Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
КГТУ
кафедра «дизайн и технология изделий легкой промышленности»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»
на тему «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»
Автор проекта Горбункова М.В.
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Специальность 260901 «Технология швейных изделий»
(номер, наименование)
Обозначение курсового проекта КП 2068448-260901-03-07 Группа ТШ-51
Руководитель проекта Ноздрачева Т.М.
Работа защищена Оценка
Члены комиссии__________________________ Данилова С. А.
Курск 2007
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по дисциплине
«Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»
Студентка кафедры «Дизайна и технологии изделий легкой промышленности» III курса ТШ-51 группы
Горбункова Марина Владимировна
(фамилия, имя, отчество)
Тема проекта «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»
Исходные данные кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя швейной машины 1022 класса; частота вращения главного вала машины – 4800 мин-1; координаты Х и У неподвижного шарнира О2 соединительного звена нитепритягивателя – 18, 26; размеры звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя: О1А-14 мм, О1С-12 мм, АС-9 мм, АВ-35 мм, О2Д-24 мм, СД-24 мм, ДЕ-31 мм, СЕ-51 мм; сила полезного сопротивления – 80 сН; масса звеньев механизма иглы: кривошип – 0,019 кГ, шатун – 0,19 кГ, ползун – 0,03 кГ.
Основные вопросы, подлежащие разработке:
Введение
Построение кинематических схем и разметка траекторий.
Расчет скоростей звеньев механизма и отдельных точек, построение плана скоростей.
Расчет ускорений звеньев механизма и отдельных точек, построение планов ускорений.
Силовой анализ механизма иглы. Построение планов сил.
Заключение
Перечень материалов, предоставляемых к защите:
Пояснительная записка 15-20 листов
Графическая часть на 1 листе формата А1
Срок предоставления к защите__________________________
Руководитель проекта Ноздрачева Т.М____________
Задание к исполнению принял___________________________
СОДЕРЖАНИЕ
1. Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя
2.Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя
3.Определениеускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя и построение плана ускорений
4.Силовой анализ механизмов
Список используемой литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проекта является обобщение, углубление и закрепление знаний, полученных мною на лекциях и при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования», и их применение при решении технических, технологических, научных и экономических задач, возникающих при проектировании швейного оборудования.
В процессе работы должна ознакомиться с основными этапами проектирования швейного оборудования, глубоко изучить технологический процесс, осуществляемый на универсальной швейной машине, научиться составлять и анализировать кинематические схемы исполнительных механизмов. Также я должна освоить методику проведения перемещений, скоростей, ускорений звеньев механизмов и их отдельных точек, научиться устанавливать законы изменения во времени этих величин, определять силы, действующие на звенья механизмов, реакции в кинематических парах и давления на станину машины. Таким образом, я должна научиться решать задачи кинематического и динамического анализа механизмов, необходимого для выполнения расчетов проектируемого швейного оборудования.
При выполнении курсового проекта нужно учитывать основные задачи, стоящие перед швейной промышленностью по техническому перевооружению производства, применению современных средств механизации и автоматизации оборудования, созданию конкурентоспособного оборудования, экономному использованию материальных и трудовых ресурсов.
1 Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя
Под кинематической схемой понимают изображение механизма, машины или установки, на котором должна быть представлена вся совокупность кинематических элементов и их соединений, предназначенных для осуществления регулирования, управления и контроля заданных движений исполнительных органов.
Кинематическая схема может быть плоской или пространственной (в ортогональном или аксонометрическом изображении). На рис. I представлена плоская кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины 1022 класса. На рис. 2 - пространственная конструктивно-кинематическая схема.
Машина 1022 класса предназначена для стачивания деталей швейных изделий из хлопчатобумажных и шерстяных тканей однолинейной двухниточной строчкой челночного переплетения. Основными рабочими механизмами машины являются: кривошипно-шатунный механизм иглы, ротационный механизм челнока, шарнирно-стержневой механизм нитепритягивателя, простой механизм транспортирования материалов, узел лапки. В машине осуществляется централизованная смазка.
В курсовом проекте в соответствии с полученными данными необходимо построить кинематическую схему механизмов иглы и нитепритягивателя. Кинематические схемы выполняют в масштабе, который рассчитывается по формуле:
Kl = (1)
L – действительные размеры кинематического звена, м;
l – размер этого звена на кинематической схеме, мм.
Kl = 0,014/56=1/4000=0,00025(м/мм)
Частота вращения главного вала, n, мин-1
Звено
О1А,
мм
О1С,
АС,
АВ,
О2D,
О2Х,
О2Y,
СD,
DE,
CE,
5200
14
12
9
35
24
18
26
31
51
Таблица 1: исходные данные для построения кинематической схемы механизмов иглы и нитепритягивателя
Кинематическую схему механизма строят в следующем порядке. Вначале по заданным координатам x и y точек О1 и О2 (табл.1) в выбранном масштабе длин Кl, мм/мм, м/мм, (табл.2) наносят положение неподвижных точек О1 и О2 и проводят ось О1В неподвижной направляющей игловодителя, совпадающей с линией его движения. Затем из центра О1 радиусами
О1 А = и О1 С = мм проводят окружности - траектории точек А и С.
Далее траектории этих точек разбивают на двенадцать равных частей (в точках (1,2,3,..,12 и 1',2',3'...,12'). Построение схемы механизмов в указанных 12 положениях выполняют с использованием метода засечек.
Кинематическая схема и разметка траекторий рабочих точек звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя представлены в приложении.
Таблица 2: расчетные данные для построения кинематической схемы механизмов иглы и нитепритягивателя
Масштаб длин, Kl ,
м/мм
0,00025
56
48
36
140
96
72
104
124
204
Основой для кинематического анализа является кинематическая схема рис.2
Перемещение точки В игловодителя определяется из рассмотрения различных положений кривошипно-шатунного механизма. Палец кривошипа, т.е. шарнир А1 из крайнего верхнего положения А0 проворачивается на угол φ. При этом игловодитель перемещается на величину Sв. Опустив из точки А перпендикуляр А1С на линию движения игловодителя О1В1 получим:
Sв = О1В1 – О1 В0 = (СВ1 - О1В1)-(А0В0 - А0О1) (2)
т.к. О1А1 = r , а А1В1 = l , тогда получим
Sв = (l.cosβ – r.cosφ) - (l - r) = r.(1 – cosφ) – l.(1 – cosβ) (3)
В полученное выражение φ и β – переменные величины
Рассмотрим ∆ СА1О1 и ∆ СА1В1 и выразим значение углов
СА1 = r.sinφ
СА1 = l.sinβ , тогда
sinβ = r/l. Sinφ (4)
Рисунок 2.
Разложим cosβ в степенной ряд, получим
cosβ = 1 - + +...... (5)
влияние 3 и 4 ..... множителей не имеет значения, ими можно пренебречь, тогда получим выражение и подставим его в формулу (2), получим
Sв = r.(1 – cosφ) – (6)
Дифференцируя это выражение по времени можно получить уравнение скорости и ускорения:
S’в = υВ = = ω.r.(sinφ + ) (7)
S’’в =аВ = = ω2.r.( scosφ + ) (8)
График перемещения точки В
График скорости точки В
График ускорения точки В
Рисунок 3
2 Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя
Если точка звена находится в движении относительно стойки и относительно подвижной точки другого типа, то определяются нормальные ускорения для обоих движений, а касательные ускорения находятся графически. При этом вектор нормального ускорения точки при движении ее относительно стойки откладывается из полюса плана, а при движении относительно подвижной точки — из конца ускорения этой точки.
При определении скоростей и ускорений задается закон движения ведущего звена. Закон движения задается частотой и направлением вращения ведущего звена. Так как ведущим звеном является кривошип 1, его частота вращения постоянна, т.е. он вращается равномерно, а, следовательно, ωО1А=const. Направление движения ведущего звена - по часовой стрелке.
Скорости точек А (механизма иглы) и С (механизма нитепритягивателя) рассчитываются по формулам:
(9)
(10)
Векторы скоростей и направлены перпендикулярно радиусам О1А и O1C в сторону вращения этих звеньев (Кv, м/(с.мм) масштаб плана скоростей, который выбирается произвольно с учетом размеров чертежа).
(11)
(12)
План скоростей начинают строить с выбора произвольной точки на чертеже, которая называется полюсом скоростей (PV). Скорости откладывают в соответствии с масштабом скоростей:
Скорость точки D на плане скоростей определяется путем совместного решения двух векторных уравнений, (она принадлежит звеньям 4 и 5) сложением векторов:
(13)
При определении скорости движения точки D за полюсы вращения принимаются точки С и О2 . В соответствии с правилами сложения векторов из конца первого вектора Vc провопят линию действия скорости . Затем из полюса Pv проводят линию действия скорости ( так как первый вектор = 0). Пересечение линий действия скоростей и определяет положение точки d на плане скоростей. Далее все векторы скоростей направляют к найденной точке d и получают длины векторов скоростей и в выбранном масштабе плана скоростей КV.
Скорость движения точки Е, (глазка нитепритягивателя) определяют по двум векторным уравнениям:
(14)
где и
Соединив полюс PV с точкой е, получают вектор скорости точки Е, т.е.
VE = VO . e результате построения треугольник cde должен быть подобен треугольнику CDE. Все стороны их должны быть взаимно перпендикулярны и сходственно расположены.
На основании подобия треугольников cde и CDE положение точки е на плане скоростей можно определить путем построения от линии cd треугольника cde подобного треугольнику CDE, не решая двух уравнений.
Положение точки е на плане скоростей можно найти также методом засечек.
Скорость движения точки В игловодителя определяют путем решения двух векторных уравнений:
(15)
В соответствии с правилами сложения векторов из конца первого вектора проводят линию действия скорости . Далее из полюса проводят линию действия скорости в направлении перемещения игловодителя (вертикально), так как первый вектор . Пересечение линий действия скоростей и определить положение точки в на плане скоростей.
3 Определение ускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя и построение плана ускорений
(16)
(17)
При ω=const касательная составляющая ускорений = 0, = 0.
Для построения плана ускорений выбирается масштаб ускорений Ka, м/(с2*мм), который рассчитывается как:
Ka = (18)
Из произвольно выбранной точки - полюса плана ускорений откладывают (Ра) - откладывают вектор ac = направленный по линии CO1 к полюсу вращения О1 . В результате на плане ускорений получают точку с, к которой направлен вектор aoC = ac .
Линейное ускорение точки D определяют путем решения следующих векторных уравнений:
, (19)
где a02 = 0 (точка О2 неподвижна).
Величины нормальных составляющих ускорений, входящих в систему уравнений (19) определяют по формулам:
= = = ; (20)
= (21)
Векторы касательных составляющих ускорений, входящих в систему уравнений (10) на плане ускорений направляют следующим образом:
В соответствии с уравнением (10) из конца вектора , т.е. точки с, на плане ускорений проводят вектор параллельно линии CD в направлении от точки D к полюсу вращения – точке С (вниз). Далее из конца вектора проводят перпендикуляр – линию действия .
Во втором векторном уравнении (10) вектор , поэтому из полюса ускорений проводят вектор параллельно линии в направлении от точки к точке (влево). Из конца этого вектора проводят перпендикуляр к нему – линию действия . Пересечение линий действий касательных ускорений определяет положение точки d на плане ускорений.
Страницы: 1, 2
