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
| |Стр. |
|1. Цель |3 |
|работы...........................................................| |
|................................. | |
|2. Порядок проведения |3 |
|работы...........................................................| |
|...... | |
|3. Назначение и состав |3 |
|механизмов.......................................................| |
|.. | |
|4. Структурные свойства |8 |
|механизмов.................................................... | |
|5. Функциональные свойства механизмов |11 |
|............................................. | |
|6. Примеры анализа |13 |
|механизмов.......................................................| |
|....... | |
|7. Индивидуальные задания по анализу |17 |
|механизмов............................. | |
|8. Контрольные |18 |
|вопросы..........................................................| |
|................. | |
|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 ((12=2 вместо (12=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 |неподвижное звено | |
| |(основание) | | |
|2 |Кривошип |вращательное звено | |
|3 |Коромысло |качательное звено | |
| |(рычаг) | | |
|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 |Звено, совершающее | |
| |(толкатель) |поступательное движение | |
|9 |Кулиса |Звено, совершающее любое | |
| | |движение и несущее | |
| | |направляющие плоскости для | |
| | |другого звена | |
|10 |Винт |Звено в виде вала с винтовой | |
| |(ходовой |нарезкой для создания | |
| |винт) |вращательного поступательного | |
| | |или винтового движения | |
|11 |Гайка |звено, охватывающее в | |
| |а– простая |зацеплении ходовой винт для | |
| |б– маточная |передачи движения |а б |
| |в– шариковая | |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
(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 |
|№ |Варианты |
|задан| |
|ия | |
|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.
-----------------------
(2)