4747

Рычажный механизм перемещения транспортного желоба качающегося конвейера

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Объектом исследования является рычажный механизм перемещения транспортного желоба качающегося конвейера. Механизмы вытяжного конвейера включает в себя различные механизмы, из которых исследованию подлежат - рычажный, зубчатый, планетарный и...

Русский

2012-11-25

219 KB

45 чел.

Введение

Объектом исследования является рычажный механизм перемещения транспортного желоба качающегося конвейера.

Механизмы вытяжного конвейера включает в себя различные механизмы, из которых исследованию подлежат - рычажный, зубчатый, планетарный и кулачковый.

Рычажный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного перемещение ползуна 5 из вращательного движения кривошипа 1.

От кривошипа вращательное движение передается через зубчатую передачу z1  и z2. В рычажных механизмах угловая скорость непостоянна и для более равномерного движения на валу кривошипа установлен маховик.

Для управления зажимом деталей применяется кулачковый механизм, который служит для преобразования вращательного движения в поступательное  движение ведомого звена.


1. Кинематический анализ механизма

1.1.  Проектирование кривошипно-ползунного механизма

Значения длин кривошипа ОА и шатунов АВ, СD и DF даны по условию.

м,  м, м,  м,    м,  м.  м.

1.2. Структурное исследование механизма

Определяем степень подвижности механизма по формуле

П.Л. Чебышева.

где  — число подвижных звеньев (кривошип ОА, шатуны АВ, ВС и BD, ползун D);

— число кинематических пар пятого класса (О(1;5), А(1,2), В(2,3), С(3,5), D(3,4) ,  F(4,5) и F’(1,3));

— число кинематических пар четвертого класса..

Определяем класс и порядок механизма. Для этого разделим механизм на группы Ассура. Этот механизм  состоит из одной группы Ассура II класса  1-го порядка   2-го вида (рис. 1, а), одной группы Ассура II класса  2-го порядка   2-го (рис. 1, а) вида и механизма I класса,  состоящего  из ведущего звена 1 и стойки 6.

В целом рассматриваемый механизм II класса    2-го    порядка.

1.3. Построение схемы механизма

Масштаб схемы. Приняв на чертеже (см. лист 1 приложения) отрезок ОА = 15 мм, находим:

.

В принятом масштабе вычерчиваем схему механизма. Для построения 12 положений звеньев механизма разделим траекторию, описываемую точкой А кривошипа, на 12 равных частей. В качестве нулевого принимаем то положение кривошипа, при котором точка F ползуна занимает крайнее верхнее положение. Из точки С проводим раствором циркуля радиус равный  мм. Из отмеченных на окружности точек А0, А1…А11  раствором циркуля равным  мм, намечаем на линии движения точки В точки 0, 1, 2 и т. д. (положения точки В). Соединяем точку А1 с точкой 1, точку А2 с точкой 2 и т. д. Из полученных точек 0,1,2 …. 11 проводим раствором циркуля радиусы  равные  мм до пересечения с линией движения ползуна F.

1.4. Построение планов скоростей механизма

Определяем скорость точки А.

.

Построение начинаем от ведущего звена. Из точки р, принятой за полюс плана скоростей (лист 1 приложения), откладываем в направлении вращения кривошипа ОА вектор скорости точки А : ра = 80 мм.

Построение плана скоростей группы Ассура II класса 1-го вида (звенья 2 и 3) производим по уравнению:

— вектор скорости точки В во вращательном движении относительно точки А, направлена перпендикулярно оси звена АВ;  — вектор скорости точки В во вращательном движении относительно точки C, направлена перпендикулярно оси звена ВC; .

Из точки а проводим линию, перпендикулярную оси звена АВ, а из полюса р плана скоростей — линию, перпендикулярную оси звена ВC. Точка b пересечения этих линий даст конец вектора искомой скорости . Масштаб планов скоростей вычисляем по формуле

Скорости точек D, S2 и S3 определяем по правилу подобия. Истинное значение скорости каждой точки определяем по формулам:

, , ,  , .

Построение плана скоростей группы Ассура II класса 2-го вида (звенья 4 и 5) производим аналогично как для группы Ассура (звенья 2 и 3):

— вектор скорости точки F во вращательном движении относительно точки D, направлена перпендикулярно оси звена DF;  — вектор скорости точки F ползуна 5, направлена вдоль оси ОF; .

Из точки c проводим линию, перпендикулярную оси звена FD, а из полюса р плана скоростей — линию, параллельную оси ОF. Точка f пересечения этих линий даст конец вектора искомой скорости .

Скорость точки S4 определяем по правилу подобия. Истинное значение скорости каждой точки определяем по формулам:

, , , .

Расчет скоростей производим для положений 4’, в котором сила сопротивления максимальна, и 8, одно из положений на холостом ходу.

Получение значения сводим в табл. 1.

Таблица 1

Значения скоростей точек механизма

Длины векторов скоростей на плане скоростей

Длина вектора

№ положения

мм

3

8

pa

80

80

ab

49,7271

135,782

pb

85,6517

129,208

pd

70,2292

119,671

bd

37,2161

29,7685

pS2

70,0564

83,2960

pS3

42,83

64,604

pS4

76,071

123,638

Значения скоростей точек

Обозначение

скорости

№ положения

точки, м/с

3

8

a

0,56

0,56

ab

0,3481

0,9505

b

0,5996

0,9045

d

0,4916

0,8377

bd

0.2610

0,2084

S2

0.5534

0,5831

S3

0.2998

0,4522

S4

0.5325

0,8655


Определяем (табл. 2) угловую  скорость  шатуна АВ, шатуна BС и шатуна для 2-х положений по формулам:

, ,

Таблица 2

Обозначение

угловой скорости

3

 

8

 

ω2

0,9161

2,5013

ω3

1,9986

3,015

ω4

0,18642

0,1488

Длина звена АВ

0,38

м

Длина звена BC

0,3

м

Длина звена BD

1.4

м

Направление угловой скорости звена АВ определяется следующим образом. Переносим мысленно вектор bа с плана скоростей в точку В шатуна 2 и наблюдаем направление поворота этого звена вокруг точки А. Например, в положении 3 угловая скорость ω2 направлена по часовой стрелки,  ω3 – по часовой стрелки.

1.5. Построение планов ускорений механизма

Построение плана ускорений рассмотрим для положения 3 и 8 механизма, т.к. для этого положений будет производиться силовой расчет (лист 2 приложения). Так как кривошип ОА вращается с постоянной угловой скоростью, то точка А кривошипа будет иметь только нормальное ускорение, величина которого равна

м/с2.

Масштаб плана ускорений определяется по формуле

.

где πа = 111 мм — длина отрезка, изображающего на плане ускорений вектор нормального ускорения точки А кривошипа ОА.

Из произвольной точки π — полюса плана ускорений проводим вектор πа параллельно звену ОА в  положении 4’ от точки A4’ к точке О.

Построение плана ускорений группы Ассура II класса 1-го вида (звенья 2 и 3) производим согласно векторному уравнению:

где     — ускорение точки В;   — нормальное ускорение точки В шатуна АB при вращении его вокруг точки А, направлено вдоль  оси звена АВ от точки В к точке А,   — нормальное ускорение точки В шатуна BС при вращении его вокруг точки С, направлено вдоль  оси звена ВС от точки В к точке С

м/с2.

Его масштабная величина равна 4,9 мм на плане ускорений.  — касательное ускорение точки шатуна АВ при вращении его вокруг точки А, направлено перпендикулярно к оси звена АВ.

м/с2.

Его масштабная величина равна 29 мм на плане ускорений.

Построение плана ускорений группы Ассура II класса 1-го вида (звенья 4 и 5) производим согласно векторному уравнению:

где     — ускорение точки F;   — нормальное ускорение точки F шатуна FD при вращении его вокруг точки D, направлено вдоль  оси звена FD от точки F к точке D, .

м/с2.

Его масштабная величина равна 4,64 мм на плане ускорений.  — касательное ускорение точки шатуна FD при вращении его вокруг точки D, направлено перпендикулярно к оси звена FD.

На плане ускорений через точку π проводим прямую, параллельную оси звена AO, и откладываем на ней в направлении от точки A к точке O отрезок πа = 111 мм. Через конец этого вектора проводим прямую, параллельную, а потом перпендикулярную к оси звена ВА. Затем через полюс π проводим прямую, параллельную, а потом перпендикулярную оси ВС.   Точка   пересечения этих прямых определит конец вектора πb. Затем из точки d проводим прямую, перпендикулярную оси звена FD, а из  точки π – линию, параллельную FO. Точка   пересечения этих прямых определит конец вектора πf.

Точку D, S2, S3 на плане ускорений находим по правилу подобия, пользуясь соотношением отрезков.

Численное значение ускорений точек звеньев найдем по формулам:

м/с2,

м/с2,

 м/с2,

м/с2,

м/с2,

 м/с2,

м/с2,

м/с

Определяем угловые ускорения ε2, ε3,  ε4  звеньев 2,3 и 4

рад/с2,

рад/с2,

рад/с2.

Для определения направления углового ускорения ε2 мысленно переносим   вектор 1b с плана   ускорений в точку В звена АВ. Считая точку А неподвижной, замечаем, что поворот звена будет против часовой стрелки.

Для определения направления углового ускорения ε4 мысленно переносим   вектор df с плана   ускорений в точку D звена BD. Считая точку D неподвижной, замечаем, что поворот звена будет по часовой стрелке.

Для  положения №8 делаем все аналогично.

м/с2. м/с2.

м/с2.

м/с2,

м/с2,

 м/с2,

м/с2,

м/с2,

 м/с2,

м/с2,

м/с

Определяем угловые ускорения ε2, ε3,  ε4  звеньев 2,3 и 4

рад/с2  рад/с2,  рад/с2.

1.6. Кинематические диаграммы точки D ползуна 5

График отстояний. Для построения графика отстоянии точки F ползуна откладываем на оси абсцисс отрезок х = 240 мм, изображающий период Т одного оборота кривошипа, и делим его на 12 равных частей. От точек 0, 1, 2,..., 11 откладываем ординаты 1 — 1*, 2—2*, ..., 11 — 11*. соответственно равные расстояниям 0—1, 0—2, ..., 0—11, проходимые точкой D от начала отсчета.

Вычисление масштабов графика отстояний.

,

Так как ординаты графика отстояний равны расстояниям, измеренных на планах механизма, то масштаб графика будет равен масштабу схемы механизма, т.с.

м/мм.

График скоростей. Строится графическим дифференцированием графика отстояний по методу хорд. Он заключается в следующем:

Криволинейные участки графика отстояний заменяем хордами 0*—1*, 1*—2* … 11*—12*. Намечаем прямоугольные оси v и t. Ось t продолжаем влево от оси ординат. Выбираем произвольной длины полюсное расстояние Н. В нашем случае 40 мм. Из полюса р проводим наклонные прямые р—1’, р—2' … р—11', параллельные хордам 0*—1*, 1*—2*,   11*12*. Из середины интервалов 0—1, 1—2     11 — 12 проводим перпендикуляры к оси абсцисс (штриховые линии). Из точек 1’, 2', .... 11' проводим параллельные оси абсцисс до пересечения с соответствующими перпендикулярами. Получаем точки 1", 2", .... 11 . Соединяем их плавной кривой.

Масштаб графика скоростей:

.

График   ускорений.    Строится аналогично графику •скоростей. Масштаб его по оси ординат равен:

.


2. Силовой расчет рычажного механизма

2.1. Определение движущей силы Fпс (силы сопротивления, приложенной к ползуну 5)

Строим механизм в  положении 3 согласно   данным индикаторную диаграмму. Определяем масштаб диаграммы:

кН.

Определяем силу Р сопротивления в положении 3:

.

2.2. Определение сил инерции звеньев

Определяем силы инерции и момент от пары сил, действующие на звенья механизма 2 и 3.

Положение №3:

,  

,  

,

.

Прикладываем внешние силы G2, G3, Pи2, Ри3, Р3, момент МИ2 и неизвестные реакции R12, R03 к звеньям 2, 3. Силы Ри2 и G2 в центре масс S2 звена 2, силы Риз и G3 — в центре масс S3 звена 3. Причем силы Ри2 и Ри3 направляем в стороны, противоположные соответственно ускорениям as2 и аs3 (точка S3 совпадает сточкой В). Момент МИ2 прикладываем к звену 2  в  сторону,  противоположную  угловому  ускорению  .  

Определяем силы инерции и момент от пары сил, действующие на звенья механизма 4 и 5.

Положение №4’:

,

Прикладываем внешние силы G4, G5, Pи4, Ри5, Р5, момент МИ4 и неизвестные реакции R14, R05 к звеньям 4, 4. Силы Ри4 и G4 в центре масс S4 звена 4, силы Ри5 и G5 — в центре масс S5 звена 5. Причем силы Ри4 и Ри5 направляем в стороны, противоположные соответственно ускорениям as4 и аs5 (точка S5 совпадает сточкой С). Момент МИ4 прикладываем к звену 4  в  сторону,  противоположную  угловому  ускорению  .  

2.3. Определение реакций в кинематических парах групп Ассура

Звенья 4 и 5.

Реакция R34 неизвестна ни по величине, ни по направлению.

Величина реакции   определится из уравнения моментов всех сил, действующих на звено 4, относительно точки D.

Для положения №3:

.

(Н).

Реакции   определим методом планов сил, рассматривая равновесие звеньев 4—5 согласно уравнению:

.

Реакция R05 — это сила действия со стороны стойки на ползун 5. Направлена перпендикулярно оси движения ползуна.

Построение плана сил. Из произвольной точки 2 в масштабе  = 35 Н/мм  откладываем силу  (отрезок 1-2). К ней прибавляем P5 в этом же масштабе, из конца которой (точка 3) проводим силу Ри5, а из конца вектора Ри5 (точка 4) проводим вектор силы G5. Соединяем точки 1 и 5. Учитывая, что все силы, приложенные к звеньям 4 и 5, по сравнению с силой сопротивления малы, то на плане сил их не откладываем, так как в масштабе  = 35 Н/мм они меньше миллиметра. Определяем длины векторов на плане сил известных величин:

Для положения №3:

 

Графическое решение этого уравнения — есть план сил (приложение 2). Из точки 1 откладываем в масштабе  = 500 Н/мм силу  (отрезок 1-2). Силу тяжести G4 не откладываем, она в этом масштабе меньше миллиметра.  Из конца вектора  прибавляем в масштабе  силу Ри4 (отрезок 2-3). Вектор силы  замыкает многоугольник сил (отрезок 3-1).

(Н).

Звено 3.

Так как реакция R23 неизвестна ни по величине, ни по направлению, то ее раскладываем на две составляющие: одну  направим по оси звена 3, вторую , — перпендикулярно к этой оси. Получаем: .

Величина реакции   определится из уравнения моментов всех сил, действующих на звено 3, относительно точки B.

Для положения №3:

.

                (Н).      

Реакция RCB — это сила действия со стороны опоры на звено 3. Направлена перпендикулярно оси звена 3.

Построение плана сил. Из произвольной точки 2 в масштабе  = 500 Н/мм  откладываем силу  (отрезок 2-3). К ней прибавляем в этом же масштабе силу Ри3 (точка 4), а из конца вектора Ри3 проводим вектор силы G3 (точка 5). Из точки 5 проводим вектор силы . Из точки 2 проводим прямую, параллельную оси звена ВС, а из конца вектора  (точка 6) — прямую, перпендикулярную оси звена 3. Точка 1 пересечения этих прямых определяет величины реакций R03  и . Суммируя  векторно  и , получаем R12.

Определяем длины векторов на плане сил известных величин:

Для положения №3:

,  

Звено 2.

Так как реакция R12 неизвестна ни по величине, ни по направлению, то ее раскладываем на две составляющие: одну  направим по оси звена 2, вторую , — перпендикулярно к этой оси. Получаем: .

Реакцию  определим методом планов сил, рассматривая равновесие звена 2 и 3 согласно уравнению:

Построение плана сил. Из произвольной точки 2 в масштабе  = 30 Н/мм  откладываем силу  (отрезок 1-2). К ней прибавляем в этом же масштабе силу Ри2 (точка 3), а из конца вектора Ри2 проводим вектор силы G2 (точка 4). Соединяем точки 4 и 1 и получаем величину . Определяем длины векторов на плане сил известных величин:

Для положения №3:

 

 

2.4. Силовой расчет ведущего звена механизма

Изображаем ведущее звено ОА со стойкой с действующими на него силами.

Ведущее звено имеет степень подвижности W = 1, поэтому под действием приложенных к нему сил, в том числе и сил инерции, его нельзя считать находящимся в равновесии. Чтобы имело место равновесие, необходимо дополнительно ввести силу или пару, уравновешивающие все силы, приложенные к ведущему звену. Эта сила и момент носят название уравновешивающей силы Ру  и  уравновешивающего  момента  Му.

Изображаем ведущее звено ОА и стойку с приложенными к нему силами в положении 4’ механизма. В точке А на ведущее звено действуют силы  и уравновешивающая сила Ру, направленная перпендикулярно кривошипу ОА, неизвестная по величине. Величину уравновешивающей силы Ру найдем из уравнения моментов всех сил, действующих на звено 1, относительно точки О.

Для положения №3  (Н).

Для определения реакции Rо со стороны стойки на ведущее звено строим план сил в масштабе  = 500 Н/мм по уравнению

.

Откладываем  последовательно известные силы Ру  и  ,  в виде отрезков (1-2, 2-3, 3-1), длины векторы сил .и  будут меньше 1 мм.

Точку 3 соединяем прямой с точкой 1 (замыкаем многоугольник). Отрезок 3-1 определяет величину реакции R01.

Для положения №3:

(Н).


Список литературы

  1.  Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин М., Наука. 1975.
  2.  Турбин Б.И., Карлин В.Д. Теория механизмов и машин. М.. Машиностроение. 1980.
  3.  Артоболевский И.И., Эдельштейн Б.В. Сборник задач по теории механизмов и машин. М., Наука. 1975.

4. Баранов   Г.Г.   Курс  теории   механизмов  и   машин   М.   Машиностроение,   19X0.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74447. Понимание метода правовой науки 49.5 KB
  Метод теории государства и права представляет собой особый компонент правовой науки и имеет собственное отличное от теории права содержание. Умение оперировать теоретическими знаниями категориями и понятиями теории государства и права закрепляется в правилах принципах составляющих непосредственное содержание различных общих и специальных методов. Примером такого рода правил могут служить принципы толкования права. Не представляет особого труда обнаружить обусловленность требований методов толкования права положениями общей теории права о...
74449. Объект правовой науки: понятие и состав 11.79 KB
  Объект правовой науки: понятие и состав. В философской и науковедческой литературе объект понимается как реально существующий мир или его часть исследуемые наукой для раскрытия ее предмета тогда как предмет это определенный аспект закономерности существующего мира познание которых составляет непосредственную цель науки. В объект правой науки в целом и ее отдельных отраслей входят государство право правоотношения правонарушения и др. Однако объект правовой науки не может быть ограничен только названными явлениями.
74450. Объяснение. Понятие и структура объяснения. Виды объяснений 12.36 KB
  Экспаланс объясняющий содержит научно обоснованные положения из которых с необходимостью и вероятностью следует заключение. Экспаланс имеет два вида посылок: большую посылку составляют теоретические законы принципы и иные общие положения правовой науки философии итд полученные индуктивным путем. меньшую посылку образуют положения свидетельствующие о наличии у исследуемого явления совокупности признаков связей характерных для действия закона принципа общей связи обозначенной в большей...
74451. Описание как процедура научного исследования 12.26 KB
  Описание как процедура научного исследования. Процедура систематизации эмпирического материала завершающаяся его системным и целостным изложением называется описанием. Описание отвечает на вопрос: Что есть и Что было тем самым оно остается в пределах эмпирического уровня познания. Описание используется для изложения сведений об исследуемом предмете содержащихся в разных источниках.
74452. Основные виды правовых исследований: общая характеристика 11.59 KB
  Эмпирические исследования это исследования результаты которых сводятся к изложению описанию и обобщению новых эмпирических достоверных фактов. Эмпирические исследования в отличие от теоретических с самого начала ставят своей целью получение знаний о реально существующих явлений и процессов соответственно на этот результат ориентированы и все исследовательские процедуры и конечный результат.
74453. Основные этапы истории российской правовой науки 12.94 KB
  Основные этапы истории российской правовой науки. Одни полагают что началом становления российской правовой науки в России приходится на 18 век. Поэтому первым шагом российских юридических просветителей и идеологов на пути формирования российской правовой науки было приспособление общих принципов и положений...
74454. Понятие и виды правовых исследований 11.62 KB
  Динамический аспект правовой науки проявляется в правовых исследованиях т. Существуют следующие виды правовых исследований: Эмпирические исследования это исследования результаты которых сводятся к изложению описанию и обобщению новых эмпирических достоверных фактов. Эмпирические исследования в отличие от теоретических с самого начала ставят своей целью получение знаний о реально существующих явлений и процессов соответственно на этот результат ориентированы и все исследовательские процедуры и конечный результат...
74455. Система юридической науки 29.74 KB
  Система юридической науки. Правовая наука представляет собой сложную и развитую систему многообразных знаний о государстве и праве об их историческом развитии и современном состоянии разделенных на отдельные обособленные массивы отрасли правовой науки. Отрасль правовой науки это знания о закономерностях действующих в обособленной сфере политикоправовой практики которые характеризуются логической непротиворечивостью и целостностью как правило на уровне теории а также представляют устойчивый интерес для правовой науки и...