Изучение механизмов металлорежущих станков

Изучение механизмов металлорежущих 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

| |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)