Использование современного программного обеспечения для проектировании цепной передачи в металлорежущем станке
Использование современного программного обеспечения для проектировании цепной передачи в металлорежущем станке
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»
Институт КП МТО
Кафедра ТМ
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Металлорежущие станки»
Использование современного программного обеспечения для
проектировании цепной передачи в металлорежущем станке
Студент группы 5ТМб-1
К. Н. Мускин
Преподаватель
А.С.Хвостиков
2009
Содержание
1 Введение
2 Краткая характеристика цепной передачи
3 Альтернативный способ передачи крутящего момента от двигателя к входному валу станка
4 Методика, лежащая в основе программных вычислений
5 Принцип работы программы
6 Код программы
7 Заключение
1. Введение
Целью данного проекта была разработка программы, написанной в среде визуального проектирования Delphi 7.0, которая бы избавила пользователя, поставившего себе цель - спроектировать цепную передачу, от трудоемкого поиска методик расчета этой передачи в книгах и справочниках. Суть программы - определить типоразмер цепи и геометрическую характеристику звездочки по заданным пользователем условиям. В программе учтены многие переменные, влияющие на конечный выбор стандартного типоразмера цепи.
Почему именно Delphi? Ответ прост.
Delphi - представляет собой уникальную систему разработки, в которой технология высокопроизводительной оптимизирующей компиляции сочетается с визуальными средствами разработки и масштабируемым процессором баз данных. Это позволяет создавать эффективные приложения Windows, работающие с базами данных, в том числе и приложения для систем клиент/сервер. Разработанные с помощью Delphi приложения, могут функционировать под практически любой 32 разрядной операционной системой типа Windows 95, 98, 2000, NT, XP.
Delphi - среда быстрого создания приложений и на данный момент является самой популярной средой разработки.
Delphi обладает рядом преимуществ разработки:
Поддержка большого числа разнообразных технологий доступа к данным.
-Быстрота разработки приложения.
-Высокая производительность разработанного приложения.
-Hизкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера.
-Hаращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов
в среду Delphi.
-Возможность разработки новых компонент и инструментов собственными средствами Delphi (существующие компоненты и инструменты доступны в исходниках)
-Удачная проработка иерархии объектов.
2. Краткая характеристика цепной передачи
Цепные передачи предназначены для передачи движения с заданными усилиями и скоростями. Они могут работать в широком диапазоне передаваемых мощностей (от 0,1 кВт до 5000 кВт), скоростей (до 35 м/с), передаточных отношений (до 10 ). Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья.
Цепные передачи обладают рядом достоинств:
-возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний (до 8 м);
-меньшие, чем у ременных передач, габариты;
-отсутствие скольжения;
-высокий КПД;
-малые силы, действующие на валы, отсутствие необходимости в большом начальном натяжении;
-возможность легкой замены цепи;
-возможность передачи движения нескольким звездочкам.
Однако цепные передачи не лишены недостатков:
-отсутствие жидкостного трения в шарнирах и, следовательно, неизбежный износ, существенный при плохом смазывании и попадании пыли и грязи (износ шарниров приводит к увеличению шага звеньев и длины цепи, что вызывает необходимость применения натяжных устройств);
-более высокие требования к точности установки валов, чем в клиноременных передачах, и более сложный уход - смазка, регулировка.
-скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения, хотя эти колебания небольшие.
- передачи требуют установки на картерах;
Цепи, применяемые в машиностроении, по характеру выполняемой ими работы подразделяют на две группы - приводные и тяговые. В металлорежущих станках применяются приводные зубчатые цепи вследствие обеспечения ими более плавной работы, меньшего шума, высокой кинематической точности и обладания более высокой надежностью из -за отсутствия роликов и втулок, а также благодаря тому, что разрыв одной пластины не приводит к разрыву всей цепи.
3. Альтернативный способ передачи крутящего момента от двигателя к входному валу станка
Здесь мы рассмотрим преимущества и недостатки другой механической передачи, способной выполнять ту же роль что и рассматриваемая нами цепная передача.
Ремённые передача
Механизм, осуществляющий передачу вращательного движения с помощью ремня, охватывающего закрепленные на валах шкивы. Ремень, являясь промежуточной гибкой связью, передаёт крутящий момент с ведущего шкива на ведомый за счёт сил трения, возникающих между натянутым ремнем и шкивами. В зависимости от типа используемых ремней Р. п. могут быть плоскоремёнными, клиноремёнными и круглоремёнными. Получают распространение ременные передачи с поликлиновыми ремнями, имеющими клиновые выступы на внутренней стороне. Плоские и круглые ремни используются, как правило, по одному в передаче, а клиновые -- по несколько штук (обычно не более 6--8).
Плоскоремённые передачи просты и удобны, позволяют применять обычные шкивы с гладкой поверхностью, способны работать при высоких скоростях (40--50 м/сек и выше). Однако такие Р. п. имеют невысокое тяговое усилие, значительные габариты и сравнительно малое передаточное отношение (обычно до 5).
Клиноремённые передачи, обеспечивая повышенное сцепление ремней со шкивами, позволяют сократить межосевое расстояние, уменьшить размеры передачи и повысить передаточное отношение (до 10--15). Круглоремённые передачи используются редко, главным образом в приводах малой мощности (настольные станки, швейные машины и т. п.).
Получают распространение ремни из высокоэластичных и прочных синтетических материалов, узкоклиновые и зубчатые ремни. ременные передачи распространены в приводах с/х машин, электрогенераторов, некоторых станков, текстильных и других машин. Ременные передачи. применяют обычно для передачи мощности до 30--50 квт. Известны установки мощностью в несколько сотен и даже тысяч квт, в которых также использованы ременные передачи.
Ремённые передачи обладают как рядом достоинств, так и рядом недостатков.
Достоинства ременной передачи:
конструктивная простота
относительно малая стоимость
способность передавать мощность на значительные расстояния (до 15 м и более)
плавность и бесшумность работы, предохранение механизмов от перегрузки за счёт упругих свойств ремня и его способности пробуксовывать по шкивам.
Недостатки ременной передачи:
- короткий срок службы ремней
-относительно большие размеры
-высокая нагрузка на валы и подшипники-
-непостоянство передаточного отношения (из-за неизбежного проскальзывания ремня).
4. Методика, на которой основана программа
Основу вычислительной программы составляют ряд указаний и формул, предложенных книгой А.А. Готовцева и И.П Котенкова «Проектирование цепных передач». Программа представляет собой более систематизированную методику, нацеленную именно на расчет зубчатой цепной передачи.
В качестве исходных параметров пользователю необходимо определится с:
-передаточным отношением передачи, U;
-межосевым расстоянием, A (мм);
-диаметром ведущей звездочки, De (мм) (должен быть не меньше 68 мм);
Данные переменные позволят рассчитать максимально допустимый диаметр звездочки по следующей формуле:
и сравнить его с введенным пользователем диаметром ведущей звездочки. Если указанное пользователем значение будет превышать максимальное программа известит пользователя об этом, и попросит его перезадать значение.
-частотой вращения ведущей звездочки, n (об/мин);
Это позволит произвести расчет скорости движения цепи по формуле:
-режимом работы цепи;
-температурой окружающей среды;
-передаваемой мощностью
Данные параметры влияют на выбор коэффициентов, которые в свою очередь помогают определить коффициент эксплуатации, рассчитывающийся по формуле:
Значение скорости, определенное ранее позволит высчитать коэффициент, учитывающий снижение несущей способности цепи, из - за центробежных сил, для зубчатых цепей:
- максимально допустимой частотой вращения, nmax (об/мин);
Это позволит определиться с шагом цепи.
-числом зубьев ведущей звездочки;
Это необходимо, чтобы определиться с числом звеньев цепи:
где
И впоследствии мы найдем длину цепи:
Далее программа проведет проверку цепи по двум условиям
- условие плавности:
В случае если данное условие не будет выполнятся, программа выдаст пользователю извещение об этом.
-условие долговечности:
Если данное условие не выполняется, то пользователь будет об этом информирован. И наконец, определив указанные выше параметры мы сможем посчитать ширину цепи:
Вторая часть расчетов посвящена геометрическому расчету звездочки. Программа рассчитывает и выводит на экран следующие параметры:
Половина углового шага ф, которая высчитывается по формуле:
Диаметр делительной окружности :
Радиальный зазор, е:
Высота зуба, h
Диаметр окружности впадин :
Расстояние между верхним краем рабочей грани звена и точкой, лежащей в плоскости измерения зуба, Р:
Радиус построения криволинейного профиля зуба R:
Наибольший зазор между рабочей гранью пластин и зубом, K:
Угол поворота звена на звездочке, ц:
Ширина зуба, b:
Расстояние от вершины зуба до линии центров :
Радиус закругления торца зуба и направляющей проточки r:
Глубина проточки
Ширина проточки, s1
5. Принцип работы программы
Программа состоит из одного главного окна.
Рисунок1.Главное окно программы
В левой стороне содержатся операторы, запоминающие данные вводимые пользователем. Диаметр ведущей звездочки вводится с клавиатуры путем нажатия кнопок несущих в себе числа (по умолчанию 69 мм). Число зубьев звездочки указывается в выпадающем спике при помощи левой кнопки мышки (по умолчаннию z=17). Передаточное отношения указывается также, как и число зубьев звездочки (по умолчанию u=1). Частота вращения звездочки заполняется вводом с клавиатуры, «не числовые» клавиши заблокированы (по умолчанию n=1500 об/мин). Характер работы цепи задается благодаря выпадающему списку по щелчку мыши. Температура окружающей среды вводится по средствам полосы прокрутки, правее полосы прокрутки указывается текущее значение температуры (по умолчанию 15 0 С). Максимально допустимая частота вращения ведущей звездочки (nmax) выбирается из выпадающего списка (по умолчанию nmax=3300 об/мин ). При помощи второй полосы прокрутки пользователь может задать передаваемую цепью мощность N в кВт (по умолчанию N=14 кВт). Далее после корректировки всех данных нужно нажать кнопку «Расчет».
Механизм программы обработает данные и окно программы примет следуюший вид:
Рисунок 2. Вид программы после нажатия кнопки «Расчет»
Как видно на картинке в правой части и в центре появились значения вычисленных геометрических величин. В центре, чуть ниже картинки располагается надпись «Типоразмер цепи З-12-2,4». Программа выдала нам стандартный типоразмер цепи, согласно указанным условиям.Далее пользователю необходимо нажать кнопку «Внести в базу». Окно изменится (см рисунок3)
Как видим на белом поле ниже кнопки «Внести в базу» появился ряд чисел. Каждое число соотвествует характеристике находящейся над ней. Соотвествие буквенных обозначений геометрическим параметрам можно найти на окне программы. Данная структура записи в этом поле не случайна. Дело в том, что впоследствии пользователь сможет сохранить результаты вычислений в файле «Цепь.txt» (путем нажатия из выпадающего главного меню «Файл» и выбора там функции «сохранить» ). Файл примет структуру аналогичную структуре записи окна. Данная структура является ничем иным как внешней базой, на которую можно сослаться при работе в программе T-Flex, с целью построения конкретного чертежа или 3D модели зубчатой цепи и звездочки. Для произведения указанных действий необходимо будет иметь уже готовый параметризованный чертеж цепи и звездочки, разработка которого находится в перспективе.
Рисунок 3 Окно программы после нажатия кнопки «Внести в базу»
Код программы содержит в себе механизмы предупреждения пользователя о его некорректной работе с программой. В коде прописаны условия предъявляемые к самой цепной передаче, невыполнение которых, из - за некорректно введенных данных ведет к появлению различного рода сообщений, информирующих пользователя и дающих ему совет.
6. Код программы
unit Unit1;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, TeeProcs, TeEngine, Chart, jpeg, Menus;
type
TForm1 = class(TForm)
Label1: TLabel;
Edit1: TEdit;
ComboBox1: TComboBox;
Label2: TLabel;
Button1: TButton;
Label3: TLabel;
Label4: TLabel;
Edit2: TEdit;
Label5: TLabel;
Label6: TLabel;
Label7: TLabel;
Edit3: TEdit;
Label8: TLabel;
Label9: TLabel;
Label10: TLabel;
ComboBox2: TComboBox;
RadioButton1: TRadioButton;
Label11: TLabel;
RadioButton2: TRadioButton;
Label12: TLabel;
ScrollBar1: TScrollBar;
Label13: TLabel;
Label14: TLabel;
ComboBox3: TComboBox;
Label15: TLabel;
Label16: TLabel;
ScrollBar2: TScrollBar;
Label17: TLabel;
Label18: TLabel;
Label19: TLabel;
Label20: TLabel;
Label21: TLabel;
Label22: TLabel;
Label23: TLabel;
Label24: TLabel;
ComboBox4: TComboBox;
Label25: TLabel;
Image1: TImage;
Panel1: TPanel;
Memo1: TMemo;
Button2: TButton;
MainMenu1: TMainMenu;
N1: TMenuItem;
N2: TMenuItem;
N3: TMenuItem;
N4: TMenuItem;
N5: TMenuItem;
Button3: TButton;
Label26: TLabel;
Label27: TLabel;
Label28: TLabel;
Label29: TLabel;
Label30: TLabel;
Label31: TLabel;
Label32: TLabel;
Label33: TLabel;
Label34: TLabel;
Страницы: 1, 2, 3
|