения для вариантов
А
Б 
В 
Г 
Д 
1 Длина детали lд м 0,17 0,08 0,15 0,10 0,10
2 Длина перебега резца lп м 0,015 0,010 0,025 0,01 0,015
3 Скорость резания Vрез м/c 0,333 0,417 0,5 0,333 0,417
4 Коэффициент изменения скорости резания ползуна Kv ---- 1,8 1,6 1,5 1,7 1,75
5 Число оборотов электродвигателя nд об/мин 1420 1420 1440 950 950
6 Межосевое расстояние между опорами кривошипа и кулисы lOC м 0,15 0,125 0,20 0,17 0,20
7 Конструктивный угол кулисы b град 35° 30° 20° 45° 30°
8 Сила резания Pрез Н 1600 2000 1500 1200 2500
9 Вес ползуна G5 Н 450 400 350 450 400
10 Вес кулисы G3 Н 220 200 170 250 180
11 Момент инерции кулисы относительно оси С I кг·м2 0,13 0,04 0,036 0,045 0,38
12 Соотношение между размерами звеньев ED и DC ED/DC ---- 0,4 0,45 0,5 0,55 0,60
13 Вылет резца lр м 0,10 0,08 0,095 0,08 0,10
14 Коэффициент неравномерности вращения кривошипа d ---- 0,04 0,03 0,025 0,035 0,04
15 Маховой момент ротора электродвигателя mDд2 кг·м2 0,09 0,08 0,07 0,15 0,17
16 Маховой момент зубчатых механизмов, приведенный к валу кривошипа О mD2 кг·м2 20 25 30 35 30
17 Угловая координата для силового расчета j1 град 150° 120° 210° 240° 150°
18 Угловой поворот толкателя y6 град 20° 25° 20° 30° 25°
19 Длина толкателя lBN м 0.10 0.12 0.15 0.08 0.09
20 Максимально допустимый угол давления толкателя q град 40° 45° 30° 35° 40°
21 Соотношение между ускорениями толкателя
n=a1/a2 ---- 3 2,5 2 2,7 2,3
22 Число зубьев колеса 1 z1 ---- 11 12 13 14 11
23 Число зубьев колеса 2
z2 ---- 15 14 13 15 16
24 Модуль зубчатых колес Z5, Z6 m мм 2 2,5 2 2,5 2
25 Параметры исходного контура реечного инструмента a град 20° 20° 20° 20° 20°
ha* ---- 1 1 1 1 1
c* ---- 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25