Кинематический анализ и выбор электродвигателя

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 p_vа направлен перпендикулярно ОА по направлению ω_2.

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

V_{A 4} = V_A + V_{A 4А}

V_{A 4} = V _С + V_{A 4С}

 

Систему решим графически. Рассмотрим первое уравнение системы: через точку a плана скоростей проводим прямую, параллельную звену BL (на этой прямой будет находиться V_{A 4А} и точка A ₄).
 Решаем второе уравнение.V _С =0, т. к. точка С неподвижна, а значит вектор p_v с, изображающий скорость V _С =0 и точка С совпадает с p_v. Через полюс плана скоростей (точки с) проводим прямую перпендикулярную А₄C. При пересечении двух прямых получаем положение точки а_4.

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 p_v 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 = V_D+ V_ED

V_E = V_P+ V_EP

 

Систему решим графически. Рассмотрим первое уравнение системы: через точку d плана скоростей проводим прямую  (на этой прямой будет находиться V_ED и точка E).

Решаем второе уравнение.V_P =0, т. к. точка P неподвижна, а значит вектор p_v p, изображающий скорость V_P =0 и точка P совпадает с p_v. 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