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;

Label35: TLabel;

Label36: TLabel;

Label37: TLabel;

Label38: TLabel;

Label39: TLabel;

Label40: TLabel;

Label41: TLabel;

Label42: TLabel;

Label43: TLabel;

Label44: TLabel;

Label45: TLabel;

Label46: TLabel;

Label47: TLabel;

Label48: TLabel;

Label49: TLabel;

Label50: TLabel;

Label51: TLabel;

Label52: TLabel;

Label53: TLabel;

Label54: TLabel;

Label55: TLabel;

Label56: TLabel;

Label57: TLabel;

Label58: TLabel;

Label59: TLabel;

Label60: TLabel;

Label61: TLabel;

procedure Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure Edit2Exit(Sender: TObject);

procedure Edit3KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure Edit4KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure Edit2KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

procedure ScrollBar1Change(Sender: TObject);

procedure ScrollBar2Change(Sender: TObject);

procedure Button2Click(Sender: TObject);

procedure N3Click(Sender: TObject);

procedure N4Click(Sender: TObject);

procedure Button3Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TForm1.Edit1KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

if not (Key in ['0'..'9']) then Key := #0;

end;

procedure TForm1.Edit2KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

if not (Key in ['0'..'9']) then Key := #0;

end;

procedure TForm1.Edit3KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

if not (Key in ['0'..'9']) then Key := #0;

end;

procedure TForm1.Edit4KeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

if not (Key in ['0'..'9','-']) then Key := #0;

end;

procedure TForm1.Edit2Exit(Sender: TObject);

var De:real;

begin

De:=StrToFloat(Edit2.text);

if De<68 then ShowMessage('Значение диаметра ведущей звездочки введено некорректно')

else

end;

procedure TForm1.ScrollBar1Change(Sender: TObject);

begin

Label13.Caption:=IntToStr(ScrollBar1.Position);

end;

procedure TForm1.ScrollBar2Change(Sender: TObject);

begin

Label17.Caption:=IntToStr(ScrollBar2.Position);

end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var A,s,Dmax,u,u1,De,n,h,V,P,Talpha,klambda,kt,T,kv,e,shag,B,Bkon,z,Lt,L,b2,c1,r1,tau,dd,Dt,R,K,fi,beta,gamma,bzuba,cL,h1,s1,ty,y:real;

begin

A:=StrToFloat(Edit1.text);

De:=StrToFloat(Edit2.text);

u:=StrToFloat(ComboBox1.text);

Страницы: 1, 2