8155

Проектирование и исследование динамической загруженности легкового автомобили с двухтактным двигателем внутреннего сгорания

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Проектирование и исследование динамической загруженности легкового автомобили с двухтактным двигателем внутреннего сгорания. Описание схемы и работы машины. Легковой переднеприводной автомобиль приводится в движение двухтактным двигателем внутрен...

Русский

2013-02-05

1.08 MB

11 чел.

Проектирование и исследование динамической загруженности легкового автомобили с двухтактным двигателем внутреннего сгорания.

1. Описание схемы и работы машины.

Легковой переднеприводной автомобиль приводится в движение двухтактным двигателем внутреннего сгорания 14 с муфтой-маховиком 15 через зубчатый редуктор 16 и коробку передач 17 (рис.1,д).

Кривошипно-ползунный механизм 1,2,3 двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение поршня 3 через шатун 2 во вращательное движение кривошипа 1 с маховиком (рис.1,б). Изменение давления pb на поршне 3 двухтактного двигателя внутреннего сгорания в зависимости от его перемещения Sb показано на индикаторной диаграмме (рис.1,в).

От кривошипа 1 через передачу зубчатым ремнем 7 вращение передается на вал газораспределения, на котором закреплены кулачки 8. Ведущий кулачок 8 сообщает возвратно-поступательное движение роликовому толкателю 9, который через коромысло 11 приводит в движение впускной клапан 12. Закон изменения аналога ускорения толкателя 9 задан графиком S''(φ) на рис.1,г.

Коробка передач (рис.1,д) включает цилиндрическую передачу с колесами Za, Zb и планетарную ступень с центральными колесами Z1, Z4, блоком сателлитов Z2 и Z3 и водилом H.

При расчете принять:

  1.  Центр масс звена 2

  1.  Массы звеньев

где

  1.  Центральные осевые моменты инерции звеньев 1 и 2

  1.  Приведенный к валу 1  момент инерции вращающихся звеньев трансмиссии

  1.  Допустимый угол давления в кулачковом механизме:

Таблица 1.1. Исходные данные к курсовому проекту

Параметр

Условные обозначения

Единицы измерения

Величина

Рычажный механизм

Ход поршня

Н

м

0,13

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

λ=r/l

0,1736

Диаметр поршня

D

м

0,063

Коэффициент неравномерности вращения кривошипа

δ

0,020

Зубчатая передача

Частота вращения карданного вала

nк

 

240

Передаточное отношение планетарной передачи

i1H

8,46

Число зубьев колес

zа; zb

13; 18

Число сателлитов в планетарной передаче

K

3

Приведенный к водилу момент инерции трансмиссии

IH

кг-м2

0,1351

Кулачковый механизм

Ход толкателя

H

м

0,012

Номер закона движения толкателя при удалении и возвращении

3; 2

Масса толкателя

mT

кг

0,34

2. Задачи и методы исследования. Блок-схема алгоритма исследования динамической загруженности машины.

Задачи исследования динамики машинного агрегата:

1) оценка динамической загруженности машинного агрегата;

2) оценка динамической загруженности отдельных механизмов, входящих в состав машины.

Оценка динамической загруженности машины включает определение уровня неравномерности вращения главного вала проектируемой машины, и приведение его в соответствие с заданным коэффициентом неравномерности вращения (динамический синтез машины по заданному коэффициенту неравномерности движения), а также определение закона вращения главного вала машины после достижения заданной неравномерности вращения (динамический анализ машины). Параметром, характеризующим динамическую загруженность машины, является коэффициент динамичности.

Динамическая загруженность отдельных механизмов машины оценивается величиной и направление реактивных сил и моментов сил в кинематических парах (динамический анализ механизмов).

Поскольку при определении реактивных нагрузок используется кинетостатический метод расчета, то динамический анализ механизмов включает последовательное выполнение кинематического анализа, а затем кинетостатического силового расчета.

В движении входного звена исполнительного рычажного механизма имеют место колебания угловой скорости, основными причинами которых являются:

1) несовпадение законов изменения сил сопротивления и движущих сил в каждый момент времени;

2) непостоянство приведенного момента инерции звеньев исполнительного и некоторых вспомогательных механизмов.

На рисунке 2.1. представлена схема, из которой видно, что в исследовании можно выделить следующие этапы:

1. Исследование динамики машины:

1.1. Определение кинематических характеристик исполнительного механизма, которое включает нахождение крайних положение рабочего органа и соответствующих ему значений обобщенных координат, вычисление функции положений, аналогов скоростей и ускорений для ряда последовательных положений за цикл движения;

1.2. Определение динамических характеристик звена приведения;

а) приведенных моментов сил полезного сопротивления и движущих сил;

б) приведенного момента инерции () и его производной;

1.3 Определение закона движения звена приведения и оценка динамической загруженности по коэффициенту неравномерности вращения;

2. Динамический анализ исполнительного механизма;

2.1. Кинематический анализ, включающий определение скоростей и ускорений точек и звеньев с учетом полученного закона вращения звена приведения;

2.2. Силовой расчет, целью которого является определение реакций в кинематических парах и уравновешивающего момента.

Рис.2.1. Блок-схема исследования динамики машинного агрегата.

Рис.2.2. Блок-схема машинного агрегата.

3. Динамический синтез и анализ рычажного механизма.

3.1. Постановка задачи динамического синтеза и анализ машинного агрегата по заданному коэффициенту неравномерности движения δ.

Динамический синтез по коэффициенту неравномерности движения состоит в определении такой величины постоянной составляющей приведенного момента инерции, при которой колебания скорости звена приведения не выходят за пределы, устанавливаемые этим коэффициентом. Обычно это достигается установкой дополнительной вращающейся массы, представленной в виде маховика.

Динамический анализ машины состоит в определении закона движения звена приведения в виде ω11) и ε11) при постоянном значении постоянной составляющей приведенного момента инерции.

3.2. Структурный анализ рычажного механизма.

1). Звенья:

1- кривошип;

2- шатун;

3- ползун (поршень);

4- неподвижная опора (стойка и направляющая).

Число подвижных звеньев n=3.

2). Кинематические пары.

О(6,1) – вращательная одноподвижная 5кл.;

А(1,2) – вращательная одноподвижная 5кл.;

В(2,3) – вращательная одноподвижная 5кл.;

С(3,6) – поступательная одноподвижная 5кл.

Р5=4; Р4=0.·

Механизм на рис.1 плоский, значит, степень свободы W определяется по формуле Чебышева.

Степень свободы равна числу входных звеньев, значит, механизм определенного движения и положение звеньев механизма определяется заданием одной независимой обобщенной координаты входного звена – угла φ1.

Разобьем механизм на группы Ассура и механизм I класса:

На рис. 3.2.(а) изображена группа Ассура 2 класса, 2 вида, 2 порядка. Механизм на рис. 3.2.(б) является механизмом 1 класса. Наивысший класс присоединенных групп Ассура – второй, поэтому механизм относитя ко второму классу.

Формула строения механизма будет выглядеть следующим образом:

I(0;1)  II(2;3)     (3.1)

3.3. Кинематический синтез рычажного механизма. Определение размеров звеньев.

Определяем радиус кривошипа

 

Где:  – радиус кривошипа.

Определяем длину шатуна и расстояние от точки А до точки S2(центр масс шатуна 2).

Отношение длины кривошипа к длине шатуна

Где:  — длина шатуна; — максимальный угол давления между шатуном и поршнем (угол направления вектора реакции).

Средняя скорость движения ползуна.

 

Где: Т – период вращения кривошипа, ω – угловая скорость вращения кривошипа.

Значит

 

Определим среднюю угловую скорость кривошипа:

Знак "-" указывает на то, что кривошип вращается по часовой стрелке.

Определим массы звеньев механизма.

Масса кривошипа:

Масса шатуна:

Масса ползуна:

Таблица 3.1. Результаты расчетов кинематических характеристик.

Радиус кривошипа

, м

Длина шатуна

, м

Центр масс шатуна

, м

Средняя угловая скорость кривошипа

, с-1

Масса кривошипа m1

Масса шатуна m2

масса ползуна m3

кг

0,065

0,374

0,124

-230,27

12,791

3,366

2,693

3.4. Определение кинематических характеристик рычажного механизма.

3.4.1. Графическое решение задачи.

3.4.1.1. Построение планов положения механизма.

Рассчитав значения , можно приступить к построению планов положения механизма.

Так как данный механизм горизонтальный, то геометрическое место точек всех положений ползуна будет находиться на горизонтальной прямой, проходящей через ось вращения кривошипа – точки. А, перпендикулярной плоскости чертежа.

Для построения планов положения механизма необходимо определить масштабный коэффициент, с помощью которого реальные размеры звеньев выражаются в отрезках, изображаемых на чертеже.

Для этого выбираем ОА=65мм, тогда

 

Определим величины АВ и АS2:

 

 

На листе формата А1 выбираем точку О и наносим систему координат XOY. Из точки А проводим окружность радиуса ОА и разбиваем ее на 12 равных частей. Полученные на окружности точки нумеруем от "1" до "13" (начинаем с крайней правой, и далее по ходу часовой стрелки) и соединяем их с центром О, данные отрезки будут являться положениями кривошипа.

Из точек на окружности проводим отрезки длиной АВ до пересечения их с осью OX и полученные на оси абсцисс точки нумеруем в соответствии с нумерацией точек на окружности. Данные точки будут являться планом положений ползуна, а отрезки – шатуна.

На плане положений шатуна от точек А откладываем отрезки длиной AS2, и полученные точки нумеруем соответственно.

φ0 – начальная обобщенная координата, соответствующая положению ползуна 3 в ВМТ (φ0=00).

xB – координата ползуна по оси абсцисс(xB=OB·=402·0,001=0,402м).

φ2 – угол между осью абсцисс и шатуном 2(φ2=100).

xS2 – координата центра масс шатуна 2 по оси абсцисс (xS2=AS2X·μl=124·0,001=0,124м).

yS2 – координата центра масс шатуна 2 по оси ординат (yS2=AS2Y·μl==34·0,002=0,034м).

3.4.1.2. Построение плана аналогов скоростей и расчет первых передаточных функций механизма.

Используя соотношение , строим план аналогов скоростей.

  – аналог скорости.

Для построения плана аналогов скоростей выбираем контрольное положение, при котором φ1 =600.

Примем

Строим на чертеже точку– полюс плана аналогов скоростей. Проводим из точки  отрезок перпендикулярный ОА и направленный в сторону вращения кривошипа (аналог скорости совпадет по направлению с вектором скорости).

Аналог скорости точки А – отрезок =ОА=65мм.

Для точки В записываем систему векторных уравнений:

     (3.2)

Из точки А строим прямую линию, перпендикулярную шатуну АВ плана положения механизма. Из точки C строим прямую линию, параллельную оси OX плана положений механизма. На пересечении этих линий получаем точку .

Точку  на плане строим исходя из теоремы подобия аналогов скоростей:

 

Где  – отрезок на плане аналогов.

Определим первые передаточные функции графическим способом:

Передаточная функция шатуна.

Передаточная функция ползуна.

Аналог скорости центра масс шатуна по оси абсцисс.

Аналог скорости центра масс шатуна по оси ординат.

3.4.2. Аналитическое решение задачи.

3.4.2.1. Составление алгоритма расчета кинематических характеристик механизма.

Алгоритм вычислений кинематических характеристик имеет вид (Методическое пособие "Динамика машин и механизмов в установившемся режиме движения"):

  1.  
  2.  
  3.   где а=+1, если ползун справа от OY, а=-1 – слева.
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.  
  17.  

Параметры:

3.4.2.2. Расчет функций положения первых и вторых передаточных функций механизма в одном контрольном положении.

Алгоритм вычислений, полученный в пункте 3.4.2.1. используем для контрольного положения механизма с углом φ1=3000 в таблице 3.1. с результатами.

Таблица 3.1. Результаты расчета.

№ п/п

Параметры

Формула

Размерность

Результаты

1

м

0,033

2

м

-0,056

3

м

0,403

4

-

0,150

5

-

0,990

6

-

-0,088

7

0,062

8

-

-0,152

9

-

-0,026

10

м

0,155

11

м

-0,034

12

м

0,058

13

м

0,022

14

-

-0,030

15

-

0,038

16

-

0,439

17

-

0,036

3.4.3. Анализ полученных кинематических характеристик и сравнение результатов расчета.

Таблица 3.2. Сравнение полученных результатов.

Переменная

Размерность

Аналитический

Графический

м

0,403

0,402

град

80

100

м

0,155

0,154

м

0,034

0,034

-

-0,088

-0,086

-

0,060

0,060

м

0,058

0,058

м

0,022

0,022

3.5. Выбор динамической модели и ее обоснование.

Для упрощения составления уравнения 1 движения машины используется условная динамическая модель, которая должна удовлетворять следующим условиям:

  1.  Число независимых координат модели и механизма машины равны между собой;
  2.  Кинетическая энергия динамической модели должна быть равна сумме кинетических энергий всех подвижных звеньев машины;
  3.  Работа всех сил в машине должна быть равна сумме работ сил (моментов) динамической модели на возможном перемещении.

Тогда для машины с W=1 динамическая модель будет иметь следующий вид:

На рис. 3.5 Представлена наиболее простая динамическая модель машинного агрегата.

В качестве такой модели рассмотрим вращающееся звено приведения, которое имеет момент инерции IП относительно оси вращении (приведенный момент инерции) и находится мод действием приведенного момента сил МП.

- приведенный момент движущих сил;

- приведенный момент сил сопротивления

Также

- постоянная составляющая приведенного момента сил;

- переменная составляющая приведенного момента сил.

В величину  входят:

- собственный момент инерции кривошипа;

- момент инерции маховика;

- приведенный момент трансмиссии.

Причем необходимость установки маховика определяется на основании заданной неравномерности вращения кривошипа.

3.6. Построение индикаторной диаграммы и расчет движущей силы, действующей на ползун.

На индикаторной диаграмме (Л1 п.3) изображена графическая зависимость давления P от перемещения ползуна S.

Для определения значения давления P и силы F для всех 13 полжений механизма необходимо выбрать масштабный коэффициент на индикаторной диаграмме.

Примем μp=0,5 МПа/мм, тогда

 

Снимая значение yi с индикаторной диаграммы, рассчитываем давление на ползун по формуле:

Рассчитываем площадь поперечного сечения поршня:

 

Сила, действующая на ползун рассчитывается по формуле:

Определим величину давления и сил действующих на ползун для всех 13 положений и занесем полученные данные в таблицу 3.3.

Таблица 3.3. Расчетные значения давления и силы.

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

100

87,5

60

33,5

15

3,5

0

0

0

6

19

36,5

50

5

4,38

3

1,68

0,75

0,18

0

0

0

0,3

0,95

1,83

2,5

-15578

-13647

-9347

-5234

-2337

-561

0

0

0

-935

-2960

-5702

-7789

Сила Fi для всех 13 положений отрицательна, т.к. не совпадает по направлению с осью OX.

3.7. Определение приведенного момента движения сил и приведенного момента сил сопротивления (для одного контрольного положения).

Приведенный момент сил имеет вид:

Определение  осуществляется из условия равенства мгновенных мощностей:

Где:  и — проекция силы на оси координат;  и — проекция аналога скорости на оси координат;  — передаточная функция от i-го звена к кривошипу; sign(ω1)=+1, если ω направлена против часовой стрелки;

-1, если ω направлена по часовой стрелке.

На рис. 3.7. Изображены векторы сил, действующие на механизм.

Для данного механизма сила  отрицательна. Рассчитываем приведенный момент движущих сил для положения №3 (φ1=3000):

где  —проекция аналога скорости точки S2 на ось OY.

Результаты расчета  для 12 положений приведены в приложении 2.

Определение  выполняется из условия равенства работы движущих сил  и работ сил сопротивления  движения за время цикла ,

Сначала определяется работа движущих сил  по известным значениям  численным интегрированием способом трапеции (или средних прямоугольников).

или

где Δφ – шаг интегрирования в радианах.

– движущая работа в начале цикла ().

В конце цикла в точке 13 работы одинаковы.

Результаты расчетов  для двенадцати положений приведены в приложении 2.

Считая момент сопротивления  при установившемся движении постоянным (), для тринадцатой полного цикла

Отсюда

3.8. Определение переменной составляющей приведенного момента инерции.

Переменная составляющая  определяется из условия равенства кинетических энергий, т.е. кинетическая энергия звена приведения, имеющая момент инерции , равна сумме кинетических энергий звеньев, характеризуемых переменными формулами:

Разделив это выражение на , и учитывая, что  получим:

Для звеньев 2 и 3 для данного механизма получим:

 

Производная  нужна в последующем для определения закона движения звена приведения и имеет вид:

3.9. Составление алгоритма, расчет постоянной составляющей приведенного момента инерции (мо методу Мерцалова).

Постоянная составляющая  в соответствии с рисунком 3.5 включает следующие слагаемые:

где:  – момент инерции кривошипа;  – известная часть от вращающихся звеньев трансмиссии;  – известная часть от постоянной составляющей ;  – момент инерции маховика.

Расчет ведется методом Мерцалова Н.И., при котором рассчитываются изменения кинетической энергии ΔTI от вращающихся звеньев с .

Изменение кинетической энергии ΔTI звеньев с постоянным приведенным моментом инерции  равно

где  — кинетическая энергия звеньев, создающих переменную составляющую . По методу Н.И. Мерцалова  определяется приближенно по средней угловой скорости :

Далее из полученного за цикл массива ΔTI (рис.3.9.) находим максимальную ΔTaII и минимальную ΔTbI величины, используя которые вычисляем максимальный перепад кинетической энергии:

Рис. 3.9.

Тогда необходимая величина, при которой имеет места вращение звена приведения с заданным коэффициентом неравномерности δ, равна

где

3.10. Определение известной величины постоянной составляющей приведенного момента инерции .

В постоянную составляющую приведенного момента инерции входят моменты инерции кривошипа и всех вращающихся звеньев.

 

3.11. Разработка алгоритма расчета угловой скорости и углового ускорения звена приведения.

С помощью зависимости , используемой при определении постоянной составляющей приведенного момента инерции  по методу Мерцалова, можно получить зависимость угловой скорости звена приведения ω1(φ1).

Из рис. 3.9. видно, что для любого положения кинетическая энергия звеньев, обладающих постоянным приведенным моментом инерции , равна

где  

Так как , то текущее значение угловой скорости

Угловое ускорение ε1 определяется из дифференциального уравнения движения звена приведения:

3.12. Подготовка исходных данных для выхода на ЭВМ. Расчет на ЭВМ.

Рассмотренные материалы позволяют разработать программу исследования динамической загруженности машинного агрегата. В качестве объекта исследования взята технологическая машина, в которой основным исполнительным механизмом является кривошипно-ползунный механизм. Примерная схема алгоритма такой программы приведена на рис. 3.12.

Осуществляется ввод данных (блок 1). Пример подготовки исходных данных показан в таблице 3.12. Следует обратить внимание на соответствие направления вращения кривошипа , знака FД по отношению к положительному направлению соответствующей оси координат, а также на знак величины эксцентриситета e.

В блоке 2 вычисляются угловой шаг , максимальная координата ползуна  (или ) и присваивается начальное значение обобщенной координате .

Далее в цикле по  (блоки 4-9) вычисляются кинематические характеристики рычажного механизма (см. п. 3.4.2.1), динамические характеристики , , , кинетическая энергия , работа сил сопротивления .

По окончании цикла определяется приведенный момент движущих сил  (блок 10).

В новом цикле (блоки 11-12) производится вычисление , , .

В подпрограмме (блок 13) из массива  находятся экстремальные значения  и , что позволяет в блоке 14 определить величины , , а также  и  (см. п. 3.9 и 3.11).

После вычисления в цикле (блоки 15 и 16) , ,  производится печать результатов расчета (блок 17).


Блок-схема алгоритма расчета на ЭВМ.

Таблица 3.12.

п\п

Параметр

Условное обозначение

Единица измерений

Величина

1

2

3

4

5

1

Схема кривошипно-

ползунного механизма

2

Размеры звеньев

м

0,065

м

0,374

м

0,123

e

м

0

3

Начальная обобщенная

φ0

град

0

координата

4

Массы и моменты

инерции звеньев

m2

кг

3,366

m3

кг

2,693

Кг*м2

0,08475

5

Движущая сила FД

FД1

Н

-15578

FД2

Н

-1367

FД3

Н

-9347

FД4

Н

-5234

FД5

Н

-2337

FД6

Н

-561

FД7

Н

0

FД8

Н

0

FД9

Н

0

FД10

Н

-935

FД11

Н

-2960

FД12

Н

-5702

FД13

Н

-7789

6

Средняя угловая скорость кривошипа

ω1ср

рад/с

-230,27

7

Коэффициент неравномерности вращения вала кривошипа

δ

0,02

8

Приведенный к кривошипу момент инерции всех вращающихся звеньев

Кг*м2

0,16212

3.13. Построение графиков кинематических характеристик ползуна 3 и шатуна 2 ().

Кинематические характеристики ползуна 3: перемещение, первая и вторая передаточная функции. Масштабный коэффициент . Определяем ординаты графика следующим образом: , значения которых приведены в приложении 2.

3.14. Построение графика приведенных моментов сил

().

Исходя из данных выбираем масштабный коэффициент . Определяем ординаты графика следующим образом: , значения которых приведены в приложении 2.

3.15. Построение графиков изменения работы движущих сил и сил сопротивления ().

График изменения работы сил состоит из двух линий – кривая движущих сил и прямая сил сопротивления. Масштабный коэффициент . Определяем ординаты графика следующим образом: , значения которых приведены в приложении 2.

3.16. Построение графиков переменной составляющей приведенного момента инерции ().

На графике изображаются три составляющие и четвертая – их суммарная величина. Масштабный коэффициент . Определяем ординаты графика следующим образом: , значения которых приведены в приложении 2.

3.17. Построение графика изменения кинетической энергии

().

График состоит из двух кривых, схожих по характеру, ΔT и ΔT1. Масштабный коэффициент . Определяем ординаты графика следующим образом: , значения которых приведены в приложении 2.

3.18. Определение массы и параметров маховика.

Момент инерции маховика определяется по формуле

 

где  — приведенный момент инерции всех вращающихся масс машины (ротора двигателя, зубчатых колес, кривошипа).

Выбор параметров маховика:

Материал маховика – сталь (ст=7850кг/м3).

Форма маховика – диск.

Так как маховик имеет цилиндрическую форму, то его момент инерции рассчитывается по формуле:

Принимаем диаметр маховика равным D=0,6м.

Проверим окружную скорость данного маховика, она должна быть меньше допускаемой:

Vокр[V], [V] для стали 80-100м/с.

Окружная скорость рассчитывается по формуле:

 

Условие выполняется, следовательно, диаметр маховика DМ=0,4м нас удовлетворяет.

Из формулы  выразим массу маховика:

 

Выразим ширину маховика:

где V – объем маховика.

 

3.19. Построение графиков изменения угловой скорости и углового ускорения звена приведения ().

График изменения угловой скорости и углового ускорения представляет собой кривую изменения угловой скорости от ее среднего значения и кривую изменения углового ускорения кривошипа при его движении. Масштабные коэффициенты: ; . Определяем ординаты графика следующим образом: , значения которых приведены в приложении 2.

3.20. Выводы по разделу.

Из анализа динамического исследования машины установлено:

1. Для обеспечения вращения звена приведения с заданным коэффициентом неравномерности вращения δ = 0,02 необходимо, чтобы постоянная составляющая приведенного момента инерции была равна.

2. Так как приведенный момент инерции всех вращающихся

звеньев  , то на вал кривошипа необходимо установить маховик, момент инерции которого .

3. Получена графическая зависимость изменения угловой скорости звена приведения Δω1 после установки маховика, а также значение углового ускорения ε1 во всех положениях.

4. Динамический анализ рычажного механизма.

4.1. Постановка задачи динамического анализа механизма.

Конечной целью динамического анализа рычажного механизма является определение реакций в кинематических парах и уравновешивающего(движущего) момента, действующий на кривошипный вал со стороны привода. Указанные задачи решаются методом кинетостатики, основанным на принципе Деламбера. Этот метод предполагает введение в расчет инерционных нагрузок (главных векторов и главных моментов сил инерции), для определения которых требуется знать ускорение центров масс и угловые ускорения звеньев. Поэтому силовому расчету предшествует кинематический анализ механизма по известному уже закону вращения кривошипа (ω11).

4.2. Построение плана положений механизма (в контрольном положении №3).

Схему механизма строим для контрольного положения №3, при котором φ1=3000.

Выбираем масштабный коэффициент

Определяем размеры звеньев на чертеже:

4.3. Построение плана скоростей и определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма.

В механизме первого класса (0,1) скорость точки А определяется:

Строим на чертеже точку р – полюс плана скоростей.

Выбираем масштабный коэффициент , тогда

Учитывая, что VAОА, отложим раОА в сторону вращения кривошипа.

Для построения скорости точки В воспользуемся системой векторных уравнений ().

Из точки а строим прямую линию, перпендикулярную шатуну АВ плана положений механизма. Из точки d строим прямую линию, параллельную оси OX плана положений механизма. На пересечении этих линий получаем точку С.

Точку S2 на плане строим исходя из теоремы подобия аналогов скоростей:

Измеряем ab, pb, ps2:

ab=39мм;

pb=71мм;

ps2=72мм.

Определяем значения абсолютных скоростей точек и относительную скорость шатуна:

Определяем угловую скорость шатуна:

Направление ω2 определяем следующим способом: поместим вектор относительной скорости шатуна  в точку С плана положений механизма и повернем звено 2 относительно точки А по направлению вектора. Таким образом определяем, что ω2 будет направлена против часовой стрелки.

4.4. Построение плана ускорений механизма и определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма.

Ускорение точки А:

Задаемся масштабным коэффициентом ускорений.

Строим точку π – полюс плана ускорений. Из полюса откладываем вектор πn параллельно ОА к точке О, затем из точки n откладываем вектор na, перпендикулярно вектору πn.

Измеряем вектор πa, который характеризует ускорение точки А:

πa=68,92мм.

Следовательно:

Ускорение точки В находится из системы векторных уравнений:

Вектор  направлен перпендикулярно звену АВ. Тогда

Направление ε2 определяем поместив вектор  в точку b плана положений и поворотом шатуна относительно точки А. Тогда ε2 – по часовой стрелке.

По теореме подобия найдем ускорение сочки S2:

Найдем ускорение точек:

Отрезок πs2 характеризует ускорение точки s2:

4.5. Силовой (кинетостатический) расчет механизма.

4.5.1. Построение плана положений группы Ассура.

Для построения плана положений выбираем масштабный коэффициент  . Строим план положения и прикладываем силы, действующие на звенья 2 и 3.

Реакцию R21 во вращательной паре В представляем в виде двух составляющих: нормальная –  и тангенсальная – .

К шатуну в точке S2 прикладываем силу тяжести G2 и силу инерции Fи2, которая направлена параллельно aS2 на плане ускорений в противоположную сторону.

Момент инерции Mи2 направлен противоположно угловому ускорению ε2, а h1,h2 – расстояния действия сил G2 и Fи2 до точки В соответственно.

Приложим силы, действующие на ползун 3: силу тяжести G3, силу инерции Fи3, движущую силу F3, реакцию R30, действующую на ползун со стороны отброшенной стойки (направляем перпендикулярно перемещению ползуна).

4.5.2. Определение сил, действующих на группы (движущих сил, сил тяжести и сил инерции звеньев).

А). Силы тяжести:

— для кривошипа:

— для шатуна:

— для ползуна:

Б). Движущая сила:

В). Силы инерции:

— для кривошипа:

— для шатуна:

— для ползуна:

4.5.3. Построение плана сил группы Ассура и определение реакций во всех кинематических парах.

Составим векторное уравнение равновесия группы Ассура (2;3):

Зададимся масштабным коэффициентом  и найдем длины векторов на плане сил:

Построение плана сил осуществляем следующим образом. Из точки 1 проводим вектор [1-2] перпендикулярно АВ. Из точки 2 проводим вектор   [2-3] параллельно Fи2, затем [3-4] –  G2, [4-5] –  G3, [5-6] –  Fи3, [6-7] –  Fд. Из точки 7 проводим прямую, параллельную линии действия реакции R30, а из точки 1 – прямую, параллельную линии действии реакции R21, пересечение которых дает точку 8. Тогда вектор [7-8] соответствует реакции R30, а [8-1] – . Соединяем точки 8 и 2, и получаем реакцию R21.

Определим тангенсальную составляющую вектора реакции R21, для этого составим уравнение суммы моментов, относительно шарнира С:

Реакции  неизвестны по величине, но известны по направлению. Измерим векторы неизвестных реакций и определим значения этих реакций через масштабный коэффициент:

Соединяем точки 4 и 8, получив тем самым вектор реакции R23. Через масштабный коэффициент определяем значение векторной реакции:

Измеряем угол φ23: φ23=1820.

Измеряем угол φ21: φ21=900.

4.5.4. Построение плана положений механизма I класса.

Выделяем кривошип из механизма и вычерчиваем его в масштабе . Прикладываем силы, действующие на звено 1 – кривошип. В точке А действует реакция R12 со стороны отброшенного звена 2. В точке О прикладываем силу G1 и реакцию R10, действующую со стороны стойки. Противоположно направлению углового ускорения ε1 прикладываем главный момент инерции Ми1 и уравновешивающий момент Му(h1 – расстояние от точки О до линии действия реакции R12).

4.5.5. Определение уравновешивающего момента.

Для определения величины и направления Му, составим уравнение суммы моментов, действующих на звено 1 относительно точки О:

4.5.6. Построение плана сил кривошипа и определение реакций в кинематической паре 0().

Составим векторное уравнение механизма I класса:

Найдем длины векторов на плане сил через масштабный коэффициент:

Построение плана сил осуществляется следующим образом. Из точки 1 проводим отрезок [1-2] параллельно реакции , противоположно по направлению. Из точки 2 проводим вектор [2-3] параллельно вектору . Тогда вектор [3-1] соответствует реакции .

Через масштабный коэффициент определяем значение векторной реакции:

Измеряем угол φ10:  φ10=890.

4.6. Аналитическое определение кинематики рычажного механизма.

1. Угловая скорость шатуна 2:

2. Скорость ползуна 3:

3. Проекция скорости центра тяжести шатуна 2:

4. Угловое ускорение шатуна 2:

5. Ускорение ползуна 3:

6. Проекция ускорения центра тяжести шатуна 2:

7. Скорость и ускорение центра тяжести шатуна 2:

4.7. Составление схемы алгоритма кинетостатического расчета группы Ассура и механизма I класса.

Алгоритм вычислений:

4.8. Расчет реакций в кинематических парах и уравновешивание его момента для контрольного положения.

1. Сила тяжести кривошипа 1:

2. Сила тяжести шатуна 2:

3. Сила тяжести ползуна 3:

4. Момент инерции кривошипа:

5. Проекция силы инерции шатуна на ось X:

6. Проекция силы инерции шатуна на ось Y:

7. Сила инерции ползуна:

8. Момент инерции шатуна:

9. Проекция реакции от шатуна к кривошипа на ось X:

10. Проекция реакции от шатуна к кривошипа на ось Y:

11. Реакция от ползуна к направляющей:

12. Проекция реакции от кривошипа к шатуну на ось X:

13. Проекция реакции от кривошипа к шатуну на ось Y:

14. Проекция реакции от шатуна к ползуну на ось X:

15. Проекция реакции от шатуна к ползуну на ось Y:

16. Уравновешивающий момент.

17. Проекция реакции стойки кривошипа на ось X:

18. Проекция реакции стойки кривошипа на ось Y:

19. Реакция стойки кривошипа:

20. Реакция от шатуна к кривошипу:

21. Реакция от шатуна к ползуну:

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 4.8.

Вид расчета

Аналитический

88

7274

6912

5283

52,7

Графический

150

6500

7000

5400

61,1

4.9. Подготовка исходных данных для ЭВМ и расчет на ЭВМ.

№ положения кривошипа

Угловая скорость ω1, рад·с-1

Угловое ускорение ε1, рад·с-2

Сила полезного сопротивления FПС, Н

1

-229,611

  84,6020

-15578

2

-228,848

732,2540

  -1367

3

-228,004

-263,8640

  -9347

4

-229,126

-646,8970

  -5234

5

-230,845

-716,9270

  -2337

6

-232,187

-394,5660

    -561

7

-232,543

  89,0610

          0

8

-231,798

546,1200

          0

9

-230,264

705,9550

          0

 10

-228,843

398,1980

     -935

 11

-228,550

-157,0150

   -2960

 12

-229,260

-320,0600

    -5702

 13

-229,611

  84,6020

    -7789

4.10. Построение годографов реакций  и графика воздействия перемещения поршня .

Годографы реакций  отображает одновременно величину и направление вектора реакции во вращательной паре. Масштабные коэффициенты:

График отображает зависимость величины реакции в поступательной паре от перемещения ползуна 3. Масштабные коэффициенты:

4.11. Анализ полученных результатов и выводы по разделу.

В ходе расчетов были определены все векторы реакций в кинематических парах, также определены уравновешивающий момент Му=61,1Н·м, действующий на коленчатый вал со стороны привода.

Как видно из годографов, реакции будут колебаться в определенной части плоскости. реакция R21 во вращательной паре (2;1) будет изменяться в небольшом диапазоне величин, однако будет иметь резкое изменение по направлению при переходе механизма из 2 положения. При переходе механизма из 1 во 2 положение будет наблюдаться удар. В этот момент перехода на шарнир будут действовать самые большие нагрузки.

Реакция R23 во вращательной паре (2;3) будет резко изменяться по величине при переходе механизма из 1 положения. В 2 и 5 положениях механизма будут возникать самые неблагоприятные для узла условия работы, и, как следствие действия более высоких нагрузок, наибольший износ.

Реакция R10 во вращательной паре (1;0) будет резко изменяться по величине при переходе механизма из 2 положения. Также следует отметить, что во 2 и 7 положениях механизма будут наибольшие значения вектора реакции и, следовательно, наибольший износ.

Реакция R30 в поступательной паре (3;0) будет иметь наибольшее значение при переходе из 1 во 2 положение. Изменение вектора реакции по абсолютной величине носит скачкообразный характер, что также как и большая его величина, определяет наибольший износ узла.

Выводы:

Проанализировав годографы реакций, видим, что в верхней мертвой точке, в начале такта расширения (положение №1), все детали двигателя испытывают максимальные нагрузки.

Максимальные нагрузки, которые испытывает гильза от поршня, происходят на участке 1-3. В обеих мертвых точках происходит смена знака нагрузки, а это значит, что поршень стал действовать на диаметрально противоположную стенку гильзы, то есть происходит удар поршня о стенки гильзы цилиндра.

5. Проектирование кулачковых механизмов.

5.1. Задачи проектирования кулачковых механизмов.

По заданному закону движения толкателя необходимо определить:

1. Основные размеры звеньев механизма.

2. Координаты центрового и действительного профилей кулачка.

Поставленные задачи будем решать графическим и аналитическим способами.

5.2. Исходные данные для проектирования.

Исходные данные для проектирования кулачкового механизма заносим в таблицу 5.1.

Закон движения толкателя

Ход толкателя

Смещение

Фазовые углы, град

Допускаемый угол давления

Фаза удаления

Фаза возвращения

h, м

е, м

φу

φд.с.

φв

θдоп, град

С равномерно убывающим ускорением(№3)

Параболический (№1)

0,012

не задано

63

10

63

25

5.3. Составление схемы алгоритма расчета кинематических характеристик движения толкателя.

Перевод значения фазовых углов в радианную меру.

Рабочий угол кулачка.

Так как при вычислении с помощью ЭВМ фазовые углы удаления и возвращения разделены на 12 участков каждый, то приращение угла поворота кулачка(шаг) на обеих фазах:

Кинематические характеристики вычисляются по формулам, в которые входят текущие значения обобщенной координаты φ. Эти значения вычисляются с учетом шага Δφ и номера положения i(на фазе удаления номера меняются от 1 до13, при возвращении – от 14 до 26. Тогда текущая обобщенная координата φi, на фазе удаления в i-м положении равна

       (5.3.1)

Поскольку на фазе удаления толкатель движется с равномерно убывающим ускорением, перемещение определяется по формуле:

     (5.3.2)

Аналог скорости движения толкателя.

Аналог ускорения.

На фазе возвращения кинематические характеристики вычисляются по формулам, в которые необходимо внести следующие изменения:

1) вместо φy подставляют φвр;

2) текущее значение угла φi на фазе возвращения для контрольного положения вычисляется как:

       (5.3.3)

3) В выражения в место φ подставляется φi. Величина угла φi, соответствующая точке сопряжения парабол на графике перемещения толкателя:

        (5.3.4)

4) получаемые значения аналогов скоростей умножаются на "-1".

Тогда кинематические характеристики толкателя на фазе возвращения по параболическому закону определяются по формулам:

Перемещение

Аналог скорости движения

Ускорение

5.4. Расчет кинематических характеристик толкателя в двух контрольных положениях (одно на фазе удаления, другое—на фазе возвращения.

Перевод значений фазовых углов в радианную меру:

Рабочий угол кулачка.

Приращение угла поворота кулачка на обеих фазах.

Текущая обобщенная координата в 3-м положении на фазе удаления –

формула (5.3.1).

Перемещение толкателя – формула (5.3.2).

Аналог скорости движения толкателя.

Аналог ускорения.

Величина угла φ2 – формула (5.3.3).

Текущая обобщенная координата в 22-м положении на фазе возвращения.

Перемещение толкателя на фазе возвращения.

Аналог скорости.

Аналог ускорения.

5.5. Расчет экстремальных(максимальных) значений аналогов скоростей на фазе удаления и возвращения и соответствующих им перемещений толкателя.

Максимальные значения аналогов скоростей на фазах удаления и возвращения определяется по формулам:

Максимальные значения аналога скорости на фазе удаления.

Максимальные значения аналога скорости на фазе возвращения.

Перемещение толкателя в 7-м положении на фазе удаления  (φ7=0,5496рад).

Перемещение толкателя в 20-м положении на фазе возвращения (φ20=0,5496рад).

5.6. Построение упрощенной совмещенной диаграммы и определение основных размеров механизма (построение выполняется на формате А4 в записке.

Для определения минимального радиуса кулачка строим упрощенную совмещенную диаграмму SТSТ', пологая, что кулачок вращается по часовой стрелке, принимая ее за расчетную модель (рис.5.6). По оси SТ от точки Δ1 откладываем отрезок [ОА]=SA/s, где SA – перемещение толкателя, при котором аналог скорости на фазе удаления имеет наибольшее значение . От точки А влево откладываем отрезок [Aa]= /s. Для фазы возвращения, аналогично откладываем отрезок [OB]=SB/s, где SB – перемещение толкателя, при котором  аналог скорости на фазе возвращения максимален . От точки В вправо откладываем отрезок [Bb]= /s. Через точки a и b под углом доп проводим лучи до пересечения и образования заштрихованной зоны. На расстоянии е слева от оси SТ проводим линию, параллельную SТ, до пересечения с лучами, получая точки Оу и Ов, определяющие величину отрезков S0y и S0в. В качестве S0 (рис.5.6) принимаем наибольшую из двух величин:

S0=max(S0y,S0в).

Тогда минимальный радиус кулачка равен.

Из рис.5.6 следует, что отрезки S0y и S0В определяются как

Где:  и  – максимальное значение аналога скорости толкателя на фазе удаления и возвращения; k – коэффициент, учитывающий направление вращения кулачка (k= "-1" поскольку вращение кулачка по часовой стрелке); SA и SB – соответственно ST7 и ST20 (из раздела 5.5).

Тогда

Получаем

S0=S0y.

В этом случае

Полученные значения заносим в таблицу и сравниваем с аналитическими.

Параметр

r0, м

е, м

Графический

0,0350

0,027

Аналитический

0,0351

0,027

5.7. Составление схемы алгоритма расчета полярных и декартовых координат центрового и действительного профиля кулачка.

Рассчитаем полярные координаты центрового профиля кулачка для контрольных положений 3 и 22. Расчетная схема для определения координат на фазе удаления приведена на рис.5.7а.

Радиус-вектор профиля.

       (5.7.1)

Полярный угол.

        (5.7.2)

где k – коэффициент, учитывающий направление вращения кулачка;

      (5.7.3)

В формуле (5.7.3) учитывается знак е, поэтому угол βi может быть как положительным, так и отрицательным.

Расчетная схема для определения координат на фазе возвращения приведена на рис. 5.7б.

Радиус-вектор профиля определятся по формуле (5.7.1).

Полярный угол.

βi определяется по формуле (5.7.3).

5.8. Расчет в двух контрольных положениях полярных и декартовы координат центрового профиля кулачка.

Радиус-вектор профиля для 3-го положения.

Полярный угол для 3-го положения.

Радиус-вектор профиля для 22-го положения.

Полярный угол для 22-го положения.

5.9. Подготовка исходных данных для ЭВМ и расчет на ЭВМ.

Исходные данные для ЭВМ приведены в таблице 5.1.

Вид синтеза механизма – динамический.

Тип замыкания – кинематический.

5.10. Построение кинематических диаграмм движения толкателя.

а) Перемещение толкателя.

Масштабный коэффициент построения принимаем

Определяем ординаты графика следующим образом:

б) Аналог скорости толкателя.

Масштабный коэффициент построения принимаем

Определяем ординаты графика следующим образом:

в) Аналог ускорения толкателя.

Масштабный коэффициент построения принимаем

Определяем ординаты графика следующим образом:

5.11. Построение полной совмещенной диаграммы и уточнение основных размеров механизма.

Построение полной совмещенной диаграммы [Л.3 п.5] выполняем в масштабном коэффициенте .

Используя график ST=f(φ1), по оси ординат откладываем перемещение толкателя, получая точки 1,2…26. Из них откладываем отрезки, изображающие аналоги скоростей на графике ST'=f(φ1). Учитывая, что кулачок вращается по часовой стрелке, аналоги скорости на фазе удаления 2-2', 3-3' и т.д. откладываем вправо от оси ST, а для фазы возвращения – влево. Концы отрезков соединяем плавной кривой, касательной под углами Θдоп к оси ST. Проводим лучи до пересечения их и получения зоны возможных положений центров вращения кулачка (заштрихованная зона). Поскольку требуется спроектировать механизм с эксцентриситетом е=0,0027м, в направлении STв' на расстоянии |е|/μS, мм, проводим линию параллельную оси ST, до пересечения с одним из лучей, образующих заштрихованную зону, и получаем точку О', являющуюся центром вращения кулачка минимальных размеров.

5.12. Графическое построение центрового и действительного профилей кулачка. Определение радиуса ролика толкателя.

Для построения профиля кулачка используются полярные координаты "ri-αi". Принимаем масштабный коэффициент . Вычисляем длины отрезков li=ri/μs, мм. Полученные значения отрезков приведены в таблице 5.4.

Выбрав положение центра вращения кулачка, в масштабе μS проводим окружности радиуса r0 и е. поскольку смещение е имеет положительное значение, линию движения толкателя проводим ниже от центра касательно к окружности радиуса е. Нижнее положение толкателя (точка А1) характеризуется пересечением линии движения толкателя с окружностью радиуса r0. Будем рассматривать прямую ОА1 как базовую, от которой осуществляется отсчет полярных координат центрового профиля кулачка. Точки 2', 3'…26' центрового профиля кулачка на фазе удаления получаем откладывая от базовой прямой ОА1 полярные координаты (α2-l2, α3-l3,… α13-l13) в сторону, противоположно ω1. Центровой профиль на фазе дальнего стояния очерчивается дугой радиуса l13 в пределах угла α13 до α14. Точки профиля 15'-26' для фазы возвращения получаем также, как и для фазы удаления. Полученные точки профиля соединяем плавной кривой.

Для проверки правильности построения центрового профиля выполняется кинетостатический анализ механизма, заключающийся в получении разметки хода толкателя и сравнении с графиком STφ1. Проводим дуги радиусом О2', O3' и т.д. до пересечения с линией движения толкателя, получая точки А2, А3, А4 и т.д. (разметка хода толкателя).

Радиус ролика выбирается по двум условиям:

rp0,4r0;

rp0,7min,

где min – минимальный радиус выпуклых частей кулачка. На центровом профиле находим выпуклый участок а-в-с с максимальной кривизной и определяем min. По чертежу получаем:

min=[kaμS=103·0,0002=0,0206м.

По расчету на ЭВМ

min=0,0205м.

Тогда

rp0,4·0,0351;

rp0,7·0,0276;

или

rp0,0140м;

rp0,0172м.

Принимаем радиус ролика равным 0,0139м. Внутри центрового профиля на расстоянии rp проводим эквидистантный действительный профиль кулачка.

5.13. Сравнение полярных и декартовых координат центрового и действительного профилей в двух контрольных положениях.

Для двух контрольных положений сравним полярные и декартовы координаты центрового и действительного профилей кулачка с результатами аналитического расчета. Результаты приведены в таблицах 5.3, 5,4.

Таблица 5.3. Сравнение результатов.

Параметр

XC

YC

XD

YD

№3

№22

№3

№22

№3

№22

№3

№22

Графический метод

-0,0066

-0,0396

0,0356

-0,0146

-0.0051

-0,0214

0,0212

-0,0086

Аналитический метод

-0,0066

-0,0341

0,0353

-0,0161

-0,0074

-0,0246

0,0215

-0,0060

Таблица 5.4. Сравнение результатов.

Параметр

α, град

R, м

№3

№22

№3

№22

Графический метод

11,0

116,0

0,0360

0,0382

Аналитический метод

10,6

115,3

0,0359

0,0377

5.14. Построение графика изменения угла давления от φ1.

Масштабный коэффициент построения принимаем μ=1град/мм.

Определяем ординаты графика следующим образом: yi=i/ μ.

Для угла поворота кулачка принимаем масштабный коэффициент μφ=0,5град/мм. Тогда рабочий ход кулачка изображается отрезком [1-26]=60мм.

График зависимости угла давления от φ1 позволяет определить наличие замыкания в механизме. Условие отсутствия замыкания следующее iдоп.

В нашем случае данное условие не соблюдается, т.е. замыкание присутствует.

5.15. Определение жесткости замыкающей пружины.

Определение жесткости замыкающей пружины производится из условия, что наибольшая сила упругости пружины должна быть больше максимальной силы инерции толкателя в области, где возможен отрыв толкателя от кулачка.

где: hэ – перемещение толкателя, соответствующее максимальному значению силы инерции Fи max, в нашем случае hэ=h; f1 – предварительное натяжение пружины, примем равным 0,5h; Fи max – максимальная сила инерции, равна

F0 – минимальная реакция, примем F0=0,2Fи max.

Тогда

5.16. Выводы по разделу.

По заданному закону движения толкателя определили:

1. Из условия предельно допустимого угла давления основные размеры звеньев механизма:

R0= 0,0351м,

e= 0,0027м.

2. Координаты центрового и действительного профилей кулачка. Построили профиль кулачка, обеспечивающий движение по заданному закону движения толкателя.

3. Проверили механизм на условие замыкания.

6. Заключение.

В разделе «Динамический синтез и анализ машинного агрегата» определили постоянную составляющую приведенного момента инерции машинного агрегата JПI=0,6436 кг·м2, при заданном коэффициенте неравномерности движения δ=0,02. При полученном значении JПI определили законы движения звена приведения ω11), ε11). В связи с тем, что момент инерции маховых масс составил JМ=0,481кг·м2, необходима установка маховика с массой mм = 24,05 кг.

В разделе «Динамический анализ рычажного механизма» определили скорости, ускорения точек и звеньев механизма с учетом неравномерности вращения механизма, динамических сил, действующих на звенья механизма. Определили динамические реакций во всех кинематических парах механизма и уравновешивающий момент Му = 56,7 Н·м, действующий на кривошип со стороны привода. Данная задача решалась методом кинетостатики с использованием принципа Даламбера. Осуществили расчет инерционных нагрузок — главного вектора FИ и главного момента МИ сил инерции.

В разделе «Синтез кулачкового механизма» по заданному закону движения толкателя определили минимальный радиус кулачка R0 = 0,0351м, минимальный радиус ролика r0 = 0,0139м, построили графики перемещения толкателя, аналога скорости толкателя, аналога ускорения толкателя, угла давления от угла поворота кулачка, жёсткости пружины проанализировали их. Определили координаты центрового и действительного профилей кулачка.

Построили действительный и центровой профили кулачка, обеспечивающие движение по заданному закону движения толкателя. Построили полную совмещенную диаграмму. Задачи решали графическим и аналитическим методами.

7. Список используемой литературы.

1. Курсовое проектирование по «Теории машин и механизмов»/ под ред. Г.Н. Девойно. - Мн., Вышэйшая школа – 1986.

2. Динамика машин и механизмов в устоявшемся движении.  Учебно – методическое пособие по курсовому проектированию

П.П. Анципорович, В.К. Акулич и др. - Мн., БГПА, 2005г.

3. Программа «Синтез кулачковых механизмов», методические указания к курсовому проектированию/ П.П.Анципорович, В.К. Акулич и др. - Мн., БГПА, 1998г.

4.Теория механизмов и машин.  Учебно – методическое пособие по курсовому проектированию для студентов – заочников автотракторных специальностей/ В.В. Кудин, Э.И. Астахов и др. - Мн., БНТУ, 2005г.

Содержание:

Задание по курсовому проектированию.

1. Описание схемы работы машины и исходные данные для проектирования.       6

2. Задачи и методы исследования. Блок-схема алгоритма исследования динамической загруженности машины.               9

3. Динамический синтез и анализ рычажного механизма.          11

3.1. Постановка задачи динамического синтеза и анализ машинного агрегата по заданному коэффициенту неравномерности движения δ.           11

3.2. Структурный анализ рычажного механизма.           11

3.3. Кинематический синтез рычажного механизма. Определение размеров звеньев.                  13

3.4. Определение кинематических характеристик рычажного механизма.       14

3.4.1. Графическое решение задачи.                      14

3.4.1.1. Построение планов положения механизма.                   14

3.4.1.2. Построение плана аналогов скоростей и расчет первых передаточных функций механизма.            15

3.4.2. Аналитическое решение задачи.            16

3.4.2.1. Составление алгоритма расчета кинематических характеристик механизма.                16

3.4.2.2. Расчет функций положения первых и вторых передаточных функций механизма в одном контрольном положении.         17

3.4.3. Анализ полученных кинематических характеристик и сравнение результатов расчета.               19

3.5. Выбор динамической модели и ее обоснование.          19

3.6. Построение индикаторной диаграммы и расчет движущей силы, действующей на ползун.               21

3.7. Определение приведенного момента движения сил (для одного

контрольного положения).              22

3.8. Определение переменной составляющей приведенного момента инерции.                                               23

3.9. Составление алгоритма, расчет постоянной составляющей приведенного момента инерции (мо методу Мерцалова).            24

3.10. Определение известной величины постоянной составляющей приведенного момента инерции .             26

3.11. Разработка алгоритма расчета угловой скорости и углового ускорения звена приведения.                25

3.12. Подготовка исходных данных для выхода на ЭВМ. Расчет на ЭВМ.         26

3.13. Построение графиков кинематических характеристик ползуна 3 и шатуна 2 ().              29

3.14. Построение графика приведенных моментов сил           29

3.15. Построение графиков изменения работы движущих сил и сил сопротивления ().              29

3.16. Построение графиков переменной составляющей приведенного момента инерции ().             29

3.17. Построение графика изменения кинетической энергии

().                29

3.18. Определение массы и параметров маховика.           30

3.19. Построение графиков изменения угловой скорости и углового ускорения звена приведения ().              31

3.20. Выводы по разделу.               31

4. Динамический анализ рычажного механизма.           32

4.1. Постановка задачи динамического анализа механизма.         32

4.2. Построение плана положений механизма (в контрольном положении №3).                    32

4.3. Построение плана скоростей и определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма.             32

4.4. Построение плана ускорений механизма и определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма.         34

4.5. Силовой (кинетостатический) расчет механизма.          35

4.5.1. Построение плана положений группы Ассура.          35

4.5.2. Определение сил, действующих на группы (движущих сил, сил тяжести и сил инерции звеньев).                35

4.5.3. Построение плана сил группы Ассура и определение реакций во всех кинематических парах.                         36

4.5.4. Построение плана положений механизма I класса.         37

4.5.5. Определение уравновешивающего момента.          37

4.5.6. Построение плана сил кривошипа и определение реакций.         37

4.6. Аналитическое определение кинематики рычажного механизма.        38

4.7. Составление схемы алгоритма кинетостатического расчета группы Ассура и механизма I класса.                39

4.8. Расчет реакций в кинематических парах и уравновешивание его момента для контрольного положения.               40

4.9. Подготовка исходных данных для ЭВМ и расчет на ЭВМ.         42

4.10. Построение годографов реакций  и графика воздействия перемещения поршня .              43

4.11. Анализ полученных результатов и выводы по разделу.         43

5. Проектирование кулачковых механизмов.            44

5.1. Задачи проектирования кулачковых механизмов.          44

5.2. Исходные данные для проектирования.            44

5.3. Составление схемы алгоритма расчета кинематических характеристик движения толкателя.                45

5.4. Расчет кинематических характеристик толкателя в двух контрольных положениях (одно на фазе удаления, другое—на фазе возвращения.        46

5.5. Расчет экстремальных(максимальных) значений аналогов скоростей на фазе удаления и возвращения и соответствующих им перемещений толкателя.                    48

5.6. Построение упрощенной совмещенной диаграммы и определение основных размеров механизма (построение выполняется на формате А4 в записке.       48

5.7. Составление схемы алгоритма расчета полярных и декартовых координат центрового и действительного профиля кулачка.           50

5.8. Расчет в двух контрольных положениях полярных и декартовы координат центрового профиля кулачка.              51

5.9. Подготовка исходных данных для ЭВМ и расчет на ЭВМ.         51

5.10. Построение кинематических диаграмм движения толкателя.        52

5.11. Построение полной совмещенной диаграммы и уточнение основных размеров механизма.                52

5.12. Графическое построение центрового и действительного профилей кулачка. Определение радиуса ролика толкателя.           52

5.13. Сравнение полярных и декартовых координат центрового и действительного профилей в двух контрольных положениях.         54

5.14. Построение графика изменения угла давления от φ1.         54

5.15. Определение жесткости замыкающей пружины.          54

5.16. Выводы по разделу.               55

6. Заключение.                 56

7. Список используемой литературы.             57

Приложение 1.                 58

Приложение 2.                 60

Приложение 3.                 62


Динамический синтез машины по коэффициенту неравномерности вращения

Динамический анализ машины

Динамический анализ исполнительного механизма

Определение кинематических характеристик исполнительного механизма

Определение динамических характеристик машины

Определение закона движения звена приведения и коэффициента динамичности

Кинематический синтез

Силовой расчет

пределение координат крайних положений рабочего звена и соответствующих значений обобщенной координаты

Определение функций положений, аналогов скоростей и ускорений

Вспомогательный механизм

Привод ведущих колес

Передаточный механизм

ДВС

Кинематический синтез


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48308. ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ. СТРАХОВАНИЕ 351.5 KB
  Содержание Общая характеристика страхования История возникновения и развития страхования Сущность и функции страхования его роль в развитии экономики Основные понятия и термины используемые в страховании Классификация страхования.
48309. Социально-экономическая сущность страхования и её роль в рыночной экономике 488.5 KB
  Классификация рисков Понятие рисков страхования классификация рисков и риск-менеджмент. Договор страхования и принципы страхования. Социально-экономическая сущность страхования и её роль в рыночной экономике.
48311. БАЗОВЫЙ КУРС ФИЛОСОФИИ 1.16 MB
  Мировоззрение – это совокупность взглядов личности или общества на мир в целом или место человека в этом мире. У любого человека существует потребность в мировоззрении поскольку оно отвечает на самые фундаментальные вопросы человеческой жизни: Что такое мир Что такое человек В чем смысл человеческой жизни и смерти К чему следует стремиться в жизни Что самое важное ценное В чем смысл истории и т. У человека нет такой жизненной программы поэтому он должен сам на свой страх и риск пытаться постичь жизнь в целом проектировать свою...
48312. Национальная экономика 537 KB
  Структура национальной экономики представлена отношениями между имеющимися в стране производственными ресурсами объемами их распределения между экономическими субъектами между объемами производства этих субъектов составными частями национального продукта. Отраслевая структура характеризует сложившуюся систему распределения производственных ресурсов по основным видам деятельности а также долю отдельных отраслей в общем объеме национального производства. Макроэкономические пропорции – количественные соотношения между отдельными частями и...
48313. ОБЛІК У ГАЛУЗЯХ ВИРОБНИЦТВА ТА ПОСЛУГ 1.15 MB
  Закону Про податок на прибуток витрати на отримання ліцензій зараховуються в склад валових витрат. Оплата проводиться не пізніше ніж за один день до початку здійснення торговельної діяльності Витрати пов’язані з попередньою оплатою вартості торгового патенту обліковуються по дебету рахунка 39 Витрати майбутніх періодів...
48315. Основы волновой теории 1.23 MB
  Оптика – это раздел физики, который изучает распространение света и взаимодействие его с веществом. Свет представляет собой электромагнитное излучение и обладает двойственной природой. В одних явлениях свет ведёт себя как электромагнитная волна, в других – как поток особых частиц фотонов или квантов света. Волновыми свойствами света занимается волновая оптика, квантовой – квантовая.
48316. Теплоенергетика. Курс лекцій 3.74 MB
  Енергетичне паливо використовується для отримання теплової енергії в різних енергетичних установках. Технологічне паливо використовується з метою отримання цінних технічних продуктів (фарб, штучних волокон та інш.), і для переробки в різні види штучних палив (кокс, брикети, генераторний газ та інш.)