Изучение механизмов металлорежущих станков

СОДЕРЖАНИЕ: Министерство образования РФ Тверской Государственный Технический Университет Кафедра Металлорежущие станки и инструменты Изучение механизмов металорежущих станков

Министерство образования РФ

Тверской Государственный Технический Университет

Кафедра Металлорежущие станки и инструменты

Изучение механизмов металорежущих станков

Методические указания

к лабораторной работе по курсу Металорежущие станки

для студентов специальности 1201- Технология машиностроения

Тверь 2001

В методических указаниях к лабораторной работе Изучение механизмов металлорежущих станков изложены основные понятия и положения по систематике и функциональному назначению механизмов, входящих в кинематические цепи станков.

Лабораторная работа предназначена для изучения курса Металлорежущие станки. Методические указания (второе издание) рекомендованы к применению на заседании кафедры Металлорежущие станки и инструменты (протокол №2 от 02.11.2000)

Автор: Клюйко Э.В.

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Стр.
2. 1. Цель работы............................................................................................	3
3. 2. Порядок проведения работы.................................................................	3
4. 3. Назначение и состав механиз­мов.........................................................	3
5. 4. Структурные свойства механизмов....................................................	8
6. 5. Функциональные свойства механизмов .............................................	11
7. 6. Примеры анализа механизмов..............................................................	13
8. 7. Индивидуальные задания по анализу механизмов.............................	17
9. 8. Контрольные вопросы...........................................................................	18
9. Библиографический список .................................................................	18
10. Приложение ............................................... .........................................	19

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить основные свойства передаточных механизмов станков.

2. Приобрести определенные навыки в анализе структурных и функциональных свойств механизмов станков.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с основными свойствими передаточные меха­низмов станков,

2. Изучить методику анализа структурных и функциональных свойств механизмов станков.

3. По индивидуальному заданию (альбом, макеты механизмов и Приложение на стр 20…22) проанализировать основные свойства и характеристики станочных механизмов.

3. НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ МЕХАНИЗМОВ

В металлорежущих станках все многообразие механизмов, пред­назначенных для создания определенных движений, подразделяют на двигательные (приводные), передаточные и исполнительные (формообразующие). Наиболее многочисленные из них передаточные [1,4]. Отличаются они друг от друга по назначению (реверсирующие, суммирующие, корректирующие и др.), по конструкции (шарнирно-рычажные, кулачковые, зубчатые, винтовые и др.) по исполнению опор и зацеплении (передачи скольжения, передачи качения и т.д.).

Механизмы представляют собой (рис. 1) подвижные соединения несколь­ких тел, предназначенных для преобразования движений. Имеется в виду как замена одного вида движения на другое (рис. 1а, 1в), так и передача движения с количественным изменением его параметров (рис. 1г). В качестве основных характеристик движения при настройке механизмов станков, используют пять параметров: траекторию, путь (угловой или линейный), скорость, направление и положение входного или выходного звеньев [2,4].

Передаточные механизмы состоят из звеньев, образующих на стыках между собой кинематические пары (j;k). Звено j или k - это одно ли несколько деталей, жестко (без относительных смещений) связанных между собой. Например, на рис. 1г звено 3 образуют вал и закрепленные на нем шестерни z₄ и z₅ . Звенья могут быть твердыми и деформируемыми, подвижными и неподвижными, ведущими и ведомыми. Основные типы подвижных звеньев, применяемые в станках приведены в таблице 1 и в альбоме ([3], стр.63). Кроме концевых подвижных звеньев в механизмах могут быть промежуточные подвижные звенья и всегда есть одно неподвижное звено, называемое основанием или стойкой . Поэтому можно сказать, что механизм - это многозвенная подвижная передаточная система с одним неподвижным звеном. На рис. 1а показан четырехзвенный (с учетом стойки) механизм привода ползуна 3 долбежного станка. Для компенсации перекосов в шарнирах и смягчения ударной нагрузки в паре (1;2) введена избыточная подвижность (v₁₂ =2 вместо v₁₂ =1). Для придания повышенной жесткости одинаковым рычагам 1 и 3 (рис 1б) к ним в пятизвенном механизме зажимного приспособления присоединен дополнительный шатун 4. На рис 1б показан простейший трехзвенный пространственный механизм с дисковым кулачком 1 и качающимся толкателем 2, применяемый в приводе подачи шпиндельной бабки токарного автомата (кулачок вращается параллельно плоскости yz , а толкатель качается в плоскости ху ). Сложный восьмизвенный двухпоточный механизм привода стола продольно-фрезерного станка (рис. 1г) позволяет уменьшить зазоры в косозубых зубчатых передачах и распределить силовую нагрузку между приводными валами 4 и 6 в соответствии с их жесткостью.

Рис.1. Примеры передаточных механизмов:

а) – кривошипно-ползунный механизм с избыточной подвижностью в паре (1;2);

б) – шарнирно рычажный механизм с избыточным звеном 4;

в) – кулачково-рычажный пространственный механизм;

г) – зубчатый замкнутый механизм привода стола

Таблица 1

Основные типы звеньев в механизмах
№	Тип звена	Назначение	Условное обозначение
1	Стойка (основание)	неподвижное звено
2	Кривошип	вращательное звено
3	Коромысло (рычаг)	качательное звено
4	Кулачок	вращательное или по­ступательное звено с плоским или пространственным криволинейным профилем
5	Шестерня	вращательное звено в виде колеса с зубчатым венцом
6	Рейка	поступательное звено в виде стержня с зубчатой нарезкой
7	Шатун	Звено, совершающее плоское или пространственное движение
8	Ползун (толкатель)	Звено, совершающее поступательное движение
9	Кулиса	Звено, совершающее любое движение и не­сущее направляющие плоскости для другого звена
10	Винт (ходовой винт)	Звено в виде вала с винтовой на­резкой для создания вращательного поступательного или винтового движения
11	Гайка а– простая б– маточная в– шариковая	звено, охватывающее в зацеплении ходовой винт для передачи движения	а б в

Кинематическая пара (j;k) представляет собой подвижное соединение двух звеньев j и k . Подвижное соединение может быть выполнено по поверхностям (в низших парах) и по линиям или точкам (в высших парах). Подвижный контакт в парах может поддерживаться геометрическим, силовым или кинематическим замыканием. В первом случае используют ограничение (охват) одних поверхностей другими (рис. 1а, направляющая О для ползуна 3), во втором – применяют пружины (рис 1в), груз или гидроприжим, в третьем – используют дополнительную кинематическую цепь механизмов (рис. 1г). Конструктивно кинематическая пара обычно представляет собой подвижный контакт звеньев в подшипниковых опорах или зацепление этих звеьев. Основные типы пар приведены в таблице 2 (арабскими цифрами в таблице обозначены звенья.)

Основной характеристикой кинематической пары является ее подвижность v _jk , т.е число относительных смещений (линейных или угловых) между звеньями j и k .

Таким образом, передаточный механизм - это совокупность нескольких звеньев, связанных в кинематические пары и предназначенных для преобразования движений одних звеньев (входных) в движения других звеньев (выходных). В таблице 3 приведены основные типы передаточных механизмов общего назначения, применяемые в станках.

Наряду с обычными механическими передачами в металлорежущих станках применяют технологические механизмы , которые являются основными исполнительными механизмами станков и отличаются от передаточных механизмов наличием технологической пары , представляющей собой подвижный контакт инструмента относительно обрабатываемого изделия (табл.2). В технологической паре вместо скольжения или качения создается срезание материала и формообразование изделия. В соответствии с способом обработки технологические пары называют токарными, фрезерными, шлифовальными парами и т.д. На рис.2. приведен пример механизма шлифования с одной шлифовальной парой (2;5)

Рис.2. Механизм врезного шлифования кулачков распредвалов: 1-качающаяся люлька, несущая на себе шпиндель 2 с изделием Д и копиром К ;

3-копировальный ролик, установленный на

подшипниках О₁ и контактирующий с копиром;

4-шлифкруг на шпиндельных опорах О₂ .

Пружина П создает силовой контакт между

копиром и роликом. Ведущим является вращение

шпинделя 2 с изделием и копиром.

Таблица 2

Типы кинематических пар в передаточных механизмах (по ГОСТ 2.770-68 и по рекомендациям ICO ТК/10 ПК4
№	Наименование	Условное изображение	Подвижность, v jk ,	Замыкание	№	Наименование	Условное изображение	Подвижность, v jk ,	Замыкание
1	Ползунная	1	Геометрическое	6	Сферическая а) обычная б) с пальцем	3 2	геометри-ческое
2	Вращательная	1	-“-	7	Зубчатая а) плоская б) пространственная	2 4 или 5	силовое и геометрическое
3	Винтовая а) скольжения б) качения	1	-“-	8	Кулачковая а) плоская б) пространственная	2 4 или 5	силовое и геометрическое
4	Цилиндри-ческая	2	-“-
								9	Технологическая (токарная, фрезерная, шлифовальная и т.д.) а) с линейным формообразующим контактом б) с точечным формообразующим контактом	1 2	силовое
				5	Плоская а) обычная б) с пальцем	3 2	Силовое Силовое и геометрическое

4. СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА МЕХАНИЗМОВ

4.1. Сложность N механизма . В металлорежущих станках сложные подвижные механические системы, передающие движе­ния от входного звена к выходному (шпиндель, суппорт и т.д.) и образующие последовательные связи между этими звеньями, называют кинематической цепью механизмов Еще более сложными яв­ляются так называемые кинематические группы [2], которые предназначены для создания сложных исполнительных движений и состоящие из нескольких кинематических цепей. Любые кинематические цепи механизмов или их участки, образующие сложные механизмы, могут быть расчленены на простые.

Простой механизм (или передача) - это такой, в котором число звеньев (с учетом неподвижного) равно числу кинематические пар, то есть p = n + 1, где р – число кинематических пар, n – число подвижных звеньев. Графическое изображение основных типов простых механизмов стандартизовано, (см. [3], стр. 65). Каждое звено в простом механизме образует подвижное соединение с двумя другими звеньями. Сложные механизмы содержат несколько простых; в них есть звенья, подвижно связанные более чем с двумя другими звеньями (рис. 3 и 4).

Число N простых механизмов в сложном равно

N = p – n (1)

Если вычисление по формуле (1) дает N = 1, то механизм простой; если N 1, то механизм сложный; при N 1 механизм вырождается в жесткую ферму. В числе р кинематических пар в формуле (1) не учитывают избыточные (пассивные) пары , вводимые в механизмы в виде дополнительных опор и зацеплений. Например, в дифференциале(рис.5), такой опорой является пара (2;4) между водилом 2 и ступицей 4 шестерен z₄ и z₈ .

Таким образом, степень сложности механизма определяется в нем числом простых передач.

4.2. Размерность R механизма. Она определяется числом измерений движения звеньев механизма и равна числу независимых уравнений, связывающих параметры движения (положения или скорости или ускорения) всех звеньев механизма. Например, в шарнирном четырехзвеннике А (рис.3) для четырех переменных параметров положения (углы поворота j₄ , j₅ , j₆ , j₇ ) имеем три независимых уравнения связи, то есть R=3:

(2)

1) -проекция на ось х

2) -проекция на ось у

3) - сумма внутренних углов 4-звенника

Из примера следует, что размерность простого механизма на единицу меньше числа v параметров его положения, то есть в большинстве механизмов R = (v – 1). Это обстоятельство позволяет определить R для существующего (известного) механизма без составления вышеуказанных уравнений. Например, для передачи «винт-гайка», R=2, так как параметров положения три: угловое положение винта, линейное положение гайки, а также относительное смещение в зацеплении витков винта и гайки. Для неизвестного (нового) механизма система R вышеуказанных уравнений (2) определяет условия существования механизма и ограничивает число измерений пространства, в котором происходит движение. В общем случае пространство движений – шестимерно. Поэтому размерность R простого механизма определяется зависимостью

R=6 – c_г (3)

где c_г – число общих геометрических связей , ограничивающих пространство движений звеньев механизма. Например, для передачи «винт-гайка» c_г =4 (допускается только две подвижности в механизме: вращение вокруг оси винта и перемещение вдоль этой оси), а для кулачкового механизма (рис. 2 в) величина c_г =2 (невозможно вращение одного из звеньев вокруг оси y и перемещение перпендикулярно плоскости xy ). Так как движения звеньев механизмов не могут иметь более 6-и измерений, то все простые механизмы делят на:

1) одномерные , R=1 (приводные электро-, гидро- и пневмодвигатели);

2) двухмерные , R=2 (например, трехзвенные клиновые, винтовые и фрикционные механизмы);

3) трехмерные , R=3 (все плоские шарнирно-рычажные, кулачковые, зубчатые и поводковые механизмы, а также сферические и зубчато-рычажные механизмы);

4) четырехмерные , R=4 (например пространственные рычажно-винтовые и кулачковые механизмы;

5) пятимерные , R=5 (например пространственные шарнирно-рычажные, кулачковые и зубчато-рычажные механизмы);

6) шестимерные , R=6 (например пространственные шарнирно-рычажные, кулачковые и зубчато-рычажные механизмы)

4.3. Подвижность W механизма. Она определяется числом степеней свободы движений в механизме, т.е. числом независимых движений на разных входных звеньях, передающих их на одно выходное звено механизма. В соответствии с этим механизмы могут быть одноподвижными (подавляющее большинство) и многоподвижными . Примерами последних являются разнообразные суммирующие механизмы станков ([3], стр.79) и промышленные роботы. Подвижность всего механизма зависит от подвижностей отдельных кинематических пар (j;k), определяемых числом возможных перемещений одного звена пары относительно другого. Могут быть одно-, двух-,…, пятиподвижные кинематические пары (табл.2).

В сложном передаточном механизме общая подвижность определяется следующим выражением:

(4)

где - суммарная подвижность всех р кинематических пар механизма, ;

R - сумма размерностей N простых механизмов, входящих в состав сложного, R = R₁ + R₂ +…+ R_N ;

v_п – число местных избыточных (пассивных) подвижностей в кинематических парах. Например, лишняя подвижность в паре Р₁₂ (рис.1а) или «лишнее» вращение ролика 2 (рис.3) на рычажном толкателе 3, не влияют на положение и движение других звеньев механизма. Избыточные подвижности применяют для уменьшения трения, для компенсации перекосов и других погрешностей с целью повышения работоспособности механизмов.

с_к - число жестких кинематических связей в сложном механизме. К числу кинематических связей относятся как отдельные дополнительные звенья (рычаги, кулачки, шестерни и т.п.), так и цепи дополнительных механизмов, дублирующих или дополняющих работу основных передач. Указанные кинематические связи образуют замкнутые механические контуры (замкнутые механизмы) и способствуют повышению точности, жесткости и других свойств механизмов. Примерами простейших кинематических связей являются дополнительные шатун 4 (рис.1б) и сателлит 7 (рис.5). Пример более сложной кинематической связи показан на рис.1г. Здесь от двигателя М с помощью зубчатой пары z₁ /z₂ на вал 2 передается вращение, которое затем разделяется на два потока передачами z₃ /z₄ , z₅ /z₆ и z₇ /z_{8 ,} z₉ /z₁₀ , замыкаясь с помощью шестерен z₁₁ и z₁₂ на зубчатой рейке, закрепленной на столе станка. Усилие Q гидроцилиндра или мощной пружины 3 на вал2, благодаря косозубым зацеплениям шестерен, создает дополнительный натяг между боковыми поверхностями зубьев колес z₁₁ , z₁₂ с рейкой. В этом механизме n=7, p=14, N=7, с_к =1 (один замкнутый контур), v_п =0 и W = ( 14 + 7 ) + 1 – 7 3 = 1 (все простые механизмы – трехмерные, R_j =3 ).

Подвижность простого механизма в соответствии с (4) равна:

W = v_S - R_j - v_п (5)

Здесь с_к =0, т.к. введение кинематических связей в простой механизм делает его сложным. Например, присоединение дополнительного шатуна 4 (рис. 1б) в шарнирный четырехзвенник добавляет в него две кинематические пары, поэтому N = 6 – 4 = 2 (два подобных четырехзвенника).

5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МЕХАНИЗМОВ.

5.1. Трансформизм . Он характеризуется передаточным отношением i ₁₂ , равным производной от параметра положения (j₂ , S₂ ) выходного звена 2 по параметру положения (j₁ , S₁ ) входного звена 1 (j_j – угол поворота, S_j – линейное смещение звена j). Величина i ₁₂ определяется по формулам:

здесь w₁ , w₂ , V₁ , V₂ – угловая и линейная скорость звеньев 1 и 2.

Для механизмов, в которых входные и выходные звенья имеют равномерные движения вместо понятия передаточное отношение i ₁₂ удобнее пользоваться понятием ход S_jk механизма , под которым понимают угловое (или прямолинейное) перемещение ведомого звена 2 за один оборот (или один мм ) перемещения ведущего звена 1. В зависимости от типа передач ход S₁₂ равен:

Если механизм сложный (кинематическая цепь механизмов с n подвижными звеньями), то передаточное отношение i _{1 n} от звена 1 к звену n равно:

, (6)

то есть передаточное отношение сложного механизма равно произведению передаточных отношений простых механизмов. Соответственно, если перемещения звеньев в механизме определяется с помощью ходов S_jk простых механизмов, то xод S _{1 n} сложного механизма:

(7)

5.2. Равномерность (линейность) механизма. Это свойство определяется постоянством хода или передаточного отношения в механизме. Если, например, j₁ – угол поворота входного звена, j₂ – угол поворота выходного звена и j₂ =i₁₂ j₁ , где i₁₂ =const, то механизм линейный; если i₁₂ const, то механизм неравномерный. Наличие в сложном механизме хотя бы одного простого неравномерного механизма делает весь сложный механизм тоже неравномерным.

В таблице 3 приведены основные типы станочных равномерных механизмов, их ходы S₁₂ и передаточные отношения i₁₂ . В примечании к табл.3 указаны расчетные параметры этих механизмов.

Нелинейность движения механизма оценивают коэффициентом неравномерности равным:

, (7)

где D - диапазон скоростей, D = V_max /V_min ; V_max , V_min – скорость (наибольшая и наименьшая) на выходном звене механизма. У равномерных механизмов . Равномерными являются зубчатые, винтовые, фрикционные и некоторые другие механизмы.

5.3. Реверсивность механизма – свойство изменять направление движения на выходном звене при неизменном направлении движения входного звена. Достигается это либо переключением специально вводимых в сложный механизм реверсивных устройств ([3, стр.74]), либо без переключения, так как это свойство органически присуще данному механизму (например, кривошипному или кулачковому). В переключаемых реверсивных механизмах различают два состояния и соответствующие им два передаточных отношения или хода i_{P 1} , i_{P 2} или S_{P 1} , S_{P 2} , которые обычно одинаковы и постоянны по величине, но отличаются друг от друга знаком. В большинстве шарнирно-рычажных и кулачковых реверсивных механизмах передаточное отношение обычно переменное по знаку и величине.

5.4. Обратимость механизма . Это свойство механизма позволяет передавать движение в обоих направлениях (от звена 1 к звену n и, при необходимости, от звена n к звену 1). Такая особенность механизмов объясняется, в основном, трением в кинематических парах. В необратимых механизмах в результате самоторможения в одной или в нескольких парах движение возможно только в одном направлении. Самотормозящими и, следовательно, необратимыми могут быть винтовые, кулачковые, некоторые зубчатые (например, червячные) и другие передачи скольжения. Напротив, передачи качения являются, как правило несамотормозящими (обратимыми), так как в зацепление между витками (зубцами) звеньев вводят тела качения (шарики или ролики) и коэффициент трения очень мал. Например, в передаче «винт-гайка качения» небольшой нажим (от руки) на гайку вдоль ее оси приводит винт во вращение. Для обратимых механизмов имеет место равенство i_{1 n} =1/i_{n 1} , то есть передаточное отношение (и ход) в механизме от звена 1 к звену n обратно передаточному отношению i_{n 1} (ходу) от звена n к звену 1. Если хотя бы одна кинематическая пара в механизме самотормозящая, то механизм в целом необратимый.

5.5. Регулируемость механизма . Данное свойство определяется возможностью существенного изменения (или небольшой корректировки) какого-либо параметра движения в механизме. Изменяемыми параметрами движения могут быть: длина хода (угловой или линейный путь), скорость (угловая или линейная), направление движения и исходное положение одного из звеньев механизма. Регулировки в механизмах достигаются переключением коробок скоростей и подач, изменением относительного положения или длины одного из звеньев или заменой звеньев (сменных кулачков или шестерен и т.д.), а также введением в механизм специальных корректирующих устройств (см. [3, стр.66,67]).

В общем случае регулируемость механизма по параметру x_j на выходном звене характеризуется диапазоном D_X регулирования, D_X =x_max / x_min , где x_max , x_min – максимальное и минимальное значения регулируемого параметра. В качестве параметра x_j обычно выбирают линейную или угловую скорость, угловую частоту (в оборотах в минуту или в двойных ходах в мин), путь (угловой или линейный) и другие характеристики.

6. ПРИМЕРЫ АНАЛИЗА МЕХАНИЗМОВ

6.1. Кулачково-рычажный механизм привода подачи поперечного суппорта токарного станка-автомата.

1. Механизм преобразует вращение В₁ сменного кулачка 1 (рис.3) в поступательное движение П₇ суппорта 7. Промежуточные звенья:

2-ролик, 3 и 4– коромысла с зубчатыми секторами, 5- шатун,

6-коромысло с регулируемой длиной l_x рычага, 7- ползун (суппорт), 0- стойка.

2. Число подвижных звеньев n=7; кинематических пар p=11, три из которых двухподвижные (v₁₂ , v₃₄ , v₆₇ ). Суммарная подвижность –

v = 8 1 + 3 2 = 14.

3. Простых механизмов в сложном N = 11 – 7 = 4 (кулачково-рычажный с звеньями 0, 1, 2, 3; зубчато-рычажный с звеньями 0, 3, 4; шарнирный 4-звенник с звеньями 0, 4, 5, 6; рычажно-ползунный с звеньями 0, 6, 7). Размерность всех простых механизмов (все они плоские): R₁ =R₂ = R₃ = R₄ = 3

4. Общая подвижность механизма по формуле (2) W=14-43-1=1. Здесь v₀ =1 – местная подвижность ролика 2 в паре v₂₃ с коромыслом 3.

5. Механизм неравномерный, так как содержит шарнирно-рычажные передачи.

6. Механизм реверсивный, так как реверсивна кулачковая передача.

7. Механизм необратимый, так как необратима кулачково-рычажная передача.

8. Механизм регулируемый, так как изменением длины l_x рычага в коромысле 6 корректируется длина хода Н_х суппорта 7, а заменой кулачка 1 изменяется длина хода и скорость подачи суппорта.

6.2. Промышленный робот (рис. 4)

1. В основании 0 размещен приводной двигательМ₁ , в подвижной стойке 4 установлены двигатели М₂ , М₃ , а на конце руки 6 закреплен пневмодвигатель ПД, ротор 7 которого непосредственно связан со схватом робота. Остальные звенья: 1-шестерня, 2-поворотная платформа, жестко связанная с шестерней, 3 и 5 –ходовые винты.

2. Число подвижных звеньев n=7, кинематических пар Р=10 (одна из них двухподвижная v₁₂ ), суммарная их подвижность v_S =91+12=11.

3. Степень сложности N = 10 – 7 = 3. Промышленный робот содержит 3 простых передаточных механизма: зубчатый с подвижными звеньями 1-2 (R₁ =3) и два винтовых, с подвижными звеньями 3-4 и 5-6 (R₂ =R₃ =2).

4. Общая подвижность механизма W = 11 – (3 + 2 2) = 4, то есть робот 4-подвижный: три подвижности (В₂ , П₄ , П₆ ) реализуются от двигателей М₁ , М₂ , М₃ , вращающих входные звенья 1,3,5, а одна подвижность (В₇ ) осуществляется непосредственно (без передаточного механизма) от неполноповоротного пневмодвигателя ПД.

5. Механизм равномерный, нереверсивный, необратимый (содержит винтовые пары скольжения) и регулируемый (направление движения изменяется двигателями, а исходное положение и длина перемещений - путевыми упорами, переключающими двигатели).

Рис. 3 Семизвенный плоский механизм привода подачи суппорта

Рис. 4. Четырехподвижный промышленный робот с

цилиндрической координатной системой

6.3. Суммирующий механизм (рис. 5)

1. В этом механизме ведущими являются валы 1 и 3, ведомыми– вал 7. Цепь передач от вала 1 к валу 7 состоит из червячной передачи z₁ /z₂ и планетарной передачи, в которой вал 2 жестко связан с осями сателлитов 5 и 6, образуя так называемое водило. Последнее передает вращение через шестерни 5 и 6 на вал 7. Вторая цепь (от вала 3) состоит из передач z₃ /z₄ , z₈ /z₅ , z₅ /z₇ и дублирующих передач z₈ /z₆ , z₆ /z₇ .

2. Число подвижных звеньев n=7, кинематических пар Р=14 (из них шесть пар –двухподвижные, зубчатые); одна пара (2;4) – пассивная поэтому общая подвижность v =(14–1)+6=19

3. Сложность механизма N=13-7=6 (две червячных и четыре конических передачи с размерностями R_j =3)

4. Общая подвижность W=19+1–63=2. Здесь с_к =1 – один замкнутый контур конических передач.

5. Механизм равномерный, нереверсивный, необратимый и нерегулируемый.

Рис. 5. Конический дифференциал: М₁ , М₂ – электродвигатели соответственно

для ускоренного и рабочего хода, 1– вал с червяком z₁ , 2- вал с закрепленным

на нем водилом В и шестерней z₂ , 3- вал с червяком z₃ , 4- ступица с закрепленными

на ней шестернями z₄ и z₈ , 5 и 6 – сателлиты, свободно насаженные на водило В,

7- выходной вал с шестерней z₇ ; пара (2;4) – избыточная, v₂₄ =1.

7. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИЗУ МЕХАНИЗМОВ

7.1. В приложении (стр. 20, 21) предусмотрены задания для 20 вариантов (см. табл. 4). В задании № 1 по схеме механизма необходимо дать его анализ по методике п.7.2. (см. примеры в п.6). В задании 2 предварительно нужно по макету механизма составить его кинематическую схему, учитывая правила изображения звеньев и кинематических пар (табл.1 и 2).

7.2. При анализе свойств механизмов необходимо:

1) Разобраться в принципе действия и составных частях механизма.

2) Изобразить кинематическую схему механизма, указав в ней все звенья, кинематические пары и их подвижности v_jk . При выполнении задания №3 рекомендуется кроме табл. 1 и 2 использовать условные обозначения механизмов в [3, стр.62-65].

3) Дать краткое описание принципа работы механизма с наименованием всех звеньев.

4) Проанализировать структуру механизма в следующем порядке

- указать общее число n подвижных звеньев,

- указать общее число р кинематических пар и определить их суммарную подвижность v ,

- по формуле (1) определить степень сложности механизма N и перечислить типы простых механизмов, входящих в состав сложного с указанием их звеньев и размерностей.

- по формуле (4) определить подвижность механизма W и указать его входные и выходные звенья.

5) Дать оценку равномерности, реверсивности, обратимости и регулируемости механизмов.

При оценке равномерности движения на макете (задание №2) нужно последовательно, задавая одинаковые перемещения на входном звене, замерить соответствующие перемещения на выходном звене; если примерно одинаковые, то , механизм равномерный, в противном случае неравномерной.

При оценке регулируемости нужно выявить по каким измененным параметрам движения возможна настройка заданного механизма и с помощью каких приемов.

Таблица 4

Индивидуальное задания

№ задания

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1 (табл.5)

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Рис.6

Рис.7

Рис.8

Рис.9

Рис.10

Рис.11

Рис.12

Рис.13

Рис.14

Рис.15

Рис.16

Рис.17

Рис.18

Рис.19

Рис.20

2 (макеты)

№1

№2

№3

№4

№5

№6

№7

№8

№9

№10

№11

№12

№13

№14

№15

№16

№17

№18

№19

№20

8.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Понятие о передаточном и технологическом механизмах и их составе.

2. Понятие о кинематической паре. Типы пар и их свойства.

3. Что такое подвижность механизма? Примеры.

4. Размерность механизма. Классификация механизмов по числу измерений. Примеры.

5. Какие избыточные («пассивные») элементы вводятся в передаточные механизмы и с какой целью. Примеры.

6. Основные особенности простых и сложных механизмов.

7. Может ли входное звено быть выходным? В каких механизмах?

8. Как оценивается равномерность движения механизма?

9. Какие элементы в механизмах регулируются и с какой целью?

10. Что такое ход и передаточное отношение механизма? В чем отличие ходов и передаточных отношений простого и сложного механизмов.

11. Чему равны передаточное отношение и ход в следующих механизмах: в зубчатой цилиндрической передаче, в червячной передаче, в реечной передаче, в винтовой передаче, в ременной передаче, в цепной передаче?

9. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ СПИСОК

1. Металлорежущие станки /Под ред. Н.С.Ачеркана.-М.:Машиностроение, 1965.

2. Федотёнок А.А. Кинематическая структура металлорежущих станков.-М.:Машиностроение, 1970.

3. Клюйко Э.В. Кинематика металлорежущих станков.-Калинин:КПИ, 1974.

4. Клюйко Э.В., Матвеев А.И. Металлорежущие станки общего назначения.-Тверь:ТГТУ, 1999.

5. Клюйко Э.В. Изучение передаточных механизмов металлорежущих станков. Методические указания к лабораторной работе.-Тверь: КПИ, 1991.

Скачать архив с текстом документа