48774

Кинематическое исследование грейферного механизма

Курсовая

Физика

В левом верхнем углу чертежного листа в масштабе 10:1 вычерчена кинематическая схема грейферного механизма в 12-ти положениях. Для этого один полный оборот ведущего звена 1 разбит на 12 частей по , где за нулевое положение принята точка, совпадающая с осью Y.

Русский

2013-12-15

4.95 MB

5 чел.

PAGE  8

Санкт-Петербургский Государственный

Университет Кино и Телевидения

Кафедра механики

Курсовой проект

Кинематическое

исследование грейферного механизма

 

Выполнил:

Студент 022 гр.

Кондакова Т.Н.

Проверил:

Сурков В.К.

                                               

Санкт-Петербург

2012

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Для начала исследования грейферного механизма приведем исходные данные, взятые из таблицы № 5 – вариант 8:

Частота съемки

ν = 32 кадра в секунду

Шаг кадра HK

19 мм = 19  м

3,6  мм = 3,6  м

9 мм = 9   м

4,2 мм = 4,2   м

1,8 мм = 1,8   м

YB

1,6 мм = 1,6  м

ЧАСТЬ I

1.1 ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНОВ ПОЛОЖЕНИЙ МЕХАНИЗМА И ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ФИЛЬМОВОГО КАНАЛА

В левом верхнем углу чертежного листа в масштабе 10:1 вычерчена кинематическая схема грейферного механизма в 12-ти положениях. Для этого один полный оборот ведущего звена 1 разбит на 12 частей по , где за нулевое положение принята точка, совпадающая с осью Y. Направление вращения ведущего звена выбрали так, чтобы перемещение пленки зубом грейфера обеспечивалось сверху вниз. Порядок нумерации положений совпадает с направлением вращения звена 1.

Построив 12 положений грейферного механизма, строим траекторию движения конца зуба СК грейфера – точки К. Расположим фильмовой канал  ff так, чтобы в шаг кадра пленки H попадало 5 рабочих положений механизма. При этом углы входа и выхода зуба грейфера получились примерно равными 90.

После того, как мы выбрали конкретное положение фильмового канала, определяем значение масштабного коэффициента положения, учитывая заданный шаг кадра H = 19  м, по формуле:

/

Где Hs=102 мм ,  получаем  19 / 102 = 0,186 10-3 м/мм.

РАСЧИТЫВАЕМ:

3,6  10 = 36 мм

9  10 = 90 мм

(АС)

4,2 10 = 42 мм

1,8  10= 18 мм

Затем, с учетом значения масштабного коэффициента,  определяем новые размеры звеньев грейферного механизма. Для дальнейших расчетов используются новые размеры механизма (формула =  A и т.д.)

36  0,186 = 6,696 мм =6,7  м

90  0,186 = 16,74 мм =16,7   м

18  0,186 = 3,348 мм =3,3   м

42*0,186 = 7,812 мм = 7,8  м

1.2 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГРЕЙФЕРНОГО МЕХАНИЗМА

В рассматриваемом грейферном механизме число подвижных звеньев N=4, включая пленку - вращательные (,А, В) и поступательная (B,F) кинематические  пары, =1- высшая кинематическая пара М, где происходит касание зуба грейфера с межперфорационной перемычкой пленки.

По формуле Чебышева рассчитываем степень подвижности грейферного механизма:

W = 3 N - 2  -  = 3  4 - 2  5 - 1 = 1

Следовательно, механизм имеет одно ведущее звено.

Для проведения кинематического анализа механизма, производим замену высшей кинематической пары на звено, входящее в низшие кинематические пары.

Отсоединив ведущее звено 1, что описывается кинематической цепочкой:

СТ   -     -  1  -  I кл

Механизм разбивается на две группы Ассура:

А   -   2   -   В   -   3   -    B     - II кл

М   -   4   -   М   -   5   -   F   - II кл

Здесь в кружочек обведены вращательные кинематические пары, а в рамке – поступательные. Кинематический расчет ведется последовательно от ведущего звена в порядке наслоения групп Ассура.

I(1) => II(2,3) => II(4,5)

1.3 ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНОВ СКОРОСТЕЙ

Угловая скорость вращения  ведущего звена 1 определяется заданной частотой съемки, в нашем случае ν = 32 кадра в секунду, по формуле:  = 2πν.

= 2πν = 2  3,14  32 = 200,96 рад/сек

а) Приведем кинематический анализ первой группы Ассура:

В качестве полюса выбираем точку А. Скорость полюса А направлена перпендикулярно к А в сторону вращения ведущего звена и равна:

=    = 200,96 6,7  = 1,346 м/с

Теперь скорость точки B можно найти путем графического решения векторного уравнения:

 =   +

Вектор  представляет скорость точки B во вращательном движении относительно точки А и направлен перпендикулярно к АВ.

Вектор  направлен параллельно плоскости XX.

Масштабный коэффициент плана скоростей выбираем таким образом, чтобы скорость точки А изображалась на чертеже отрезком () = 100 мм. Определяем по формуле:

 =    =  1,346 /100 = 13,46*10-3 

Построение плана скоростей:

- Выбираем на чертеже точку  - полюс плана скоростей

- Строим из точки  отрезок  равный 100 мм, изображающий скорость  в масштабе

- Через точку «a» проводим линию перпендикулярно АВ

- Через точку  проведем  линию параллельно плоскости XX.

Точка их пересечения обозначена «b», а отрезки () и (ab) представляют собой изображение соответственно скоростей  и  в масштабе  и направленные к точке «b».

Определим значение скоростей для положения механизма 1:

 =   () =13,46 *10-3   77 = 1,036 м/с

=   (ab) =  13,46 *10-3   51 = 0,686 м/с

Теперь мы можем найти угловую скорость звена 2 :

- для звена 2:    =    = 0,686/(16,7*10-3 )= 41,105  рад/сек

Далее определяем направление угловой скорости звена 2  при помощи переноса вектора относительной скорости  и вектора  соответственно в точку «В».

Скорости других точек звена 2 на плане скоростей находятся методом подобия - на отрезке (ab) строится фигура (bak) подобная фигуре  BАK механизма.

Размеры фигуры плана скоростей находятся из пропорций:      

=   ,  =     

Используя аналогичные пропорции,  найдем скорость точки, принадлежащей зубу грейфера - звену 2 и совпадающей с точкой , принадлежащей пленке – звену 5. Соединив на плане на скоростей  точку с   с , получим отрезок (), представляющее собой масштабное изображение скорости

б)Приведем кинематический анализ второй группы Ассура.

 

= 

Абсолютную скорость  точки  находим из векторного уравнения:

=  +

Скорость  уже определена, а относительная скорость  направлена  параллельно зубу грейфера АК, скорость  направлена параллельно  фильмовому  каналу  ff.

Для решения векторного уравнения данного выше, на плане скоростей из точки
проводим  линию , параллельную зубу грейфера  АК , из полюса
 фильмовому каналу ff. Точку пересечения обозначим , а вектор  () определяет  величину скорости пленки:                                              

                                = =   () = 13,46*10-3 99 = 1,333  м/с

                     =() * = 100 * 13,46 * 10-3 = 1,346  м/с

Для положения механизма 1  определены все скорости, далее аналогичным способом  определяются скорости  для остальных 11 положений механизма, причем определение скорости движения пленки произведено  только для рабочих положений механизма перемещения пленки и моментов входа/выхода зуба грейфера из пленки.

                      


Результаты кинематического расчёта для рабочих положений механизма перемещения пленки представлены в таблице 1:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

()

(ab)

()

()

мм

мм

мм

мм

м/с

м/с

м/с

м/с

рад/с

1

77

51

100

99

1,036

0,686

1,346

1,333

41,1

2

50

88

58

133

0,673

1,184

0,781

1,79

70,9

3

20

103

2

144

0,269

1,386

0,027

1,938

83,01

4

13

94

61

151

0,174

1,265

0,821

2,033

75,76

5

55

60

113

144

0,74

0,807

1,521

1,938

48,36

6

100

0

-

-

1,346

0

-

-

0

7

118

60

-

-

1,588

0,807

-

-

48,36

8

84

93

-

-

1,13

1,251

-

-

75

9

20

102

-

-

0,269

1,372

-

-

82,21

10

50

87

-

-

0,673

1,171

-

-

70,1

11

52

52

-

-

0,699

0,699

-

-

42

12

100

0

-

-

1,346

0

-

-

0

1.4 ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНОВ УСКОРЕНИЙ

Планы ускорений строятся для положений  рабочего такта грейферного механизма и моментов входа/выхода зуба грейфера из пленки.

Ускорение точки «А» при равномерном  вращении ведущего звена 1 определяется  формулой:

                                            WA= WАц   = , [м/с2],

где  - центростремительное ускорение  точки «А».

                                                WАц   = (200,96)2 * 6,7 *  = 270,58 м/с2.

В случае кривошипно-ползунного грейферного механизма справедливо будет применить векторное уравнение:

                                        B =  +  + .

В этом уравнении, используя результат построения плана скоростей, находим:

=   = (41,1)2 * 16,7 *  = 28,21 м/

Найденные центростремительные ускорения направлены всегда по звену к соответствующему центра вращения  от точки «А» к точке «».

Ускорение WваЦ  параллельно ВА и направлено от точки В к точке А; ускорение Wвавр  перпендикулярно к ВА.

Для построения плана ускорений выбираем масштабный коэффициент плана ускорений:

=  = 270,58/100 = 2,70579  

Известные значения центростремительных ускорений откладываем на плане ускорений с учетом выбранного масштабного коэффициента. Отрезок Рwа соответствующий ускорению Wa  = 100 мм.

Величины остальных центростремительных ускорений на чертеже определяются в соответствии с масштабом:

() =  = 28,21/2,70579    =  10,429 мм

Графическое построение векторного уравнения производим следующим образом:

Построение правой части:

- выбираем на чертеже точку

- откладываем отрезок  параллельно звену A, равный 100 мм

- из точки «А» откладываем отрезок  параллельно ВА от «В» к «А».

- из конца () проводим линию перпендикулярную звену ВА.

Построение левой части:

- из полюса  откладываем отрезок параллельно плоскости XX до пересечения с вектором , получаем точку В.

Определяем из плана ускорений вращательные ускорения:

=  * () =2,70579  * 84 = 227,2863

Далее находим угловое ускорение звена 2:

=  = 227,2863/(16,7*10-3) = 13609,9рад/

Для определения ускорений других точек звена 2 пользуемся методом подобия – на отрезке (ab) строится фигура (bak). Принимая за относительное движение скольжение звена 4 по звену 2, за переносное – движение зуба грейфера 2 получаем векторное уравнение:

= =  +  +

Модуль ускорения Кориолиса определяется формулой:

= 2 = 2*41.1*1.346=110.655

Найденное значение  пересчитываем с учетом масштабного коэффициента:

() =  = 110.655/2.70579 = 40.9мм

Направление ускорения Кориолиса определяется поворотом относительной скорости  на 90 по направлению угловой скорости .

- направление ускорения  параллельно зубу СК

- направление ускорения  параллельно фильмовому каналу ff

Графическое построение векторного уравнения на плане ускорений производим следующим образом:

- из точки «» откладываем вектор

- из конца вектора  проводим линию действия вектора

- из полюса  проводим линию действия

- точка пересечения этих линий действия дает точку «», а соответствующие отрезки – есть изображение векторов  и :

=  =  () = 2.70579*93 =251.638  

Далее аналогично определяются ускорения всех остальных рабочих положений механизма перемещения пленки и момента выхода/входа зуба грейфера из пленки.

Результаты кинематического расчета для рабочих положений механизма перемещения пленки представлены в таблице 2:

()

мм

мм

мм

рад/

мм

1

28,22

10,4

84

227,29

110,6

40,90

13,61

93

251,64

2

84,01

31,1

48

129,88

110,7

40,93

7,78

32

86,59

3

115,09

42,5

8

21,65

4,47

1,65

1,30

21

56,82

4

95,86

35,4

40

108,23

124,4

45,98

6,48

14

37,88

5

39,05

14,4

95

257,05

147,1

54,37

15,39

125

338,22

По результатам расчета рабочих положений механизма перемещения пленки на чертеже (лист 1) построим график ускорения пленки


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5909. Попечение Русской Православной Церкви о пожилых людях 160.47 KB
  Актуальность исследуемой проблемы заключается в отсутствии систематического подхода, а также в неразработанности вопроса попечения Русской Православной Церкви о пожилых людях. Термин попечение был выбран не случайно, он включает полный ко...
5910. Безпека життєдіяльності. Курс лекцій 277 KB
  Змістовний модуль 1. Методологічні основи безпеки життєдіяльності 1.1. Поняття та суть безпеки життєдіяльності 1.2. Поняття небезпеки 1.3. Класифікація небезпек Поняття та суть безпеки життєдіяльності Безпеку життєдіяльності зазвичай розглядаю...
5911. Основи педагогіки вищої школи. Лекції 1.06 MB
  Предмет, задачі, основні категорії та методи педагогіки вищої школи. Основи дидактики вищої школи. Принципи та методи навчання у вищому навчальному закладі. Форми організації навчання у вищій школі.
5912. Основи музеєзнавства. Курс лекцій 335 KB
  Лекция 1 Сущность и значение музея и музейного дела Понятие о музееведении как науке Музей как социокультурное явление Музей как учреждение культуры Классификация музеев Понятие о музееведении как науке Наука о музейном де...
5913. Технології у виробничій діяльності. Конспект лекцій 3.02 MB
  Проектування як складова сучасного виробництва та життєдіяльності людини Лекція Загальні основи проектування у виробничій діяльність людини. Основні ознаки проектної діяльності. Види проектів. Основні поняття: проект, проектування...
5914. Основи термодинаміки. Курс лекцій 3.72 MB
  Основні поняття та закони термодинаміки Теплотехніка - наука, яка вивчає процеси одержання та використання теплоти в різних виробництвах, а також машини та апарати, які використовуються для сіх цілей. Технічна термодинаміка - вив...
5915. Безпека життєдіяльності та охорона праці. Лекції 497.94 KB
  Тема - Правові та організаційні засади охорони праці Законодавчо-нормативна база України з питань охорони праці. Основні принципи державної політики України у галузі охорони праці. Нормативно-правові акти України про охорону праці. Соц...
5916. Національна економіка. Курс лекцій 586.5 KB
  Національна економіка: загальне і особливе Національна економіка як соціально-економічна система країни. Основні цілі національної економіки. Фактори функціонування національної економіки. Національна економіка як соціаль...
5917. Національна економіка. Лекції. Прогнозування і державне регулювання промислового виробництва 443.5 KB
  Прогнозування і державне регулювання промислового виробництва Промисловість як об’єкт регулювання. Показники промислового виробництва. Визначення потреб держави у промисловій продукції та обґрунтування обсягу промислового ви...