Значения углов передачи движения, град.
| Положение | Значение угла  | Положение | Значение угла |
| … | … | ||
4. Кинетостатический расчет механизма (силовой расчет).
Исходные данные.
4.1. Определение сил инерции и моментов сил инерции звеньев механизма.
4.2. Определение реакций в кинематических парах наиболее удаленной структурной группы.
4.3. Определение реакций в кинематических парах последующих структурных групп.
4.4. Расчет входного (ведущего) звена.
4.5. Определение уравновешивающей силы или момента методом рычага Н. Е. Жуковского.
Примечание. Порядок определения реакций в кинематических парах структурных групп по п. 4.2. и 4.3. рекомендуется свести в табл. 4.1, 4.2. и т. д.
Таблица 4.1
Порядок расчета структурной группы П2
| № п/п | Параметр | Уравнение | № звена |
 |  | ||
 |  | 4 и 5 | |
  | |
Таблица 4.2
Порядок расчета структурной группы ПI
| № п/п | Определяемый параметр | Уравнение равновесия | № звена |
 | | 2, 3 | |
 | | 2, 3 | |
 и т. д. | |
5. Определение момента инерции маховика.
Исходные данные.
5.1. Определение приведенного момента сил полезных сопротивлений (или движущих сил).
5.2. Построение графика момента сил полезного сопротивления.
5. 3. Построение графика работ сил полезного сопротивления и графика работ движущих сил.
5.4. Построение графика приращения кинетической энергии.
5.5. Определение кинетической энергии звеньев для 8-12 положений механизма (или приведенного момента инерции звеньев).
5.6. Определение момента инерции маховика и его геометрических размеров.
5.7. Определение истинного закона движения ведущего звена с маховиком и без него.
Примечание. Результаты расчетов 
свести в табл. 5.1.
Таблица 5.1.
Значения основных параметров для расчета маховика.
| Параметр | Значения параметров в 12 положениях механизма | ||||||||
| … … | |||||||||
 , мс-1  , мс-1   , мс-1  , с-1  , с-1  , с-1  , Дж  , кг×м2  , Н×м | |||||||||
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
образец штампа листа курсового проекта
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Задание №1
Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма зубодолбежного станка
Содержание и последовательность выполнения проекта
Кинематическая схема станка
Кривошип 1 получает движение через редуктор от электродвигателя. Через звенья 2, 3 и реечную передачу с круглой рейкой кривошип приводит в возвратно-поступательное движение долбяк 4. Резание происходит при движении долбяка вниз (см. схему к заданию №1).
Долбяк имеет дополнительное вращательное движение, которое он получает от кривошипа через червячную передачу 4:50, зубчатые колеса Z6и Z7 и вторую червячную передачу 1:90. Червячное колесо посажено на шток долбяка на шлицы со скользящей посадкой. За счет сменных шестеренок Z6и Z7 можно обеспечить требуемое число nx двойных ходов долбяка за один его оборот.
Передаточное отношение в непрерывном обкаточном движении долбяка и заготовки определяется отношением их чисел зубьев и достигают с помощью сменных шестерен гитары деления Z8и Z9, чтобы при обратном ходе долбяка могло продолжаться обкаточное движение без порчи инструмента и заготовки. Чтобы не было заедания и истирания зубьев долбяка о заготовку, последняя во время обратного хода отводится от долбяка с помощью кулачкового механизма и системы рычагов. Кулачок сидит на одном валу с кривошипом 1.
Содержание и последовательность выполнения работы
I. Структурное и кинематическое исследование механизма
1. Произвести структурный анализ стержневого механизма привода зубодолбежного станка, состоящего из звеньев 1, 2, 3, 4.
2. По заданному значению хода долбяка S и, пользуясь крайними положениями точки B, определить длину кривошипа lOA и шатуна lOВ.
3. Построить положения звеньев соответствующие крайнему верхнему и крайнему нижнему положению долбяка. Крайнее положение, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов /построений/ за начальное.
4. Построить схему механизма в12 положениях и определить графически траекторию движения центра тяжести звена 2. Положение центра тяжести звена I принять равным 0,5 lOA.
Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата А1.
5. Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещение, путь, скорость и ускорение рабочего звена 4 в функции угла поворота кривошипа. График перемещения и пути построить в одной системе координат. В пояснительной записке необходимо привести значения скоростей и ускорений, определенных как графическим способом, так и из планов.
6. С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 4 положениях ускорения всех характерных точек механизма, включая начало и конец рабочего хода.
Вращение кривошипа считать равномерным.
II. Профилирование кулачка
1. Построить в произвольном масштабе заданный закон изменения 
и двукратным графическим дифференцированием построить графики 
, 
.
Наибольший ход толкателя определить по заданному отношению плеч 
и условию, чтобы наибольшее перемещение стола заготовки при отводе его было равно 0,5 m.
2. Определить наименьший радиус дискового кулачка. Минимальный угол передачи движения взять в пределах 
.
3. Построить теоретический и практический профиль кулачка, выбрав радиус ролика.
4. Построить график изменения угла передачи движения по углу поворота кулачка.
III. Проектирование зубчатой передачи
1. По заданному числу ходов долбяка и числу зубьев редуктора определить потребное число оборотов электродвигателя.
2. Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес Z6и Z7 гитары подачи. Применить неравносмещенное зацепление.
3. Построить рабочие участки профилей, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графоаналитический. Рассчитать и построить эпюры относительных скольжений профилей.
4. Построить профиль зубьев малого колеса Z6 в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения /сдвига/ и со смещением 
.
IV. Силовой расчет механизма
1. В одном из рабочих положений механизма вычислить силы и моменты от сил инерции. Построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе.
2. Определить по рычагу Жуковского уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе. Расхождение в полученных результатах при определении уравновешивающего момента или уравновешивающей силы планом сил и рычагом Жуковского не должно превышать 2-3%.
V. Расчет маховика
1. Определить приведенные моменты сил сопротивления /силы резания/ к валу кривошипа с учетом весов наиболее тяжелых звеньев. Построить график изменения приведенного момента сил сопротивления по углу поворота кривошипа 
.
2. Методом графического интегрирования приведенного момента сил сопротивления построить график работы сил сопротивления.
3. Построить график работы движущих 
сил, считая момент движущих сил постоянным для данного периода установившегося движения.
4. Построить график избыточных работ /кинетической энергии/ по углу поворота кривошипа 
.
5. Определить приведенные моменты инерции звеньев для 12-13 положений механизма и построить график 
.Приведенный момент инерции редуктора и других вращающихся звеньев 
принять 0,3 кгм2 .
6. Построить график избыточных работ в функции приведенного момента инерции звеньев /диаграмма энергомасс/ 
. С помощью этой диаграммы определить момент инерции маховика, который должен быть посажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности 
хода машины.
7. Определить основные размеры маховика.
8. Определить истинный закон изменения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без маховика.
К заданию №1
Схема зубодолбежного станка с круглым долбяком
Исходные данные к заданию №1
| Параметры | Обозн. | Варианты | |||||||||
| Число зубьев зацепляющихся колес редуктора | Z1 | ||||||||||
| Z2 | |||||||||||
| Z3 | |||||||||||
| Z3 | |||||||||||
| Z4 | |||||||||||
| Z5 | |||||||||||
| Число ходов долбяка в минуту | nx | ||||||||||
| Данные для проектирования стержневого механизма | S, мм | ||||||||||
| α, град | |||||||||||
 | 1,3 | 1,35 | 1,25 | 1,15 | 1,4 | 1,1 | 1,05 | 1,2 | 1,25 | 1,5 | |
 | 1,0 | 1,1 | 1,3 | 1,35 | 1,2 | 1,25 | 1,15 | 1,05 | 1,1 | 1,15 | |
 | 1,1 | 1,2 | 1,25 | 1,15 | 1,3 | 1,0 | 1,05 | 1,0 | 1,2 | 1,35 | |
 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,65 | 0,55 | 0,45 | 0,5 | 0,55 |
Продолжение исходных данных к заданию № 1
| Параметры | Варианты | ||||||||||
| Основные данные для проектирования кулачкового механизма | Закон движения толкателя | S=  | S= =  | S=  -  | S=  | S= =  | |||||
| φ0уд+ φ0д.с.+ + φ0пр | |||||||||||
| φ0уд: φ0д.с.: : φ0пр | 2:5:3 | 1:3:2 | 5:3:4 | 4:2:3 | 2:4:3 | 5:2:4 | 4:3:4 | 2:1:3 | 4:3:2 | 5:1:3 | |
| l | |||||||||||
| a/b | |||||||||||
| Основные данные для пректирования зубчатой перед. | Модуль m, мм | ||||||||||
| Z6 | |||||||||||
| Z7 | |||||||||||
 инструмента, град | |||||||||||
| С, мм | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m |
| Продолжение исходных данных к заданию № 1 | |||||||||||
| Параметры | Варианты | ||||||||||
| Усилие резания, Н | Р | ||||||||||
| Вес звеньев стержневого механизма, H | G1 | ||||||||||
| G2 | |||||||||||
| G3 | |||||||||||
| G4 | |||||||||||
| Моменты инерции звеньев стержневого механизма, кг×м2 | J1 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,5 | 0,4 | 0,6 | 0,5 | 0,7 |
| J2 | 0,8 | 1,0 | 1,6 | 1,4 | 1,2 | 1,4 | 1,0 | 1,2 | 1,6 | 0,8 | |
| J3 | 1,5 | 2,0 | 2,2 | 2,4 | 2,1 | 2,7 | 1,8 | 2,2 | 2,0 | 2,1 | |
| Коэффициент неравномер-ности хода |  |  |  |  |  |  | | | | | |
Задание №2
Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование поперечно-строгального станка с качающейся кулисой
Содержание и последовательность выполнения проекта
I. Кинематическое исследование механизма
1. Произвести структурный анализ стержневого механизма (см. схему к заданию №2). Определить степень подвижности, класс и порядок структурных групп, входящих в механизм. Определить класс и порядок механизма.
2. Построить положения звеньев, соответствующие крайнему левому и крайнему правому положению звена 5. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начальное.
3. Построить схему механизма в 12 положениях. Определить графически траекторию движения центра тяжести звена 4. Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата A1.
4. Определить с помощью планов скоростей и ускорений скорости в 12 положениях механизма и в 4-х положениях ускорения всех характерных точек механизма, включая начало и конец рабочего хода.
5. Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещения, путь, скорость и ускорения рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. Графики пути и перемещения построить в одной системе координат.
6. Построить графики изменения угловой скорости и ускорения звена 4 по углу поворота кривошипа.
7. Построить годографы скорости и ускорения центра тяжести звена 3.
II. Профилирование кулачка
1. Построить в произвольном масштабе заданный график тангенциального ускорения коромысла и двукратным графическим интегрированием получить график перемещения коромысла.
2. Определить минимальный радиус кулачка, выбрав одностороннее или двухстороннее его вращение.
3. Построить теоретический и практический профили кулачка, выбрав радиус ролика.
4. Построить график изменения угла передачи движения по углу поворота кулачка.
5. Минимальный угол передачи движения взять в переделах 45°-50○.
III. Проектирование зубчатой передачи
1. По заданной кинематической схеме зубчатого механизма и числу зубьев колес определить:
а) из каких простых механизмов состоит заданный механизм;
б) общее передаточное отношение всего механизма;
в) скорости вращения всех валов колес.
2. Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес Zк и Zш, предварительно рассчитав число зубьев Zк.
Применить неравносмещенное зацепление.
3. Построить участки профиля, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графо-аналитически. Рассчитать и построить эпюры относительного скольжения профилей.
4. Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса Zш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения и со смещением 
.
IV. Силовой расчет
1. В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе.
2. Проверить по рычагу Жуковского значение уравновешивающей силы, найденной методом планов сил. Расхождение в полученных результатах не должно превышать 2 – 3%.
V. Расчет маховика
1. Рассчитать приведенный момент от силы сопротивления Р для 12 положений механизма. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота ведущего звена механизма.
2. По графику приведенного момента построить графическим интегрированием графики работ сил полезного сопротивления и движущих сил, считая момент последних на валу машины постоянным для данного периода установившегося движения.
3. Построить диаграмму приращения кинетической энергии /избыточных работ/ по углу поворота кривошипа.
4. Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график .
5. Построить диаграмму приращений кинетической энергии в функции приведенного момента инерции /диаграмма энергомасс/. По этой диаграмме определить момент инерции маховика, который должен быть насажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины.
6. Определить основные размеры маховика.
7. Построить график изменения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без маховика.
К заданию №2
Схема механизма поперечно-строгального Схема кулачкового механизма
станка с качающейся кулисой
Исходные данные к заданию №2
| Параметры | Варианты | ||||||||||
| Число оборотов двигателя | n, об/мин | ||||||||||
| Число оборотов кривошипа | n1, об/мин | ||||||||||
| Размеры звеньев | lOA , м | 0,08 | 0,06 | 0,07 | 0,09 | 0,10 | 0,12 | 0,14 | 0,08 | 0,02 | 0,02 |
| lBD , м | 0,40 | 0,45 | 0,48 | 0,50 | 0,52 | 0,54 | 0,60 | 0,65 | 0,50 | 0,50 | |
| lBS3 , м | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 | |
| lBc , м | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,12 | 0,12 | 0,12 | 0,12 | 0,10 | 0,12 | |
| lBS4 , м | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,06 | 0,06 | 0,07 | 0,06 | 0,05 | 0,06 | |
| lEC , м | 0,03 | 0,03 | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,05 | 0,04 | 0,04 | 0,03 | 0,04 | |
| lOD , м | 0,15 | 0,18 | 0,20 | 0,18 | 0,22 | 0,23 | 0,25 | 0,25 | 0,20 | 0,20 | |
| a, м | 0,22 | 0,25 | 0,27 | 0,29 | 0,27 | 0,27 | 0,30 | 0,33 | 0,28 | 0,25 | |
| Основные данные для проектирования зубчатой передачи | Z1 | ||||||||||
| Z2 | |||||||||||
| Z3 | |||||||||||
| Z'3 | |||||||||||
| Z4 | |||||||||||
| Z5 | |||||||||||
| Zш | |||||||||||
| m, мм | |||||||||||
| , град | |||||||||||
| С*, мм | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m | 0,25m |
Продолжение исходных данных к заданию № 2
| Параметры | Варианты | ||||||||||
| Основные данные для проектирования кулачкового механизма | Закон ускорений коромысла |  Wτ | ksin  | kcos |  k |  | k1 sin | ||||
| Угол размаха коромысла | Ψ, град | ||||||||||
| Длина коро-мысла | l, мм | ||||||||||
| Фазовые углы, град. | φ0уд | ||||||||||
| φ0д.с. | |||||||||||
| φ0пр | |||||||||||
| Веса звеньев, H | G1 | ||||||||||
| G4 | |||||||||||
| G3 | |||||||||||
| G5 | |||||||||||
| Моменты инерции звеньев, кгм2 |  | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,2 |
 | 1,0 | 2,0 | 1,5 | 1,8 | 0,2 | 0,9 | 1,5 | 1,0 | 1,2 | 2,0 | |
 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,3 | |
| Усилие резания, H | P |
Задание №3
Тема проекта. Кинематическое и динамическое исследование механизма строгального станка с вращающейся кулисой
Содержание и последовательность выполнения проекта
I. Кинематическое исследование механизма
1. Произвести структурный анализ стержневого механизма (см. схему к заданию №3). Определить степень подвижности, класс и порядок структурных групп, входящих в механизм.
2. Построить положения звеньев, соответствующие крайнему левому и крайнему правому положению звена 5. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начальное.
3. Построить схему механизма в 12 положениях. Определить графически траекторию движения центра тяжести звена 4. Схема механизма должна занимать 1/5 листа формата A1.
4. С помощью планов скоростей и ускорений определить в 12 положениях скорости и в 4-х положениях – ускорения всех характерных точек механизма.
5. Определить графическим способом в 12 положениях механизма перемещения, путь, скорость и ускорения рабочего звена 5 в функции угла поворота кривошипа. Графики пути и перемещения построить в одной системе координат.
6. Построить графики угловой скорости и углового ускорения звена 3 по углу поворота кривошипа.
7. Построить годографы скорости и ускорения центра тяжести звена 3.
II. Профилирование кулачка
1. Построить в произвольном масштабе заданный график тангенциального ускорения коромысла и двукратным графическим интегрированием получить график перемещения коромысла.
2. Определить минимальный радиус кулачка, выбрав одностороннее или двухстороннее его вращение.
3. Построить теоретический и практический профили кулачка, выбрав радиус ролика.
4. Построить график изменения угла передачи движения по углу поворота кулачка.
5. Минимальный угол передачи движения взять в переделах 
.
III. Проектирование зубчатой передачи
1. По заданной кинематической схеме зубчатого механизма и числу зубьев колес определить:
а) из каких простых механизмов состоит заданный механизм;
б) общее передаточное отношение всего механизма;
в) скорости вращения всех валов колес.
2. Рассчитать и построить зацепление корригированных цилиндрических зубчатых колес Zк и Zш, предварительно рассчитав число зубьев Zк. Применить неравносмещенное зацепление.
3. Построить рабочие участки профиля, дугу зацепления и определить коэффициент перекрытия аналитически и графоаналитически. Рассчитать и построить эпюры относительного скольжения профилей.
4. Рассчитать и построить профиль зубьев малого колеса Zш в зацеплении с инструментальной рейкой без смещения и со смещением .
IV. Силовой расчет
1. В одном из рабочих положений механизма построением планов сил определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на кривошипе.
2. Проверить по рычагу Жуковского уравновешивающую силу, найденную методом планов сил. Расхождение в полученных результатах не должно превышать 2 – 3%.
V. Расчет маховика
1. Подсчитать приведенный момент от силы сопротивления 
для 12 положений механизма. Построить график изменения приведенного момента по углу поворота ведущего звена механизма.
2. По графику приведенного момента построить графическим интегрированием графики работ сил полезного сопротивления и движущих сил, считая момент последних на валу машины постоянным для данного периода установившегося движения.
3. Построить диаграмму приращения кинетической энергии /избыточных работ/ по углу поворота кривошипа.
4. Определить приведенные к кривошипу моменты инерции для 12 положений механизма и построить график .
5. Построить диаграмму приращений кинетической энергии в функции приведенного момента инерции /диаграмма энергомасс/. По этой диаграмме определить момент инерции маховика, который должен быть насажен на вал кривошипа для обеспечения заданной неравномерности хода машины. Коэффициент взять в пределах 0,08 – 0,1.
6. Определить основные размеры маховика.
7. Построить график изменения угловой скорости ведущего звена при постановке маховика и без маховика.
К заданию №3
Схема механизма строгального станка
с вращающейся кулисой
Схема кулачкового механизма