49430

Динамический синтез машинного агрегата по коэффициенту неравномерности

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Структурный анализ рычажного механизма. Определение кинематических характеристик рычажного механизма. Построение планов положений механизма. Определение приведенного момента инерции IпII звеньев рычажного механизма с переменным моментом инерции.

Русский

2014-01-15

1.28 MB

3 чел.

Содержание

[1]
                                            1.Введение

[2] 2.Динамический синтез машинного агрегата по коэффициенту неравномерности

[2.1] 2.1. Задачи и методы динамического синтеза и анализа машинного агрегата

[2.2] 2.2.Структурный анализ рычажного механизма

[2.3] 2.3.Определение кинематических характеристик рычажного механизма

[2.3.1] 2.3.1.Метод планов

[2.3.1.1] 2.3.1.1.Построение планов положений механизма

[2.3.1.2] 2.3.1.2.Планы аналогов скоростей

[2.4]
2.4.Динамическая модель машинного агрегата

[2.5]
2.5.Определение приведенного момента инерции IпII звеньев рычажного механизма с переменным моментом инерции

[2.6]
2.6.Определение приведенного момента сил сопротивления  и момента движущих сил

[2.6.1] 2.6.1.Определение Mпс

[2.6.2] 2.6.2.Определение работы сил сопротивления и движущих сил

[2.6.3] 2.6.3.Определение

[2.7]
2.7.Определение постоянной составляющей приведенного момента инерции и установление необходимости в маховике

[2.8]
2.8.Динамический анализ машинного агрегата

[2.8.1] 2.8.1.Определение законов изменения угловой скорости ω1 звена приведения

[2.8.2] 2.8.2.Определение угловой скорости звена приведения

[3] 3.Динамический анализ кривошипного механизма

[3.1] 3.1.Динамический анализ рычажного механизма методом планов

[3.1.1] 3.1.1.Кинематический анализ

[3.1.2] 3.1.2.Силовой расчет

[3.2] 3.2.Определение мгновенного коэффициента полезного действия

[3.3] 3.3.Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма методом диаграмм

[3.4] 3.4.Метод хорд

[3.4.1]
Определение уравновешивающей силы методом рычага Жуковского.

[3.5] 3.5.Расчёт поперечного сечения шатуна


                                            
1.Введение

Исследуемым рычажным механизмом является кривошипно-ползунный механизм. Кривошипно-ползунные механизмы широко используются в различных машинах, одной из которых является горизонтально-ковочная машина с безмуфтовым приводом, которая предназначена для горячей высадки изделий из прутковых заготовок.

Движение передаётся от электродвигателя 15 с помощью ременной передачи 20 на вал 16, на котором жёстко установлено зубчатое колесо z1 сложного зубчатого механизма. С центральным колесом z3 жёстко связан шкив тормоза 14, а с водилом – шкив тормоза 13. От вала 16 движение передаётся через планетарный редуктор z1z2z3H и колёса z4 и z5 на вал кривошипно-ползунного механизма 1 – 2 – 3. На ползуне 3 установлен пуансон 17, деформирующий заготовку 18, которая зажимается подвижной полуматрицей 19, установленной на зажимном ползуне 8. Закрывание матриц происходит при повороте кулачка 11, который посредством ролика 13 перемещает боковой ползун 4 вправо, а звеньями 5, 6, и 7 – зажимной ползун 8 по направлению к неподвижной полуматрице 9.

Подвижная полуматрица зажимает заготовку 18 и удерживает её до конца штамповки. При дальнейшем вращении коленчатого вала 1 кулачок 10 возвращает боковой ползун 4 в крайнее левое положение, обеспечивая раскрытие матриц

          Момент инерции звена 2:

IS2=0,12·m2·lAB2=0.12·56·(0.933)2=5.848 кг·м2.

Размеры звеньев: OA=0,242м, AB=0,933м, BS2=AS2=0,4665м. Эксцентриситет e=0,050м.

Массы звеньев: m2=g* lAB =56кг(g=60 кг/ м;); m3=3* m2 =168кг; m1=0,5* m3=84кг.

Частота вращения кривошипа: nк =100мин-1.

Сила, приложенная к ползуну: Fn=60·103H.

                  Коэффициент неравномерности вращения кривошипа: 

2.Динамический синтез машинного агрегата по коэффициенту неравномерности

2.1. Задачи и методы динамического синтеза и анализа машинного агрегата

Задачей динамического синтеза машинного агрегата являются определение постоянной составляющей приведенного момента инерции машинного агрегата IпI, при которой колебания угловой скорости звена приведения не превышают значений, обусловленных коэффициентом неравномерности движения δ.

Задачей динамического анализа машинного агрегата является определение закона движения звена приведения (ω11) при полученном значении IпI.

Основными методами расчёта являются аналитические.

2.2.Структурный анализ рычажного механизма

                                            

                                                                                                              

                                             

                          

                                                                                                             

 

  k = 4  -  число всех звеньев механизма,

  n = 3  -  число подвижных звеньев механизма.

  Число кинематических пар 4-ого класса:

  Р4 = 0.

  Число кинематических пар 5-ого класса:

  Р5 = 4 : О(0;1), А(1;2), В(2;3), В(3;0).

  По формуле Чебышева определяем степень подвижности механизма:            

  W = 3n – 2P5 – P4 = 3*3 – 2*4 – 0 = 9 – 8 =1.

                          

  Состав механизма:                                                                     

                                                            

                                                       

                                  ___    Ι класс                             

                                                                          

                                                                            

                                                                                 

                                             

                                     

                                       ___  гр. Ассура (2;3)  ΙΙ класса  2 порядка  2 вида

Класс и порядок механизма определяются по наивысшим классу и порядку групп Ассура, входящих в состав данного механизма. Таким образом, имеем механизм ΙΙ класса  2 порядка.  

Структурная формула строения механизма:    I (0;1) → II (2;3).

                                            

                                                                                                              

                                             

                          

                                                                                                             

 

  

2.3.Определение кинематических характеристик рычажного механизма

2.3.1.Метод планов

2.3.1.1.Построение планов положений механизма

Для построения планов положения механизма выберем масштабный коэффициент длины

μs=0,004 м/мм

Тогда чертёжные отрезки, изображающие звенья на чертеже, равны:

Нулевое положение механизма соответствует случаю, когда кривошип и шатун вытянуты в одну линию. Это положение мы строим, сделав из центра A засечку на направляющей ползуна размером OB0=12=AB+OA=233,25+60,5=293,75 мм

Делим траекторию точки A на 12 равных частей и строим 12 положений механизма.

Тринадцатое положение механизма соответствует случаю, когда кривошип и шатун перекрывают друг друга. Это положение строим, сделав засечку из точки O на направляющей ползуна размером OB13=AB-OA=233,25-60,5=172,75мм.

2.3.1.2.Планы аналогов скоростей

Требуется построить 13 планов аналогов скоростей и определить длины отрезков, изображающих аналоги скоростей на планах.

Поскольку между скоростями точек и аналогами скоростей существует пропорциональность, то для построения планов воспользуемся векторными уравнениями для построения планов скоростей.

Для построения аналога скорости точки кривошипа A примем отрезок pa=60,5 мм.

Учитывая, что,   и , отложим и.

Построение ведётся по группам Ассура в соответствии с формулой строения механизма I(0,1)→II(2,3).

Для построения аналога скорости точки B воспользуемся векторным уравнением:

,

где ,,.

Отрезок pb изображает аналог скорости точки B.

Для построения отрезка pс воспользуемся теоремой подобия. Отрезок pс изображает аналог скорости крайней точки С звена 1: 

                      AB/AC=ab/ac                        ac=(AC*ab)/AB

Для построения отрезка  также воспользуемся теоремой подобия.

;.

Измеряем на планах аналогов скоростей длины соответствующих векторов и полученные значения заносим в таблицу 1.

(Таблица 1)

положения

Длина отрезка в мм

pa

ab

pb

0

60,5

60,5

30,25

0

1

60,5

51

44

38

2

60,5

29

              58

60

3

60,5

5

              69

59

4

60,5

35

50

40

5

60,5

53

37

25

6

60,5

59

              30

3

13

60,5

60,5

30,25

0

7

60,5

51

38

26

8

60,5

28

51

45

9

60,5

7

62

64

10

60,5

38

59

62

11

60,5

56

43

40

12

62,5

60,5

30,25

0

Для построения аналога скорости точки кривошипа A выберем масштабный коэффициент длины

μs=0,004 м/мм.

Значения iS21=ps2·μs , i31=pb·μs, i21=(ab·μs)/lab  сводим в таблице 2.


2.4.Динамическая модель машинного агрегата

В связи с необходимостью в данном курсовом проекте выполнения динамического анализа кривошипно-ползунного механизма с качающимся ползуном целесообразно динамическую модель машинного агрегата представить в виде вращающегося звена (звена приведения) (рис 2), закон движения которого был бы таким же, как и у кривошипа 1 рычажного механизма, т.е. угловая скорость звена приведения ωn1, угловое ускорение εn1.

Рис.2

Для этого звену приведения приписывается приведенный момент инерции Iп и приведённый момент сил Mп, определяемые методами приведения.

Приведенный момент инерции Iп представляется в виде Iп=IпI+IпII, где IпII – переменная по величине составляющая от масс и моментов инерции звеньев, характеризуемых переменными по величине аналогами скоростей (передаточными функциями); IпI – постоянная составляющая от звеньев, характеризуемых постоянными по величине передаточными функциями. Определение её величины является целью динамического синтеза машинного агрегата по коэффициенту неравномерности δ. В состав её входят известные приведенные моменты инерции вращающихся звеньев: кривошипа 1, зубчатых механизмов, ротора электродвигателя и неизвестный момент инерции маховых масс.

Приведенный момент сил Mп представим в виде:

Mп=M-Mпc,

где Mпс – приведённый момент сил полезного сопротивления;

– приведенный момент движущих сил, принимается в данном проекте постоянным.

Приведенный момент инерции агрегата IпII определяется из условия равенства кинетической энергии звена приведения и кинетической энергии звеньев машинного агрегата, характеризуемых переменными по величине аналогами скоростей, а приведенный момент сил Mп находится из условия равенства элементарных работ (мгновенных мощностей) этого момента и тех действующих сил, которые приводятся к звену приведения. В нашем примере в качестве динамической модели примем кривошип OA.


2.5.Определение приведенного момента инерции IпII звеньев рычажного механизма с переменным моментом инерции

Переменная составляющая приведенного момента инерции IпII определяется из условия равенства кинетических энергий динамической модели и звеньев механизма с переменным моментом инерции:

.

В рассматриваемом примере это условие принимает вид:

,

откуда

.

Выражения в скобках есть передаточные функции:

.

Таким образом,

IпII=m2·iS212+IS2·i212+m3·i312. (*)

По условию задания имеем:

         G=60 кг/ м

m2=g* lAB =60*0,933=56кг   m3=3* m2 =3*56=168кг;

IS2=0,12·m2·lAB2=0.12·56·(0.933)2=5.848 кг·м2.

Передаточные функции вычисляем, пользуясь планами аналогов скоростей. Так как

vB=pb·μv; vS2=ps2·μv; vA=pa·μv;

то

Подставляя значения отрезков планов аналогов скоростей из табл. 1, вычисляем значения передаточных функций. Результаты приведены в табл. 2.

(Таблица 2)

пол.

i21

iS21

i31

iS212

i212

i312

0

0,259

0,121

0

0,01464

0,06728

0

1

0,219

0,176

0,152

0,03098

0,04781

0,0231

2

0,124

0,232

0,24

0,05382

0,01546

0,0576

3

0,021

0,276

0,236

0,07618

0,00046

0,0557

4

0,15

0,2

0,16

0,04

0,022516

0,0256

5

0,227

0,148

0,1

0,0219

0,051631

0,01

6

0,253

0,12

0,012

0,0144

0,063982

0,00014

13

0,259

0,121

0

0,01464

0,067277

0

7

0,219

0,152

0,104

0,0231

0,047808

0,01082

8

0,12

0,204

0,18

0,04162

0,01441

0,0324

9

0,03

0,248

0,256

0,0615

0,0009

0,06554

10

0,163

0,236

0,248

0,0557

0,026541

0,0615

11

0,24

0,172

0,16

0,02958

0,057641

0,0256

12

0,259

0,121

0

0,01464

0,067277

0

Для определения составляющих приведенного момента обозначим: m2·iS212=A;  IS2· i212=B;  m3·i312=C;

Вычисляем значения IпII по формуле (*). Результаты счёта сводим в таблицу 3.

(Таблица 3)

Пол.

A, кг·м2

B, кг·м2

C, кг·м2

IпII, кг·м2

0

0,8196

0,39341

0

1,2130127

1

1,73404

0,27956

3,88009

5,8936819

2

3,01307

0,090392

9,67334

12,776804

3

4,26433

0,002687

9,35359

13,620606

4

2,2392

0,131665

4,29926

6,670129

5

1,22619

0,301916

1,6794

3,2075017

6

0,80611

0,374143

0,02418

1.2044388

13

0,8196

0,39341

0

1,2130127

7

1,29336

0,27956

1,81644

3,3893606

8

2,32966

0,084266

5,44126

7,8551853

9

3,44299

0,005267

11,0061

14,454376

10

3,11786

0,155203

10,329

13,602047

11

1,65611

0,337062

4,29926

6,2924386

12

0,8196

0,39341

0

1,2130127

Принимая максимальную ординату для изображения  на графике, равной yImax=306,8 мм, получаем масштабный коэффициент:

кг·м2/мм.

По оси абсцисс принимаем масштабный коэффициент: ,

где l– длина отрезка оси абсцисс, соответствующая углу 2π рад.

Обозначим ординаты каждого слагаемого правой части выражения (*) соответственно через yA, yB, yC, а для суммарного значения IпII – через yI. Вычисляем  их и заносим в таблицу 4. Строим график IпII и его составляющие.

(Таблица 4)

пол.

yA, мм

yB, мм

yC, мм

yI, мм

0

      20,5

9,84

0

30,33

1

43

6,99

97

147,34

2

75

2,25

241,8

319,42

3

107

0,07

233,8

340,52

4

56

                3,29

107,5

166,75

5

                   31

7,55

42

80,19

6

20

9,35

0,6

30,1

13

2,5

9,84

0

30,33

7

32

6,99

45,4

84,73

8

58

2,11

136

196,37

9

86

0,13

275,2

361,36

10

78

3,88

258,2

340,05

11

41

8,43

107,5

157,3

12

20,5

9,84

0

30,33


2.6.Определение приведенного момента сил сопротивления  и момента движущих сил

2.6.1.Определение Mпс

Используя данные таблиц 2 и 4, вычисляем Mпс по уравнению:

.

Результаты расчёта заносим в таблицу 5.

Строим график Mпс. Масштабные коэффициенты: по оси абсцисс – μφ=0,025 рад/мм; по оси ординат –,где yMmax – ордината графика MnC в мм, соответствующая максимальному значению Mпmaxс.

(Таблица 5)

пол.

F·i31, H·м 

G2· iS21·cosα,Н·м

G3·i31·м

Mпс, Н·м

yM, мм

0

0

-65,83

0

-65,83

-0,33

1

0

-54,86

-250

-305

-1,53

2

0

-30,72

-394,99

-426

-2,13

3

0

4,39

388,41

393

1,96

4

0

35,11

263,33

298

1,49

5

0

57,05

164,58

222

1,11

6

0

63,64

19,75

83

0,42

13

0

65,83

0

65,83

0,33

7

6240

54,86

171,16

6466

32,33

8

10800

28,53

296,25

11124

55,62

9

15360

-6,58

-421,33

14932

74,66

10

14880

-35,11

-408,16

14436

72,18

11

9600

-59,25

-263,33

9277

46,39

12

0

-65,83

0

-65,83

-0,33

2.6.2.Определение работы сил сопротивления и движущих сил

Так как работа сил сопротивления равна:

,

то график Aс построим графическим интегрированием графика Mпс.

Выбираем полюсное расстояние h=40 мм.

Так как из уравнения движения для установившегося движения за цикл, а также, поскольку, =const, график работы движущихся сил имеет вид прямой, соединяющей начало координат с концом графика Ас.

2.6.3.Определение

Учитывая, что за цикл , получим

где масштабный коэффициент работы:

μАM·μφ·h.

μА =200·0,025·40=200 Дж/мм.

[1-1||]=145 мм.

Тогда

.

Проведём горизонтальную линию на графике приведенного момента с ординатой

.


2.7.Определение постоянной составляющей приведенного момента инерции и установление необходимости в маховике

Постоянная составляющая приведенного момента инерции IпI, при которой колебания угловой скорости звена приведения не превышают значений, заданных коэффициентом неравномерности движения δ, определяется по методу Н. И. Мерцалова. Для этого построим график изменения кинетической энергии машинного агрегата ΔT1, являющийся графическим решением уравнения движения Δ=-.

Строим график ΔT – изменения кинетической энергии постоянной составляющей приведенного момента инерции, которое равно:

ΔT1=ΔT-T2,

где  – кинетическая энергия переменной составляющей приведенного момента инерции;

ΔT1 находится графическим вычитанием, причём ордината ΔT1 равна

,

где

; µT А;

;

Тогда постоянная составляющая приведенного момента инерции:

где δ=0,05 – коэффициент неравномерности вращения кривошипа, ab=79мм, .

Определим момент инерции маховика.

b=0,1D; h=0,2D.

Чтобы рассчитать плотность ρ, заранее примем диаметр маховика D=(5..10) lAB.

D=5·0,242=1,21м,

v=ω1ср·D/2=10,47·1,21/2=6,334м/с,

      Так как v<30 м/c, то маховик будет из чугуна и  ρ = 7500 кг/м3,тогда

IM=0,25·ρ·0,1D·0,2·D·π·D·D2 , отсюда

b=0,1·D=0,1·1895,47=189,55 мм; h=0,2·D=0,2·1895,47=379,1 мм.

mD2=4IM  =>  m=4IM/D2=4·2881,02/1,895472 =3209,11кг


2.8.Динамический анализ машинного агрегата

2.8.1.Определение законов изменения угловой скорости ω1 звена приведения

Учитывая, что график ΔT1 одновременно является графиком изменения угловой скорости звена приведения Δω1, определим масштабный коэффициент угловой скорости

Через середину отрезка ab проведём линию средней скорости звена приведения ω1ср. Определим угловую скорость звена приведения для всех положений

.

Расчёты заносим в таблицу 6.

(Таблица 6)

пол.

ω1ср, c-1

μω, c-1/мм

yΔω, мм

ω1i+ yΔω·μω

0

10,47

0,0066

-40

10,206

1

10,47

0,0066

-30

10,272

2

10,47

0,0066

-18

10,351

3

10,47

0,0066

-7

10,424

4

10,47

0,0066

8

10,523

5

10,47

0,0066

21

10,609

6

10,47

0,0066

33

10,622

13

10,47

0,0066

34

10,694

7

10,47

0,0066

39

10,727

8

10,47

0,0066

28

10,655

9

10,47

0,0066

3

10,499

10

10,47

0,0066

-23

10,318

11

10,47

0,0066

-37

10,226

12

10,47

0,0066

-40

10,206

Отрезки yΔωi измеряются от линии ω1ср  до кривой Δω1. Знак yΔωi берётся в зависимости от расположения отрезка относительно линии ω1ср.

2.8.2.Определение угловой скорости звена приведения

Угловое ускорение определяется из дифференциального уравнения машинного агрегата:

,

где  определяем по формуле

,

где – угол наклона касательной к кривой графика Iп к оси абсцисс в исследуемой точке, μφ в рад/мм.


Расчёты производятся табличным методом.

Результаты приведены в таблице 7.

(Таблица 7)

пол.

ε1, с-2

11

-4982

52,33

10,096

2888,95

-1,91

Где


3.Динамический анализ кривошипного механизма

3.1.Динамический анализ рычажного механизма методом планов

3.1.1.Кинематический анализ

Расчёт производим для 11-го положения механизма. Для построения плана механизма в 11-ом положении примем масштабный коэффициент μs=0,004м/мм, тогда чертёжные размеры звеньев будут равны: OA=60,5 мм; AB=233,25 мм; =117 мм; a=12,5 мм.

Для построения плана скоростей определим скорость точки A кривошипа

vA1·lOA= ω1(11)·l1 =10,226·0,242=2,476м/с.

Приняв отрезок pa=61,9мм, определим масштабный коэффициент скорости:

.

Построение плана ведётся в соответствии с векторными уравнениями:

Тогда действительные скорости

vB=pb·μv=41·0,04=1,64м/с;

vBAv·ba=0,04·56=2,24 м/с;

ω2=VBA/l BA=2,24/0,933=2,4 c-1.

Направление ω2 получим, поместив вектор VBA в точку B звена  и рассмотрев поворот звена под его действием относительно точки A.

Переходим к построению плана ускорений. Так как кривошип вращается неравномерно, то ускорение точки A кривошипа равно

,

Где        

Выбрав масштабный коэффициент μa=0,1 м/(с2мм), вычислим отрезки, изображающие  и :

Из полюса π откладываем отрезок πn1 параллельно AO, направленный к центру вращения, к точке O, отрезок n1a перпендикулярен отрезку AO в направлении ε1.Ускорение точки B найдем, решив графически систему уравнений

где нормальная составляющая ║AB и равна

тангенциальная составляющая   перпендикулярна AB.

Точка B0 принадлежит стойке, поэтому  и ускорение Кориолиса .

Относительное ускорение ║ax.

Положение точки S2 найдём по теореме подобия:

as2/AS2= ab/AB => as2=0,5·ab=0,5·113=56,5мм.

Тогда действительные ускорения точек и звеньев равны

aS2=πs2·μa=252·0,1=25,2 м/с2;

aB=πb·μa=265·0,1=26,5 м/с2;

ε2=/lBA=10/0,933=10,72с-2.

Направление ε2 получим, помещая  в точку B и рассматривая поворот звена 2 под его действием относительно точки A. Звено 2 движется ускоренно.

3.1.2.Силовой расчет

Для выполнения силового расчёта кривошипно-ползунного механизма выделим его из машинного агрегата. Реактивное воздействие отброшенной части машинного агрегата заменим уравновешивающим моментом Му.

Силовой расчёт выполняется кинетостатическим методом, основанном на принципе Даламбера и ведётся в соответствии с формулой строения, начиная с наиболее удалённой от начального звена группы Ассура.

Определим силы тяжести звеньев, главные векторы и главные моменты сил инерции звеньев.

Звено 1:

G1=m1·g=83,93·9,81=823,35 Н.

Fи1=0, т. к. кривошип уравновешен.

Ми1=·ε1 =2883·1,49=4296 H·м.

Звено 2:

G2=m2·g=56·9,81=549,16 Н.

Fи2=m2·=56·9,81=1410 H·м.

Ми2=·ε2 =62,69 Н·м.

Звено 3:

G3=m3·g=168·9,81=1647,49 Н.

Fи3=m3·=168·26,5=4450,41 Н.

Mи3=0

К звену 3 приложена сила полезного сопротивления Fпс=60000 Н.

Отсоединим группу Ассура (2,3). Приложим все известные внешние силы, главный вектор сил инерции Fи2 и главный момент сил инерции Ми2, а вместо отброшенных звеньев 1 и стойки 0 приложим реакции R12 и R30, причём неизвестную по величине R12 представим как сумму

,

а реакцию R30 направим перпендикулярно направляющей ползуна.

Определим реакцию R12 из условия =0 для звена 2 (h1, h2– отрезки, измеренные на чертеже в мм).

-Fи2·+G2·h1+Mи2s+·AB=0;

=(62,69/0,004+549*117-1411*110)/233=323,2 H.

Для определения составляющей  и R03 запишем на основании принципа Даламбера векторное уравнение кинетостатики для группы Ассура (2,3):

.

Выбираем масштабный коэффициент сил: µP=200 Н/мм.

Определим чертёжные отрезки, изображающие силы на плане сил:

[1-2]=/µP=1,62мм,

[2-3]=Fи2P=7,055мм,

[3-4]=G2P=2,75мм,

[4-5]=Fи3P=22,25мм,

 [5-6]=G3P=8,23мм,

[6-7]=FпсP=300мм.

Строим план сил группы Ассура (2,3).Из плана определяем

R03=[7-8]·µP=57·200=11400Н;

=[8-2]·µP=276·200=55200Н;

[8-1]·µP=276·200=55200Н .

Определим реакцию R32 во внутренней кинематической паре. Мысленно отделим звено 2 и рассмотрим его равновесие. Векторное уравнение равновесия выглядит так:

Из уравнения видно, что для определения реакции R23 достаточно на имеющемся плане соединить точки 4 и 8:

R23=[8-4]·µP=282·200=56400Н.

Переходим к силовому расчёту механизма I-го класса. В точку B приложим реакцию R12=–R21. К звену 1 прикладывается главный момент сил инерции Mи1. Так как механизм был отсоединён от машинного агрегата, то действие отброшенной части машинного агрегата заменяется уравновешивающим моментом Му, который необходимо определить. Рассмотрим равновесие звена 1 относительно точки A:

=–R21·h·μS+Mи1у=0;

Му=55000*37*0,004-4296=3844Н·м.

Для определения R01 запишем уравнения равновесия сил:

.

[1-2]=R21P=275мм.

[2-3]=G1P=4,1мм..

Из плана сил определяем

R01=[3-1]·µP=274·200=54800Н.


3.2.Определение мгновенного коэффициента полезного действия

Мгновенный КПД определяем для своего положения. Считаем, что радиусы цапок шарниров заданы (r=10мм), коэффициент трения в шарнирах и направляющих ползуна также заданы f=f1=0,1. Предположим, что все непроизводственные сопротивления в механизме сводятся к сопротивлению трения. Реакции в кинематических парах для данного положения механизма определены силовым расчётом и равны R01, R30, R12=-R21, R23=-R32.

Для определения мощностей, расходуемых на трение в различных кинематических парах, необходимо найти относительные угловые скорости в шарнирах и относительные скорости в поступательных парах.

w10= w1,

то есть относительная угловая скорость звена 1 относительно стойки 0 w01 равна относительной угловой скорости  w1 в данном положении, т.к. вал вращается в неподвижном подшипнике. Для определения относительных угловых скоростей в остальных шарнирах используются данные кинематического исследования данного механизма. Величина относительной угловой скорости равна сумме величин угловых скоростей звеньев, в случае угловых скоростей разного направления. В случае угловых скоростей одного направления величина относительной угловой скорости определяется вычитанием меньшей величины из большей.

w21= w2-w1=2,4+10,23=12,63 с-1; w32=w2=2,4с-1;

vBпост.=vB 

Мощности, затрачиваемые на трение в кинематических парах в данный момент времени равны:

PO=f·R01·r01·w1 =0,1·54800·0,01·10,23=560,604Bт,

PA=f·R12·rA·w12=0,1·55000·0,01·12,63=694,65Вт,

PB=f·R23·rB·w2= 0,1·60800·0,01·2,4=145,92Вт.

В поступательном движении

PB пост=f1·R03·vB=0,1·11400·1,52=1732,8Вт.

Общая мощность сил трения

PТ=PO+PA+PB+PBпост.=560,604+694,65+145,92+1732,8 =3133,974 Вт.

Мощность движущих сил в данный момент времени:

Pд=F·vB=60000·1,52=91200Вт.

Мгновенный КПД механизма:

h=1-PТ/Pд=1-3133,974/91200=0,96564;

h=96,56%.


3.3.Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма методом диаграмм

Величина скорости выражается  производной пути по времени:

υ=dS/dt

Если функция задана графически S=S(t), то для построения графика скорости υ= υ(t) необходимо провести график дифференцированной функции S=S(t).

Рассмотрим зависимость скорости от угла наклона α касательной.

υS·μS/Δt·μt, следовательно   υS t ·tg α.

Следовательно, скорость пропорциональна tg угла наклона касательной к оси абсцисс.

μt=T/l=60/n·l; где n=100мин-1.

μt=60/(120·200)=0,0025 с/мм.

3.4.Метод хорд

Возьмем на дифференциальной кривой S=S(t) точки, соответствующие развилки траектории точки C и соединив их хордами получим отрезки 0-1,1-2,2-3 и т.д. Выбрав на продолжении оси t полюс Р на расстоянии Н1 от ординаты, проведем лучи параллельные хордам (луч Р1 -1 параллельно 0-1, Р1-2 параллельно 1-2 и т.д.). Через полученные точки 1,2 и т.д. проводим ступеньки на соответствующих участках. В каждом интервале найдем середины данных отрезков и проведем кривую так, чтобы площади между кривой и вертикалью были приблизительно равны. Тогда получим график изменения линейной скорости точки B от времени.

μv= μS/t·H1)=0,004/(0,004·25)=0,04 м/с·мм

μа= μυ/( μt·H2)=0,04/(0,004·25)=0,4м/с2·мм

Возьмем на дифференциальной кривой υ=υ(t) точки, соответствующие развилки траектории точки B и соединив их хордами получим отрезки 0-1,1-2,2-3 и т.д. Выбрав на продолжении оси t полюс Р на расстоянии Н2 от ординаты, проведем лучи параллельные хордам (луч Р1 -1 параллельно 0-1, Р1-2 параллельно 1-2 и т.д.). Через полученные точки 1,2 и т.д. проводим ступеньки на соответствующих участках. В каждом интервале найдем середины данных отрезков и проведем кривую так, чтобы площади между кривой и вертикалью были приблизительно равны. Тогда получим график изменения ускорения точки B от времени.

Таблица 8

Sb

yvb, мм

Vb,м/c 

Vb,м/c

Δ,%

yab,мм

ab,м/c2

Ab,м/c2

Δ,%

0

0

0

0

89

35,6

1

0,011

42

1,68

62

24,8

2

0,039

63

2,52

32

12,8

3

0,069

70

2,8

29

11,6

4

0,096

47

1,88

47

18,8

5

0,114

28

1,12

41

16,4

6

0,119

5

0,2

38

15,2

13

0,121

0

0

39

15,6

7

0,116

21

0,84

60

24

8

0,098

47

1,88

49

5,2

9

0,067

72

2,88

16

6,4

10

0,037

64

2,56

31

12,4

11

0,009

40

1,6

1,64

2,4

66

26,4

26,5

0,4

12

0

0

0

89

35,6


Определение уравновешивающей силы методом рычага Жуковского.

Для определения уравновешивающей силы и момента используем теорему Жуковского:

    Если для механизма, находящегося в движении, построить план скоростей, а затем векторы всех активных сил и сил инерции, приложенных в различных точках механизма, повернуть на 90 градусов в одну и ту же сторону и перенести в одноименные точки плана скоростей, то сумма моментов этих сил относительно полюса будет равна нулю.

Моменты сил, приложенные к звеньям, изобразим в виде пар сил, перенесем их     на план скоростей.

Составим уравнение моментов относительно полюса плана скоростей p:

= (-1098853+2460000-182450-14823-52207+536+3216) /61,9 = 1801969

3.5.Расчёт поперечного сечения шатуна

После нахождения соответствующего угла для  силы из чертежа получим:

Fи2у= Fи2· sin20о =482,49,                                                    R12n=55200 H,

G= G2·sin80о =522,28 Н,                                                  R12t= 323,2 H,

Fи2x= Fи2·cos20о =1325,62 Н,                                              R32=56400H,

G2x = G2·cos80о =169,7 Н ,                                                  Mи2 =62,69 Н·м,

R32y=R32·sin0,208o=184,27 H,

R32x= R32·cos0,208o=56 399,7 H.

Центром качения является точка К:

LAK = LAS2 - IS2 / (m2 *LAS2)= 0,024 ,  

     По вертикали:

R12t= 323,2 H,

Fи2у=482,49,      

G=522,28 Н,              

R32y=184,27 H,

My1= 0 H·м,

My2= R12τ·0,4665=150,77 H·м,

My2=My2-Mи2=150,77-62,69=88,1 H·м,

My3k= R12τ·0,24=77,6H·м.

По горизонтали:

R12n=55200 H,

Fи2x= 1325,62 Н,                                              

G2x = 169,7 Н ,                                                  

R32x= 56 399,7 H.

Mx1 =0 H·м,

Mx2= R32x ·0,4665 =26310,46·м,

Mx3k= R12n·0,24=13248H·м,

Таким образом, находим результирующие составляющие М :

М2= =

М2==H·м ,

М3k==H·м,(K)


Принимаем, что наш шатун цилиндрической формы, тогда:

σ = Mизг/W=(32·Mизг)/π·d3[σ];

Mизг ==H·м,(K)

Mизг = 26310,61H·м;

Для стали [σ]=160·106 Па.

Тогда диаметр поперечного сечения:

м;

Т.о. d40,9 мм.
4.Литература

1. А.Т. Скойбеда  “Прикладная механика”.Минск “Вышэйшая школа” 1997г.

2. И.И.Артоболевский “Теория механизмов и машин” Москва “Наука” 1988г.

3. О.Н.Левитская и Н.И. Левитский “Курс теории механизмов и машин”

Москва “Высшая школа” 1985г.

4. Методическое пособие.

Mп

φ

EMBED Equation.DSMT4  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46436. Разграничение языка и речи. Проблема выделения языка, как научного объекта на теоретическом уровне 15.66 KB
  Разграничение языка и речи. Проблема выделения языка как научного объекта на теоретическом уровне. Разграничение языка и речи. Точки зрения с которых рассматривается язык: язык как универсальное средство общения общественное явление основа национального общественного сознания Разграничение понятий язык и речь впервые в четкой форме было выдвинуто и обосновано швейцарским лингвистом Фердинандом де Соссюром затем понятия эти были глубже разработаны другими учеными в частности академиком Л.
46437. The category of aspect 15.67 KB
  In generl the ctegory of spect shows the wy or mnner in which n ction is performed tht is whether the ction is perfective совершенное imperfective несовершенное momentry мгновенное однократное itertive многократное повторяющееся inchotive зачинательное durtive продолженное длительное etc.In English the ctegory of spect is constituted by the opposition of the continuous spect nd the common spect.The opposition the continuous spect the common spect is ctulized in the following contrsting pirs of forms: Continuous Common...
46438. Оппозитивные группировки лексики в языке: явление синонимии, омонимии и антонимии в языке 15.68 KB
  Синонимия тип семантических отношений языковых единиц заключающийся в полном или частичном совпадении их значений. Синонимия свойственна лексической фразеологической грамматической словообразовательной системам языка. Синонимия отражает в языке свойства объективного мира. Различаются два основных типа синонимии; семантическая идеографическая и стилистическая синонимия выражаемая словами с одинаковой предметной отнесённостью имеющими различную стилистическую характеристику: верить веровать книжн.
46439. Получение счетов на оплату товаров – заключительный этап выполнения договора 15.77 KB
  Форма расчетов: если иное не предусмотрено договором расчеты должны осуществляться платежными поручениямибанковский перевод Срок оплаты: если в договоре не указан срок оплаты и не предусмотрена предварительная оплата то платеж должен быть совершен сразу после получения товара. Безналичные расчеты между субъектами хозяйствования: Расчеты платежными поручениями. Расчеты по аккредитиву. Расчеты по инкассо Расчеты чеками .
46440. Ремонт деталей класса «Валы». Восстановление шлицевых и шпоночных пазов 15.79 KB
  В процессе эксплуатации у валов и осей изнашиваются посадочные шейки шпоночные канавки и шлицы повреждаются резьбы поверхности валов центрирующие отверстия а также происходит изгиб валов. Характерные дефекты валов: 1 износ повти трения в опорах; 2 износ сопрягаемых повтей с подшипниками качения; 3 разруше или смятие шпоночных пазов; 4 изгиб оси вала; 5 повреждение или износ резьбовых соединений; 6 продольный изгиб вала. Особое внимание при дефектовке уделяют контролю коленчатых валов. Шейки валов имеющие царапины риски и...
46442. Классификация объектов интеллектуальной собственности 15.81 KB
  К объектам промышленной собственности относятся: изобретения; промышленные образцы; полезные модели; товарные знаки; знаки обслуживания; наименование мест происхождения товара. Сделка может заключаться как по одному так и по нескольким патентам на изобретения. Беспатентными являются изобретения на которые поданы патентные заявки но не получены патенты на изобретения; изобретения не патентуемые изобретателями в целях сохранения секретности а также некоторые изобретения не подлежащие патентованию например в таких областях...
46443. Методы обеспечения безопасной эксплуатации МТ 18.25 KB
  Методы обеспечения безопасной эксплуатации МТ В целях обеспечения безопасности определения фактического технического состояния объектов МТ возможности их дальнейшей эксплуатации на проектных технологических режимах для расчета допустимого давления необходимости снижения разрешенного рабочего давления и перехода на пониженные технологические режимы или необходимости ремонта с точной локализацией мест его выполнения и продления срока службы объектов МТ в процессе эксплуатации должно проводиться периодическое техническое диагностирование...
46444. Модернизм XX век 15.87 KB
  Модернизм это масштабное культурное явление которое возникло на рубеже 19 и 20 веков и затронуло практически все сферы человеческой жизни. Модернизм отрицает культурное наследие и реальное воспроизведение действительности использует деформацию образов и субъективное восприятие художника т. Модернизм объединяет множество относительно самостоятельных идейнохудожественных течений: экспрессионизм кубизм конструктивизм сюрреализм абстракционизм попарт.