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.