Федеральное агентство по образованию РФ
Пермский государственный технический университет
Контрольная работа.
Определение основных параметров пружинных импульсно-силовых узлов ручного механизированного инструмента
Вариант задания № 2-12
1. Определение кинематики и динамики равномерно ускоренного прямолинейного движения твердого тела
Для выполнения расчетов зададимся скоростью твердого тела /> м/с.
Определим массу ударника:
/>отсюда
/>кг
Определим время затрачиваемое ударником на ускорение:
/>отсюда
/>с.
Где
/>— период периодического процесса, с.
Так как время, затрачиваемое на ускорение ударника, не должно превышать 0,8 цикла, то
/>с
Определим ускорение:
/>м/с2
Определим перемещение:
/>м
Определим объем твердого тела:
/>отсюда
/>м3
Определим удельный вес:
/>где
/>— сила тяжести
/>Н
/>кН/м3
Определим работу силы:
/>где
/>— сила
/>Н
/>Нм
Определим мощность:
/>Вт
Определим геометрические размеры твердого тела:
т.к l/d=2,5
тогда />м
l=/>м
2. Расчет пружины
1. Задаемся значением индекса пружины
/>
Определим коэффициент К, учитывающий кривизну и форму сечения витков
/>
Из конструктивных соображений, принимаем средний диаметр пружины />мм.
Определяем диаметр проволоки />
/>где
/>— заданная сила />Н =99,8 кгс.( так пружина должна обеспечить равномерно ускоренное движение принимаем силу вдвое больше )
/>— допускаемое напряжение, />кгс/мм2
/>мм
принимаем 6 мм.
Проверяем правильность предварительной оценки индекса пружины
/>
Индекс соответствует ранее выбранному.
Определяем число рабочих витков:
/>где
/>— осевое перемещение торцов пружины />м.,
/>— модуль сдвига ,/> кгс/мм2.
/>
Полное число витков
/>
Длина пружины, сжатой до соприкосновения соседних рабочих витков
/>мм
Минимальны зазор между витками при максимальной рабочей нагрузке на пружину
/>мм
Шаг пружины при максимальной рабочей нагрузке на пружину
/>мм
Шаг пружины в рабочем состоянии (шаг навивки)
/>мм
Длина пружины в свободном состоянии
/>мм
Приблизительное количество проволоки, необходимое для изготовления пружины
/>мм
Приблизительная масса пружины--PAGE_BREAK--
/>кг
Потенциальная энергия, накапливаемая пружиной за ход сжатия
/>кгс·мм
Жесткость пружины, продольная
/>кгс/мм
Удельная энергия пружины
/>(кгс·мм)/кг
Произведем еще два расчетных случая с разными скоростями твердого тела />=2,3 м/с и />=2,6 м/с результаты расчетов выразим в таблице 1.
Таблица 1.
Расчетные величины
1-ый расчетный
случай
2-ой расчетный случай
3-ий расчетный случай
Параметры определяющие кинематику и динамику движения твердого тела
/>, м/с
2,3
2,5
2,6
/>, кг
11,3
9,6
8,8
/>, с
0,0588
0,0588
0,0588
/>, м/с2
39,11
42,52
44,22
/>, м.
0,0676
0,0735
0,0764
/>, м3
0,0015
0,0012
0,0011
/>, кН/м3
73,82
78,4
78,4
/>, Н
441,9
408,2
389,1
/>, Н·м
30
30
30
/>, Вт
1020,5
1020,5
1020,5
Геометрические параметры твердого тела
/>, мм
91
86
82
/>, мм
230
210
206
Расчетные параметры пружин
/>
5
5
5
/>, мм
28
30
32
/>, мм
6
6
6,5
/>
2,5
4
5
/>
4,5
6
7
/>, мм
24
44
48,8
/>, мм
0,36
0,23
0,2
/>, мм
6,36
8,23
7,7
/>, мм
8,76
9,74
9,03
/>, мм
30,9
50,9
56,4
/>, мм
39,5
60,3
66,
/>, кг
0,087
0,24
0,23
/>, кгс·мм
324,3
299,4
285,6
/>, (кгс·мм)/кг
3728
2878
2195
Вывод
Из трех предложенных расчетных случаев, я выбираю второй как самый целесообразный с массой ударной части (/>=9,6 кг.), так как данный вариант по результатам расчетов имеет оптимальные геометрические размеры, а так же динамические и кинематические характеристики.