49522

Исследование рычажного механизма

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Для этого из центра О делают засечку радиусом R = ВBС на траектории точки С которая представляет собой прямую линию вдоль которой движется ползун. Делим траекторию точки В на 12 равных частей и строим 12 положений механизма. Второе мертвое положение соответствует случаю когда шатун и кривошип перекрывают друг друга тогда из точки А делается засечка радиусом R=СBВ на траектории точки С. Траектория этой точки представлена пунктирной линией.

Русский

2013-12-30

4.37 MB

3 чел.

1. Структурный анализ.

Определим степень подвижности механизма, воспользовавшись для этого формулой Чебышева: ,  где n = 3 – число подвижных звеньев, p5 = 4 – число кинематических пар 5-го класса (А(0,1), В(1,2), С(2,3),С(3,0)) , p4 = 0 – число кинематических пар 4-го класса. Подставив, получим:

.                                                                       (1.1)

Степень свободы равная 1 свидетельствует о том, что положение ведущего звена строго определяет положение остальных звеньев механизма.

Отсоединим от исследуемого механизма (рис.2) группу Ассура(2,3) и проанализируем ее (рис.3).  

Рис.2

Рис.3

Структурная формула механизма имеет вид: I(0,1) – II(2,3).

Механизм II-го класса 2-го порядка.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

3

2. Определение кинематических характеристик

механизма методом планов. 

2.1 Метод планов.

Построение планов положений механизма

       Для построения планов положения механизма выберем масштабный коэффициент длины:

µs=0,002                                                 (2.1)

Тогда чертёжные отрезки, изображающие звенья на чертеже, равны:

 мм

 мм

План положений начинают с построения первого мертвого положения, когда шатун и кривошип вытянуты в одну линию. Для этого из центра О делают засечку радиусом R = AВ+BС на траектории  точки С, которая представляет собой прямую линию, вдоль которой движется ползун. Полученное положение на чертеже обозначается нулевым.

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

Второе мертвое положение соответствует случаю, когда шатун и кривошип перекрывают друг друга, тогда из точки А делается засечка радиусом R=СB-AВ на траектории  точки С.

В каждом положении на звене ВА строиться точка S2 (центр масс звена ВС).  Траектория этой точки представлена пунктирной линией.

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 прямо пропорциональная зависимость, то для построения планов можно воспользоваться векторным уравнением скоростей.

Для изображения аналога скорости точки В кривошипа примем отрезок рb = 65мм.Тогда масштабный коэффициент плана аналогов скоростей будет равен  µ’s=0,001 м/мм. Поскольку , то и рb также перпендикулярен АВ.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

4

Построение ведется по группам Асcура в соответствии со структурной формулой механизма .

Для построения аналога скорости точки В воспользуемся системой уравнений:

  ,

где  =0, , .

Поскольку =0, то точка с находиться в полюсе р. Из полюса параллельно СС0 проводим прямую, а из точки  b  перпендикулярно ВС проводим еще   одну  прямую. На  пересечении   двух   прямых   находиться точка с. Отрезок рc представляет собой аналог скорости точки b , а отрезок bс – аналог скорости звена ВС.

Для построения аналога скорости точки S2 воспользуемся теоремой подобия:

,

Отрезок рs2 изображает аналог скорости точки S2 (центра масс звена ВС)

Таблица 1.

 

Длина

отрезка ,

мм

 

положения

pb

bc

pc

bs

ps2

0,12

65

65

0

21,66666667

43

1

65

55

39

18,33333333

52

2

65

29

64

9,666666667

63

3

65

2

65

0,666666667

65

4

65

35

50

11,66666667

58

5

65

57

27

19

48

6

65

65

2

21,66666667

43

7

65

56

23

18,66666667

47

8

65

30

49

10

58

9

65

2

65

0,666666667

65

10

65

35

64

11,66666667

62

11

65

57

41

19

51

13

65

65

0

21,66666667

43

На чертеже измеряем значения, построенных отрезков, результаты занесены в табл.1.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

5

2.2 Динамическая модель машинного агрегата.

В связи с необходимостью в данном курсовом проекте выполнение динамического анализа кривошипно-ползунного механизма целесообразно динамическую модель машинного агрегата представить в виде вращающегося звена (звена приведения) рис.5,  закон  движения  которого  был  бы таким как  и у кривошипа АВ

рычажного механизма, т.е. обобщенная координата , угловая скорость , угловое ускорение . Для этого звену приведения приписывают приведенный  момент  инерции    и  приведенный      момент    сил   определяемые методами приведения.         

   Приведенный момент инерции  представляется в виде ,  где     

                  Рис.5                          –  переменная  по величине   составляющая   от    масс    и    моментов  инерции звеньев, характеризуемых переменными по величине аналогами скоростей (передаточными функциями);  - постоянная составляющая от звеньев, характеризуемых постоянными по величине передаточными функциями. Определение ее величины является целью динамического синтеза машинного агрегата по коэффициенту неравномерности движения δ. В состав ее входят известные приведенные моменты вращающихся звеньев.

Приведенный момент сил представим в виде:

Mпр=Mпрд-Mпрc,                                                 (2.2)

где – приведенный момент сил сопротивления;  –  приведенный момент сил движущих, который считается постоянным.

Приведенный момент инерции  агрегата определяется из условия равенства кинетической энергии звена приведения и кинетических энергий звеньев машинного агрегата, характеризуемых переменными по величине аналогами скоростей, а приведенный момент сил находится из условия равенства элементарных работ (мгновенных мощностей) этого момента и тех действующих сил, которые приводятся к звену приведения. В данном курсовом проекте в качестве звена приведения выбран кривошип АВ.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

6

2.3 Определение приведенного момента инерции III   звеньев механизма с переменным моментом инерции

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

.                                                            (2.3)

В рассматриваемом примере это условие принимает вид:

,                                     (2.4)

откуда

,                                   (2.5)

Выражение в скобках есть передаточная функция:

.                                              (2.6)

Таким образом:

.                                               (2.7)

По условию задания:

Передаточные функции вычисляем, пользуясь планами аналогов скоростей.

VB=pb*μv;      vS2=ps2v;      vCB=cb*μv;     vC=pc*μv;

где  

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

7


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

№ положения

i21

is2,1

i3,1

I2,1^2

is2,1^2

i3,1^2

0

0,250033333

0,049622

0

0,062516668

0,002462343

0

1

0,211566667

0,060008

0,045006

0,044760454

0,00360096

0,00202554

2

0,111553333

0,072702

0,073856

0,012444146

0,00528558

0,00545471

3

0,007693333

0,07501

0,07501

5,91874E-05

0,0056265

0,0056265

4

0,134633333

0,066932

0,0577

0,018126134

0,00447983

0,00332929

5

0,21926

0,055392

0,031158

0,048074948

0,00306824

0,00097081

6

0,250033333

0,049622

0,002308

0,062516668

0,00246233

5,32686E-06

13

0,250033333

0,049622

0

0,062516668

0,00246233

0

7

0,215413333

0,054238

0,026542

0,046402904

0,00294171

0,00070448

8

0,1154

0,066932

0,056546

0,01331716

0,00447983

0,00319745

9

0,007693333

0,07501

0,07501

5,91874E-05

0,0056265

0,0056265

10

0,134633333

0,071548

0,073856

0,018126134

0,00511916

0,00545479

11

0,21926

0,058854

0,047314

0,048074948

0,00346373

0,00223865

12

0,250033333

0,049622

0

0,062516668

0,00246233

0

Таблица 2.

Для определения составляющих приведенного момента обозначим:

 

Вычисляем значение по формуле (2.7). Результаты даны в табл.3.    Таблица 3.

 

№ положения

A,кг*м^2

B,кг*м^2

C,кг*м^2

D,кг*м^2

0

0,012311714

0,004782525

0

0,01709424

1

0,0180048

0,003424175

0,00810216

0,029531135

2

0,026427904

0,000951977

0,02181885

0,049198716

3

0,028132501

4,52783E-06

0,022506

0,050643029

4

0,022399463

0,001386649

0,01331716

0,037103272

5

0,015341368

0,003677733

0,00388324

0,022902386

6

0,012311714

0,004782525

2,13075E-05

0,017115547

13

0,012311714

0,004782525

0

0,01709424

7

0,014708803

0,003549822

0,00281791

0,021076536

8

0,022399463

0,001018763

0,0127898

0,036208026

9

0,028132501

4,52783E-06

0,022506

0,050643029

10

0,025595582

0,001386649

0,02181885

0,048801066

11

0,017318967

0,003677733

0,00895448

0,029951158

12

0,012311714

0,004782525

0

0,01709424

Для построения графика  зададимся масштабным коэффициентом, тогда максимальное значение ординаты  будет равно:.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

8

Масштабный коэффициент . Длина отрезка оси абсцисс будет равна:

Обозначим ординаты каждого слагаемого правой части выражения (2.7), соответственно уА, уВ, и уС  , а суммарную часть – уD. Определяем их как отношение значения каждого слагаемого к масштабному коэффициенту . Все значения заносим в табл.4.

Таблица 4.

№ положения

yA,мм

yB,мм

yC,мм

yD,мм

0

60,776946

23,60900012

0

84,38594577

1

88,880942

16,90348529

39,99642373

145,7808506

2

130,46171

4,699448307

107,7089754

242,8701313

3

138,87647

0,022351716

111,101177

250

4

110,57525

6,845213051

65,74034143

183,1608088

5

75,732873

18,15518139

19,16988356

113,0579383

6

60,776946

23,60900012

0,105184546

84,49113031

13

60,776946

23,60900012

0

84,38594577

7

72,610207

17,52374541

13,91065625

104,0446088

8

110,57525

5,029136119

63,13702391

178,7414143

9

138,87647

0,022351716

111,101177

250

10

126,35294

6,845213051

107,7089754

240,9071247

11

85,495314

18,15518139

44,20380558

147,854301

12

60,776946

23,60900012

0

84,38594577

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

9

2.4 Определение приведенного момента сил сопротивления Мспр

и момента движущих сил Мдпр. Определение работы сил

сопротивления  Ас и работы сил движущих Ад.

Определение момента сил сопротивления.

На выходное звено 3 представленного кривошипно-ползунного механизма  действует постоянная по модулю сила сопротивления Fс Приложенный к динамической модели (к кривошипу) при MC на кривошипе с силой FC на выходном звене:

MC =;        ,                           (2.8)

где – углы между направлением силы тяжести и соответствующей ее передаточ-ной функцией, FC – величина постоянная FC=8000 Н

,                                                             (2,9)   

=9,8*5=49 Н; =9,8*4=39,2 Н;                                           (2,10)    

Используя данные табл.2 вычисляем значения Мспр. Результаты занесены в табл.5.

Строим график MC1. Масштабные коэффициенты:

  •  по оси абсцисс  –  μφ=0,04 рад/мм
  •  по оси ординат – μM=MCmax/yMmax=606,615/121.323=5м/мм

,где yMmax – ордината графика MC1 в мм, соответствующая максимальному значению MCmax.

Таблица 5

№ положения

Fc,H

cos(a)

Mпр,H*м

Yм, мм

G3*i31*cos(b), мм

G2*is21*cos(a),мм

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0,7

-0,706

-0,1412

-1,764

1,058

2

0

0,95

-0,81094230

-0,16218846

-2,694769231

1,883826923

3

0

1

-1,265

-0,253

-2,94

1,675

4

0

0,92

-1,44465615

-0,28892923

-2,461538462

1,016892308

5

0

0,6

1,849538462

-0,36990769

-1,721230769

0,928307692

6

8000

0,04

-0,13538461

-0,02707692

-0,090461538

0,117246154

13

8000

0,039

0,1967

0,3934

0

0,19415

7

8000

0,61

214,9689577

42,99379154

1,040307692

1,620957692

8

8000

0,95

457,6392692

91,52785384

2,216307692

3,115269231

9

8000

1

606,615

121

2,94

3,675

10

8000

0,936

596,94504

119,389008

2,894769231

3,28104

11

8000

0,454

381,6250915

76,3250183

1,854461538

1,309091538

12

0

0

0

0

0

0

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

10

2.5 Определение постоянной составляющей приведенного

момента инерции . Определение угловой скорости звена приведения .

Определение постоянной составляющей приведенного

момента инерции .

Постоянная составляющая приведенного момента инерции , при которой колебания угловой скорости звена приведения не превышают значении, заданных коэффициентом неравномерности , определяется по методу Н. И. Мерцалова. Для этого построим график изменения кинетической энергии машинного агрегата , являющийся графическим решением уравнения движения . На графике эта кривая обозначена . 

Затем построим график  – изменения  кинетической энергии постоянной составляющей приведенного момента инерции, которое равно:

,                                                    (2.14)

где   - кинетическая  энергия  перемен  составляющей                             

                                 приведенного момента инерции.

 находится графическим вычитанием, причем ордината  равна:

,                                           (2.15)

где

,                                                      (2.16)

.

На графике полученная кривая обозначена , поскольку график  одновременно является графиком .

Тогда постоянная составляющая приведенного момента инерции:

,                   (2.17)

где ab – разность между наибольшим и наименьшим значением ,  – коэффициент неравномерности движения кривошипа.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

12

Определение закона изменения угловой скорости звена приведения .

Ранее упомянуто, что график   является графиком , исходя из этого, вычислим масштабный коэффициент угловой скорости :

.                                (2.18)

Через середину отрезка ab проводим прямую параллельную оси абсцисс (), которая изображает среднее значение угловой скорости звена приведения. Далее определяем значение угловой скорости в каждом положении по формуле:

,                                            (2.19)

где  – разность между кривой и графиком .

Расчеты приведены в табл.6.

Таблица 6.

№ положения

0

17,793

0,006

-36

17.5446

1

17,793

0,006

-26.5

17.6136

2

17,793

0,006

-14

17.6964

3

17,793

0,006

-2

17.7792

4

17,793

0,006

11

17.8689

5

17,793

0,006

23

17.9517

6

17,793

0,006

34

18.0276

13

17,793

0,006

35

18.0345

7

17,793

0,006

39

18.0621

8

17,793

0,006

27

17.9793

9

17,793

0,006

-5

17.7585

10

17,793

0,006

-16

17.5377

11

17,793

0,006

-37

17.5446

12

17,793

0,006

-36

17.5446

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

13

2.6 Определение углового ускорения  звена приведения.

Угловое ускорение определяется из дифференциального уравнения машинного агрегата:

,                                          (2.20)

где  определяется по формуле:

,                                                 (2.21)

где = – угол наклона касательной к графику   и оси абсцисс в исследуемом положении. В данном курсовом проекте за исследуемое положение выбрано 8-ое.

.

                 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

14

2.7 Определение момента инерции и размеров маховика.

Одной из кинематических характеристик установившегося движения является коэффициент неравномерности движения механизма , под которым понимается отношения разности минимального и максимального значения угловой скорости ведущего звена к ее среднему значению за один период установившегося движения.

Если коэффициент неравномерности движения механизма больше допускаемого, то его можно уменьшить, увеличив массу одного из вращающихся звеньев. Добавочная масса вращающегося звена, предназначенная для обеспечения заданного коэффициента неравномерности движения механизма, называется маховой массой. Конструктивно эта масса выполняется в виде маховика – сплошного диска или шкива с тяжелым ободом и спицами.

Момент инерции маховика можно определить как разность между постоянной составляющей приведенного  момента инерции и момента инерции звена АВ :

,                                                 (2.22)

где = 63,173 кг·м2 (вычислено ранее), =0,036198

Тогда

Поскольку ,  ставим маховик в точку А.

Для расчета диаметра маховика воспользуемся формулой:

или ,                           (2.23)

где  – масса маховика,

h = 0,1,

b = 0,2.

С учетом этого получаем: .                                                             (2.24)

Для того, чтобы определить плотность  маховика, вычислим средний  диаметр, превосходящий длину кривошипа в 4–5 (до 10) раз: . Тогда скорость его движения равна:

.

Поскольку v<30 , то маховик должен быть изготовлен из чугуна, т.е. его плотность:

Из формулы (2.24) выражаем диаметр маховика и рассчитываем его:

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

15

.

Масса маховика: .

На рис.6 изображен маховик в поперечном сечении.

Рис.6

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

16

3 Динамический анализ кривошипно-ползунного механизма.

3.1 Кинематический анализ.

План скоростей.

Расчет производим для 8-го положения механизма. Для построения плана положения механизма выберем масштабный коэффициент , тогда чертежные размеры звеньев будут равны: АВ = 75 мм, ВС = 300 мм.

Для построения плана скоростей определим скорость точки В:

.                                 (3.1)

Приняв отрезок  pa = 45,54 мм определим масштабный коэффициент скорости:

.                                          (3.2)

Построение планов скоростей аналогично построению планов аналогов скоростей рассмотренного в п.2.1.

Вычисляем скорости звеньев и их основных точек:

.

Направление  получим, переместив вектор  в точку С звена ВС и рассмотрев поворот звена под его действием относительно точки В.

План ускорений.

Поскольку звено ОА вращается неравномерно, ускорение точки В кривошипа равно:

,

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

17

где  ;

.

Выбрав масштабный коэффициент  , получим отрезки для ускорений: ,

.

Из полюса откладываем отрезок направленный к центру вращения – к точке В. Отрезок  и имеет направление . Отрезок  изображает ускорение точки В. Ускорение точки В найдем решив графически систему уравнений:

,

где нормальная составляющая  и равна

      Тангенциальная составляющая .

Ускорение точки С0  (точка С0 неподвижна), ускорения || VC.

На пересечении  и  находится точка c, отрезок  изображает ускорение точки C.  

Положение точки S2 найдем по теореме подобия:

.

Действительные значения точек и звеньев равны:

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

18

Угловые ускорения звеньев АВ и ВС:

Направление  получим, перемещением  в точку C и рассмотрев поворот звена ВС под его действием относительно точки В.

Звенья АВ и BC движутся замедленно.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

19

3.2 Силовой расчет.

Для выполнения силового расчета представленного механизма выделим его из машинного агрегата. Реактивное воздействие отброшенного машинного агрегата заменим уравновешивающим моментом Му.

Силовой расчет выполняется кинетостатическим методом. Метод основан на принципе Даламбера, заданный в соответствии с формулой строения, начиная с наиболее удаленной от ведущего звена группы Ассура.

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

Звено АВ:

                                             (3.3)

Звено ВС:

                                                           (3.4)

К точке С ползуна приложена сила сопротивления Fc=8 кН.

Отсоединим группу Ассура (2,3). Приложим силы тяжести звеньев, главные векторы  и  , которые имеют направления противоположные ускорениям ,  соответственно, и главный момент сил инерции , направленный противоположно угловому ускорению   и вместо отброшенного звена АВ и  стойки в  точке В и С  приложим реакции  и  соответственно, причем представим  в виде суммы нормально и тангенциально направленных составляющих:

                                                       (3.5)

где нормальная составляющая направлена вдоль своего звена, а тангенциальная ему перпендикулярна.

Реакциянаправлена горизонтально.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

20

Определим значение  из условия  относительно точки С для  звена ВС.

Значение :

                              (3.6)

и  - расстояние от точки В до соответствующего вектора силы измеряется на чертеже.

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

                  (3.7)

Задаемся масштабным коэффициентом сил:

.

Определим чертежные отрезки, изображающие силы на плане сил:

                                       (3.8)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

21

Строим план сил группы Ассура (2,3).

Из точки 7 строим вертикальную прямую , а из точки 1   параллельную звену ВС, на их пересечении ставим точку 8. Отрезок [8–1] изображает реакцию , отрезок [7–8] – реакцию .

Из уравнения   находим реакцию второго звена на третье:

Для определения  реакции в шарнире В нам необходимо знать длину отрезка [8 – 4]. Из плана определяем:

                       (3.9)

Тогда получаем:

Переходим к силовому расчету механизма I класса. В точку И приложим реакцию . К звену АВ прикладываем момент сил инерции , направленный  в  сторону  противоположную  угловому  ускорению ,силу тяжести . Сила инерции  равна нулю,так как приложена в неподвижной точке А, являющейся центром масс. И, поскольку механизм был отсоединен от машинного агрегата, момент уравновешивающий  , который необходимо определить.

Рассмотрим равновесие кривошипа относительно точки А:

                                                  (3.10)

Определим реакцию  в шарнире А. Составляем векторное уравнение:

.                                                  (3.11)

Чертежные отрезки равны:

Из плана сил определяем:

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

22

3.3 Определение мгновенного коэффициента полезного действия.

Мгновенный КПД определяем для 8-го положения. Принимая радиусы цапф r = 10 мм, коэффициент трения шарниров f = f1= f2= 0,1, предположим, что все непроизводственные сопротивления в механизме сводятся к сопротивлению трения. Реакции в кинематических парах для данного положения механизма определены силовым расчетом и равны R01, R12, R03, R23. Для определения мощностей, расходуемых на трение различных кинематических парах, необходимо найти относительные угловые скорости шарнира:

ω01= ω1= 17.979 с-1 – это относительная угловая скорость звена АB относительно стойки A.

Для определения относительных угловых скоростей в остальных шарнирах используем данные кинематического исследования данного механизма.

.

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

Общая мощность сил трения:

Мощность движущих сил:

Значение мгновенного КПД:

 или 94,4 %.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

23

3.4 Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма методом диаграмм.

Величина скорости выражается производной пути по времени:

.                                                                         (3.12)

Если функция s = s(t) задана графически, то график скорости v=v(t) можно построить дифференцируя функцию s = s(t) . 

В этом случае формулу (3.14) можно записать:

.                                                     (3.13)

Таким образом, скорость исследуемой точки пропорциональна тангенсу угла наклона касательной к графику s = s(t).

Диаграмма перемещения.

Перемещение точки С звена ВС определяется как величина перемещения  ползуна вдоль направляющей.

Значения ординат Уs и S представлены в табл.8.

Масштабный  коэффициент перемещения .

По оси абсцисс откладываем значение времени за полный цикл работы механизма:

; выбираем масштабный коэффициент времени:

, тогда длина оси абсцисс равна:

Делим прямую l на двенадцать частей и строим диаграмму перемещения.

Диаграмма скорости.

Диаграмма скорости строится методом графического дифференцирования (метод хорд) диаграммы s = s(t).

Масштабный коэффициент времени  и длину оси абсцисс l выбираем таким же, как и для предыдущей диаграммы.

Зададимся масштабным коэффициентом скорости: ,

где  h1 – полюсное расстояние для графика скорости.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

24

Пусть h1 = 40 мм, тогда .

На кривой  s = s(t) возьмем разбивки соответствующие траектории точки В и соединим соседние хордами. Из полюса диаграммы v = v(t) построим прямые параллельные хордам до их пересечения с осью ординат. Через полученные точки параллельно оси абсцисс проводим прямые на соответствующих участках, каждую из которых делим пополам. Через середины этих отрезков проводим кривую, таким образом, чтобы площади участков, ограниченных кривой и соседними вертикалями, были равны.

Диаграмма ускорений.

Поскольку ускорение есть производная от скорости, то диаграмму ускорения а = а(t) строим методом графического дифференцирования графика v = v(t) по такому же алгоритму как и предыдущую диаграмму.

Масштабный коэффициент времени  и длину абсцисс l выбираем такими, как и для диаграммы скорости.

Выберем масштабный коэффициент ускорения , тогда полюсное расстояние для диаграммы ускорения равно:

В табл.8 занесены перемещение, скорость и ускорение точки В.

Таблица 8.

положения

Ys

s

Yv

v

Ya

A

0

0.0

0.0000

0

0

146

29,2

1

6.0

0,0060

38

0,76

110

22,0

2

22.5

0,0225

64

1,28

66

13,2

3

43.0

0,0430

73

1,46

0

0,0

4

59.5

0,0595

48

0,96

54

10,8

5

71.0

0,0710

29

0,58

69

13,8

6

75.5

0,0755

3

0,06

94

18,8

13

76.5

0,0765

0

0

95

19,0

7

71.0

0,0710

26

0,52

78

15,6

8

59.5

0,0595

49

0,98

70

14

9

43.0

0,0430

62

1,24

50

10

10

22,5

0,0225

73

1,46

0

0

11

6.0

0,0060

37

0,74

122

24,4

12

0.0

0.0000

0

0

146

29,2

Сравним кинематический анализ методом диаграмм и методом планов:

, где , – скорость измеренная методом диаграмм и методом планов соответственно. В процентном отношении погрешность составляет    .

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

25

Для ускорений:

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

26

4. Расчет поперечного сечения звена ВС.

Требуется рассчитать диаметр сечения звена ВС, который позволил бы работать механизму без деформации.

Проецируем силы, приложенные к звену ВС, на оси перпендикулярную и параллельную звену (рис. 8).  

                                                         Рис.8

Значения сил, полученные из силового расчета.

8420Н ,   26.44Н,  5.508Н,   

G2 =49Н,    G2x = G2cos180=48.8H,      G2y = G2sin 180=13.67  H ,     

93Н,   ∙cos320=89H,  ∙sin320=44.8H

8240Н,  8239Н,   33.077H   

Находим положение точки качения K: =0,257м.

По полученным данным строим эпюры моментов (рис. 9 и 10):

В горизонтальной плоскости Х:

М1=R12n∙0.1=824 H∙м

М2=R12n∙0.1+(G2x+Fu2x)0.157=562.32+21.635=583.27Н∙м

М2’=R32x∙0.071=583.25 H∙м ∙

Проверка:

В вертикальной плоскости У:

М1=R12T∙0.1=2.644 H∙м

М1=R12T∙0.1+2.644+5.508=8.152 H∙м

М2= R12T∙0.1++(G2y-Fu2y)0.157=2.644+5.508+2.146-8.938=1.36 H∙м

М2’=R32y∙0.043=1.36 H∙м

Проверка:

Для точки B:  

 14.237-10.304+1.367-5.508=0

Для точки C:    

-7.428-5.508+15.68-2.734=0

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

27

По полученным эпюрам строим эпюру моментов (рис. 11):

В точке К будет опасное сечение, потому что в данной точке Мэкв принимает максимальное значение. Найдем диаметр опасного сечения по формуле (3).

d=  (3).

Подберем значение диаметра по ГОСТу: d=40мм

Рис.9 Эпюра горизонтально спроецированных сил.

Рис.10 Эпюра вертикально спроецированных сил.

Рис.11 Эпюра моментов сил.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

28

5.Оределение уравновешивающей силы методом рычага Жуковского.

Для определения уравновешивающей силы и момент 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:

             

        

               

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

29

Список литературы:

  1.  В.И. Анурьев “Справочник конструктора-машиностроителя”, т.2  - М.: “Машиностроение”, 2001.
  2.  Г.Н. Девойно “Курсовое проектирование по теории механизмов и машин” – Мн.: “Вышейшая школа”, 1986.
  3.  О.Н. Левитская, Н.И. Левитский “Курс теории механизмов и машин” – М.: “Высшая школа”, 1985.
  4.  А.Т. Скобейда “Прикладная механика” – Мн.: “Вышейшая школа”, 1997.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

30

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………2

  1.  Структурный  анализ……..…………………………………………………...3
  2.  Определение кинематических характеристик механизма методом планов…………………………………………………………...………..……..4

                  2.1Метод планов ………………… ……………………………………….……..4

                  2.2Динамическая модель машинного агрегата ..……………………………..….….6

                  2.3Определение приведенного момента инерции III   звеньев механизма с переменным         моментом инерции……………………………………….….…………………………..…..7

2.4     Определение приведенного момента сил сопротивления

           Мспр и момента движущих сил Мдпр. Определение работы сил

сопротивления  Ас и работы сил движущихAд………………….………..10

2.5     Определение постоянной составляющей приведенного

момента инерции . Определение угловой

скорости звена приведения ………………………………….……...12

  1.  Определение углового ускорения  звенаприведения……….……………14
    1.  Определение момента инерции  и размеров маховика……………………………………………………………...…..15
  2.  Динамический анализ кривошипно-ползунного механизма…….……...…17

                  3.1Кинематический анализ……………………………………………….……...17

                  3.2Силовой расчет………………………………………………………….…...20

                  3.3Определение мгновенного коэффициента полезного действия…………….........23

                   3.4Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма методом диаграмм………………………………………………………………………………………………..24

  1.  Расчет поперечного сечения звена ВС……………………………………………………………………….…..…27
  2.  Определение уравновешивающих сил методом рычага Жуковского……………………………………………………………………29

Список литературы………………………….……………………….………..30

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Введение.

Движение передается от электродвигателя 1 с помощью вала I ременной передачи 2 на вал II, на котором жестко установлено зубчатое колесо Z1 редуктора 3. Вращательное движение от ведущего зубчатого колеса Z1 передается ведомому колесу Z2 , а от него – на вал III кривошипно-ползунного механизма на котором установлен маховик 4.На конце вала III установлен кривошипно-ползунный механизм 5. Кривошип уравновешен.

В данном курсовом проекте предметом исследования является кривошипно-ползунный механизм. В настоящее время в промышленности и в быту широко используются машины и агрегаты, содержащие подобные механизмы. На рисунке 1 показана схема вертикально-ковочной машины, которая предназначена для горячей высадки изделий из прутковых материалов.

            1- электродвигатель,

2- клинно-ременная передача,

3- редуктор,4- муфта,

5- КПМ,

                       Рис. 1

Кривошипно-ползунный механизм с приводом.      

Кинематическая схема.

 n1- частота вращения электродвигателя синхронная,

 nk- частота вращения кривошипа,

 Fn- сила, приложенная к ползуну.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Разраб.

Филипчик

Исследование рычажного  механизма

Лит.

Лист

Листов

Провер.

Анохина

3

Группа 113214

Курс 2

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра “Сопротивление материалов и теория механизмов и машин”

Группа 113214

Пояснительная  записка курсового проекта по дисциплине

“Теория механизмов и машин”

                                                          Разработал:                 А.М. Филипчик

                                                                 Руководитель:              Л.С. Анохина

Минск 2006


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39450. Создание качественных каналов и связи на направлении МИНСК-ГОМЕЛЬ (через БОБРУЙСК) 393 KB
  Расчетная частота кГц 17186 Номинальное затухание участка регенерации дБ 65 Номинальное значение тока ДП мА 200 Допустимое отклонение тока ДП мА 10 Допустимые значения напряжения ДП В 401300В650В относительно земли Максимальное расстояние ОРПОРП 200 км Максимальное число НРП между ОРП 66 Максимальное число НРП в полу секции ДП 33 Комплекс аппаратуры третичной ЦСП ИКМ – 480 предназначен для организации на внутризоновых и магистральной сетях связи пучков каналов по кабелю МКТ – 4 с парами 12 46 мм. ВВГ – оборудование вторичного...
39451. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА СТРУКТУРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА СДВИГА ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ 369.29 KB
  Операция сдвига широко используется в современной вычислительной технике для реализации умножения деления нормализации двоичных чисел с плавающей точкой и т. Поэтому даже в самых ранних ЭВМ использовались так называемые сдвигающие регистры. Такие регистры применяются и в новейших машинах но наряду с ними стали использоваться и комбинационные многоразрядные программируемые сдвигатели Целью данного курсового проекта является формирование начальных умений и навыков самостоятельного проектирования цифровых устройств углубление и...
39452. Создание ЦЛП на направлении Витебск – Бегомль – Лепель 348 KB
  В состав аппаратуры ИКМ120 входят: оборудование вторичного временного группооброзования ВВГ оконечное оборудование линейного тракта ОЛТ необслуживаемые регенерационные пункты НРП а также комплект контрольноизмерительных приборов КИП таких как пульт для испытания линейных трактов и регенераторов ПИЛТ пульт настройки и проверки регенераторов ПНПР пульт измерения затухания кабельной линии ИЗКЛ. Таблица 1 – Основные параметры системы передачи Параметр Значение параметра Число организуемых каналов 120 Скорость передачи информации...
39454. Правоотношения: понятие, виды, структура 133.5 KB
  Правовые отношения, проблема их понятия и содержания является одной из фундаментальных проблем теории права и юридической науки в целом. Её значение в регулировании всех отраслей права неоспоримо
39455. Создание качественных каналов связи на направлении Витебск – Браслав – Глубокое 217 KB
  В состав аппаратуры ИКМ120 входят аналогоцифровое оборудование формирования стандартных первичных цифровых потоков АЦО оборудование вторичного временного группообразования ВВГ оконечное оборудование линейного тракта ОЛТ необслуживаемые регенерационные пункты НРП. Оконечное оборудование линейного тракта обеспечивает согласование выхода оборудования ВВГ с линейным трактом дистанционное питание НРП телеконтроль и сигнализацию о состоянии линейного тракта служебную связь между оконечными и промежуточными...
39456. Цифровое представление и цифровая обработка информации с применением средств вычислительной техники 352 KB
  кабель прокладываемый вдоль данной автомобильной дороги и необслуживаемыерегенерационные пункты НРП.2 Расчет длин регенерационных участков Размещение необслуживаемых регенерационных пунктов НРП вдоль кабельной ЛП осуществляется в соответствии с номинальной длиной регенерационного участка РУ для проектируемой СП. блоки линейных регенераторов в НРП не содержат искусственных линий ИЛ. Подставляя числовые значения в формулы 3 и 4 и округляя результат до целого числа определяем количество регенерационных участков: на секции ОП1ПВ:...
39457. Создание качественных каналов передачи и связи по направлению МИНСК-Барановичи-Брест 425 KB
  Расчетная частота кГц 17186 Номинальное затухание участка регенерации дБ 65 Номинальное значение тока ДП мА 200 Допустимое отклонение тока ДП мА 10 Допустимые значения напряжения ДП В 1300В650В относительно земли Максимальное расстояние ОРПОРП 200 км Максимальное число НРП между ОРП 66 Максимальное число НРП в полу секции ДП 33 Комплекс аппаратуры третичной ЦСП ИКМ480 предназначен для организации на внутризоновых и магистральной сетях связи пучков каналов по кабелю МКТ4 с парами 12 46 мм.1 Стойка оборудования линейного...