85950

МЕХАНІЗМ ВИТЯЖНОГО ПРЕСА

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Для визначення положень точки В скористаємось методом засічок. З точки А радіусом АВ робимо засічку на колі з радіусом СВ і центром в точці С і отримуємо положення ланки АВ. Знаючи що точка D лежить на продовженні ланки СВ та відстань BD знаходимо положення точки D. Далі з точки D радіусом DF робимо засічку на направляючій F`і позначаємо на отриманому перетині точку F.

Украинкский

2015-04-01

2.06 MB

8 чел.

Міністерство освіти і науки України

Луцький державний технічний університет

Кафедра ОЛК та ТММ

Група  М-31

Шифр 074

МЕХАНІЗМ ВИТЯЖНОГО ПРЕСА

Пояснювальна записка

до курсової роботи

з дисципліни “Теорія механізмів і машин”

 

Тема 3                                                   Варіант 8

Студент Д.Л.Курдельчук

Керівник М.П.Ярошевич

Луцьк – 2014


  Луцький національний технічний університет    

(назва вищого навчального закладу)

Кафедра Обладнання лісового комплексу та теорії механізмів машин (ОЛК та ТММ)

Дисципліна                             Теорія механізмів і машин   

Напрям підготовки  6.05053  “Машинобудування”    

Курс ІІІ Група М-31    Семестр V     

ЗАВДАННЯ

на курсову роботу студента

      Курдельчук Дмитро Леонідович     

(прізвище, ім’я, по батькові)

  1.  Тема проекту Механізми витяжного преса           

     (Тема 3. Варіант8.).      

             

2. Термін здачі студентом закінченого проекту 15.12. 2014 р.                    

3. Вихідні дані до проекту   а=300 мм; b=250 мм; lO!A=113 мм; lAS2=350 мм; 

m1=18 кг; m2=25 кг; m3=4 кг; m5=40 кг; JS!=0,785 кг·м2; JS2=2,435 кг·м2; n1=90 об/хв;  

Fmax=588,6 Н; φП=1250; φВ.В.=500; φО=1000; h=39 мм; e=0 мм; θдоп=400; nдв=1800 об/хв; 

za=15; zb=42;m=4 мм; m1=4 мм       

 

4. Зміст пояснювальної записки (перелік питань, які підлягають розробленню)

1. Структурний аналіз кривошипно-важільного механізму.        

 2. Кінематичний аналіз кривошипно -важільного механізму.        

 3. Силовий аналіз кривошипно -важільного механізму.                        

4. Синтез кулачкового механізму або синтез і аналіз зубчастих передач.      

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)

1. Кінематичний та силовий аналіз кривошипно -важільного механізму         

      (формат А1).            

                2. Синтез кулачкового механізму або синтез і аналіз зубчастих передач                                                                

                                  (формат А1).                            

               

6. Дата видачі завдання 01.09.2014 р.          

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№ п/п

Найменування етапів курсової роботи

Термін виконання етапів курсової роботи

Примітки

ППояснювальна записка

1

Структурний аналіз шарнірно-

важільного механізму.

22.09.2014 р.

2

Кінематичний аналіз шарнірно-

важільного механізму.

13.10.2014 р.

3

Силовий аналіз шарнірно-важільного механізму.

10.11.2014 р.

4

Синтез кулачкового механізму або синтез і аналіз зубчастих передач. .

15.12.2014 р.

Графічна частина курсової роботи

6

Кінематичний та силовий аналіз шарнірно-важільного механізму (формат А1).

13.11.2014 р.

7

Синтез кулачкового механізму або синтез і аналіз зубчастих передач (формат А1).

15.12.2014 р.

Студент   

(підпис)

Керівник           Ярошевич М.П.     

(підпис)       (прізвище, ім’я, по батькові)

    01        вересня      2014р.


ЗМІСТ

Технічне завдання на курсову роботу ........................................................ 4

Вступ ................................................................................................................ 6

1. Структурний аналіз шарнірно-важільного механізму ............................ 7

2. Кінематичний аналіз шарнірно-важільного механізму .......................... 9

2.1. Побудова дванадцяти положень механізму ...................................... 9

2.2. Побудова планів швидкостей для дванадцяти положень

механізму ............................................................................................. . 9

2.3. Побудова планів прискорень для двох положень

механізму ....................................................................................... ....... 12

3. Силовий аналіз шарнірно-важільного механізму ..................................... 17

3.1. Визначення сил, що діють на ланки механізму ................................ 17

3.2. Визначення реакцій у кінематичних парах механізму та

зрівноважувальної сили ......................................................................  18

3.3. Визначення зрівноважувальної сили методом

М.Є. Жуковського .............................................................................. . 21

4. Синтез кулачкового механізму .................................................................. 22

4.1. Побудова діаграм руху вихідної ланки механізму ........................... 22

4.2. Визначення мінімального радіуса кулачка ....................................... 23

4.3. Профілювання кулачка ........................................................................ 24

5. Синтез і аналіз зубчастих передач ............................................................. 26

5.1. Вибір коефіцієнтів зміщення циліндричних евольвентних

зубчастих коліс зовнішнього зачеплення ..........................................  26

5.2. Розрахунок геометричних параметрів циліндричної

евольвентної передачі зовнішнього зачеплення ...............................  26

5.3. Побудова картини евольвентного зубчастого зачеплення ............... 29

5.4. Синтез схеми та кінематичний аналіз планетарного

редуктора ............................................................................................... 31

Список літератури ............................................................................................ 35


Pис.3. Механізми привода глибинного насосу:

а) – важільний механізм переміщення повзуна з пуансоном; б) – графік зміни зусилля витяжки; в) – схема планетарної і простої ступені редуктора; г) – схема кулачкового механізму виштовхування готоврї деталі; д) – графік зміни аналога прискорення коромисла кулачкового механізму.


Параметри

Позначення

Одиниця

Значення

Розміри ланок важільного механізму

loa

lab =2las2

lbc

lcd=2lcs3

ldf

a

b

c

м

>>

>>

>>

>>

>>

>>

>>

>>

0,11

0,36

0,33

0.47

0.12

0,17

0,32

0,45

Частота обертання електродвигуна

nдв

об/хв

940

Частота обертання кривошипа 1 і кулачка

n1=nк

>>

80

Маси ланок важільного механізму

m1

m2

m3

m5

кг

>>

>>

>>

>>

45

11

14

30

Момент інерції кривошипа 1(з урахуванням приведених мас редуктора)

JS1

кг м2

2,4

Моменти інерції ланок

JS2

JS3

JS4

>>

>>

>>

0,14

0,31

0,12

Максимальне зусилля витяжки

PFмакс

кН

45

Коефіцієнт нерівномірності обертання кривошипа

-

1/8

Модуль зубчатих коліс планетарної ступені редуктора

m1

мм

3

Число сателітів

k

-

3

Число зубців коліс простої передачі

za

zb

-

-

12

24

Модуль зубчатих коліс, za, zb

m

мм

5

Довжина коромисла кулачкового механізму

l

>>

0,15

Кутовий хід коромисла

град

24

Відношення прискорень коромисла

a1/a2

-

1,6

Фазові кути повороту кулачка

град

>>

60

15

Допустимий кут тиску

>>

40

Момент інерції коромисла

Jk

кг cм2

37

Дані для розрахунків   Таблиця 1.


ВСТУП

Надзвичайно велике значення для українського машинобудування має підготовка висококваліфікованих інженерів. Наша держава молода і розвивається, як розвиваються і новітні методи розрахунку і конструювання нових автоматизованих і продуктивних машин.

Раціонально спроектована машина повинна задовольняти умови безпеки обслуговування, експлуатаційні, економічні, технологічні та виробничі вимоги. Усі ці вимоги показують повний комплекс задач, які повинні бути вирішені в процесі проектування машини.

Тому майбутній інженер повинен вивчити основні положення теорії механізмів і машин та загальні методи кінематичного і динамічного аналізу і синтезу механізмів, а також отримати навики в застосуванні цих методів до дослідження і проектування кінематичних схем механізмів і машин різних типів.

Сучасні тенденції розвитку теорії механізмів і машин включають: перехід до аналітичних методів аналізу і синтезу механізмів; посилення уваги до питань динаміки машинних агрегатів; і, безумовно, застосування комп’ютерної техніки для розв’язку задач аналізу і синтезу механізмів та при  курсовому проектуванні.

Прикладна механіка і основи конструювання – це наука, що вивчає загальні методи структурного і динамічного синтезу і аналізу різних механізмів, механіку машин.

Механізм – це механічна система тіл, що призначена для перетворення руху одного або декількох тіл в потрібний рух робочого тіла.

Основна мета курсового проектування – привити навики використання загальних методів проектування і дослідження механізмів для створення конкретних машин і приладів різного призначення.

В курсовому проекті досліджується комплекс найпоширеніших механізмів, які застосовуються в механізації і за змістом своїм охоплюють основні розділи курсу. Проект знайомить з методикою вибору і оцінки різноманітних схем та основних параметрів механізмів, з їх геометричним, кінематичним, динамічним і силовим розрахунками. Метою проекту є закріплення, поглиблення і узагальнення теоретичних знань, отриманих при вивченні курсу прикладної механіки і основ конструювання.

Складається курсовий проект з 2-х листів ( формату А1) графічних побудов та розрахунково-пояснюючої записки.

Кожен лист проекту виконується з дотриманням усіх правил креслення і вимог, передбачених державними стандартами та має в правому нижньому куту штамп із зазначенням розроблюваної теми.

Розрахунково-пояснюючу записку виконують на окремих аркушах формату А4, які по завершені розрахунків брошурують в загальну обкладинку з титульним аркушем. Розрахунки виконують в системі СІ, супроводжуючи короткими поясненнями та певними обґрунтуваннями.

Виконання курсового проекту вимагає вирішення сукупності задач по аналізу і синтезу комплексу механізмів конкретної виробничої машини. В більшості випадків ці задачі взаємопов’язані і правильність розв’язання чергової задачі в значній мірі залежить від вихідних даних, які є результатом рішення попередньої. Тому проект повинен виконуватись в певній послідовності .

Перш ніж розпочинати розробку того чи іншого етапу проекту, слід чітко зрозуміти постановку задачі, яка підлягає вирішенню, потім за рекомендованим підручником вивчити метод її розв’язання, ознайомитись з прикладами розв’язку подібних задач і лишень після цього починати виконання даного етапу. Переважно методи розв’язування задач графоаналітичні, тому розрахункову і графічну частину проекту виконують паралельно.

Схеми механізмів і діаграм повинні бути виконані чітко і ясно. Осі координат креслять суцільною тонкою лінією, а шукані криві – суцільною товстою, але не менше 0,5 мм.

На графіках по осях координат повинні бути позначення літерами, розмірності, розділені між собою комою, та масштаби.

Особливо уважно слід ставитись до масштабів побудов. Необхідно пам’ятати, що результат тієї чи іншої задачі безпосередньо залежить від правильності їх підрахунків.


Розділ 1

Структурний аналіз шарнірно-важільного механізму

Приймемо такі умовні позначення ланок механізму (див. рис. 1);

1 – кривошип О1А; 2 – шатун АB; 3 – коромисло DC; 4 шатун  DF;

5 – повзун; 6 – стояк; 7 – стояк.

Кількість ланок у механізмі , кінематичних пар V класу – 7.

Дані про кінематичні пари наведено у табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Кінематичні пари механізму

Позначення кінематичної пари

Номери ланок,

які утворюють кінематичну пару

Характер відносного руху ланок

Клас кінематичної пари

О1

А

В

С

D

F

F'

16

1–2

2–3

3–6

3–4

4–5

5–6

Обертальний

Обертальний

Обертальний

Обертальний

Обертальний

Обертальний

Поступальний

V

V

V

V

V

V

V

За формулою П.Л. Чебишева [1, 2, 3, 11] визначимо ступінь рухомості механізму:

 (1.1)

де  – кількість рухомих ланок механізму;

– кількість кінематичних пар V класу;

– кількість кінематичних пар ІV класу.

Оскільки , тоді в даному механізмі має бути одна початкова ланка. За початкову згідно з технічним завданням приймаємо ланку 1. Розкладаємо механізм на структурні групи Ассура.

Клас і порядок механізму визначається шляхом поступового від’єднання груп Ассура, починаючи з групи, яка найбільш віддалена від ведучої ланки.

Розбиваємо механізм на групи Ассура.

Послідовно від’єднуємо від механізму дві групи Ассура II класу II порядку, одна з них II виду (ланки 4,5), друга I виду (ланки 2,3).В результаті залишається механізм I класу (ланки 1,6).

Враховуючи, що групи 2,3 та 4,5 є групами II класу, можна зробити висновок, що даний семиланковий механізм належить до другого класу. Формула будови механізму записується наступним чином:

І (1,6) – ІІ (2,3) – ІІ (4,5),

де  цифрою  І  позначено  механізм  першого  класу,  цифрою  II – клас  групи.

  

   

Група 4-5: ; 2 клас; 2-го порядку; 2-ий вид

Група 2-3: ; 2 клас; 2-го порядку; 1-ий вид

Група 1-6: ; 1 клас;

Рис.1. Розбиття механізму на групи Ассура


2. КІНЕМАТИЧНИЙ АНАЛІЗ

ШАРНІРНО-ВАЖІЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ

2.1. Побудова дванадцяти положень механізму

Кінематичну схему механізму будуємо в масштабі:

,    (2.1)

де  – дійсна довжина кривошипа О1А, м;

– довжина відрізка в мм, який зображає кривошип  на плані механізму.

Інші відрізки кінематичної схеми:

     ;

;      (2.2)

;      (2.3)

;     (2.4)

;      (2.5)

;      (2.6)

;     (2.7)

;     (2.8)

;     (2.9)

,     (2.10)

де - дійсна величина відрізка  відповідно;

– зображувана величина відрізка  відповідно.

В прийнятому масштабі довжин за даними опор О, С, направляючої F` та розмірами ланок викреслюємо кінематичну схему механізму. Наносимо на креслення точку О – центр обертання ланок механізму та опору С і направляючу F`, враховуючи відстані між ними. Радіусом рівним довжині ланки OA проводимо коло, яке є траєкторією руху кривошипа. На колі наносимо (через 300) положення А0, А1, ..., А11. Нульовим положенням буде положення, коли кривошип ОА і шатун АВ витягуються в одну лінію. Для визначення положень точки В скористаємось методом засічок. З точки А радіусом АВ робимо засічку на колі з радіусом СВ і центром в точці С і отримуємо положення ланки АВ. Знаючи, що точка D лежить на продовженні ланки СВ та відстань BD знаходимо положення точки D. Далі з точки D радіусом DF робимо засічку на направляючій F`і позначаємо на отриманому перетині точку F. За допомогою методу засічок знаходимо положення точки .

За цим алгоритмом знаходимо розташування потрібних нам точок для всіх 12 положень даного механізму.

2.2. Побудова планів швидкостей для 12-ти положень механізму

Побудову плану швидкостей починаємо з визначення швидкості точки А. Знаходимо кутову швидкість кривошипа ОА:

,   (2.11)

де ;- частота обертання кривошипа ОА;

 кутова швидкість кривошипа ОА;

число пі, що приблизно дорівнює 3,14.

Знаходимо лінійну швидкість точки А:

,   (2.12)

де  ― лінійна швидкість точки А.

Швидкість  точки А перпендикулярна до кривошипа ОА і спрямована у бік його обертання. Зображаємо швидкість точки А деяким вектором, відкладеним з довільної точки , яку приймаємо за полюс плану швидкостей. В кінці вектора поставимо точку . Задаємось масштабом, приймаючи :

,   (2.13)

де - відстань від полюса  до точки .

Побудову всіх планів швидкостей на листі робимо використовуючи вибраний нами масштаб.

Швидкість точки В, що належить шатуну 2 і коромислу 3, визначаємо шляхом графічного розв’язання такої системи векторних рівнянь:

,    (2.14)

де  - вектор швидкості точки В;

- вектор швидкості т. В в її обертовому русі відносно т. А, що направлений перпендикулярно до осі ланки АВ;

=0 - вектор швидкості нерухомої точки С;

- вектор швидкості точки В в її обертовому русі відносно т. С, що перпендикулярний до осі ланки ВС.

Згідно з першим рівнянням, через точку  плану швидкостей проводимо пряму, перпендикулярну до ланки АВ(до вектора швидкості  додаємо вектор швидкості ). Згідно з другим рівнянням, через полюс  проводимо пряму, перпендикулярну до ланки ВС(до швидкості точки С, яка дорівнює нулю і, отже знаходиться в полюсі, додаємо вектор швидкості ). Точка перетину b цих перпендикулярів є кінцем вектора , що зображує на плані у масштабі  абсолютну швидкість точки В. Величини невідомих швидкостей визначають за формулами:

;    (2.15)

,    (2.16)

де - відстань від точки  до точки ;

- відстань від полюса  до точки .

Кутові швидкості ланок визначаються рівностями:

;      (2.17)

,      (2.18)

де - кутова швидкість коромисла АВ;

- кутова швидкість кривошипа ВС.

Оскільки швидкості точок В та С відомі і точка D належить кривошипу 3 то напрям і величину вектора швидкості т. D знайдемо з плану швидкостей скориставшись теоремою про подібність (2.19). В даному випадку напрям швидкості точки D буде збігатись з напрямом швидкості точки В.

,      (2.19)

де  - дійсні розміри ланок;

- відповідні відрізки на плані швидкостей.

Розглядаючи рух точки F по відношенню до точки D, а потім ― до точки F0 (точки, що належить напрямній Fі в даному положенні механізму співпадає з точкою F на повзуні ), запишемо два векторні рівняння:

,     (2.20)

де  - вектор швидкості точки А;

- вектор швидкості точки F відносно т. D;

=0 - вектор швидкості точки F0, що належить нерухомій напрямній F;

- вектор швидкості точки F відносно точки F0.

Особливістю даної структурної групи є те, що повзун 5 рухається по нерухомій напрямній і абсолютна швидкість кожної його точки паралельна напрямній F, тобто при графічному розв’язку цієї системи проводимо пряму перпендикулярну до ланки DF на плані механізму, а через полюс  - пряму, паралельну до напрямної F.На перетині цих прямих і буде точка f. Величину швидкості визначаємо за формулою:

,     (2.21)

Кутову швидкість ланки визначаємо за формулою:

,     (2.22)

де  - швидкість точки F відносно точки D.

Напрямки кутових швидкостей ланок знаходимо за допомогою умовного переносу векторів відносних швидкостей на схему механізму(напрям кутової швидкості співпадає з напрямом відносної відносно певної точки).

Швидкості центрів мас ланок знаходимо користуючись теоремою подібності. В нашому прикладі центри мас 2 і 3 ланок лежать на їх середині, отже на плані швидкостей точки  і  знаходяться також на середині відрізка ab і cd відповідно, знайшовши їх, з’єднуємо з полюсом. Модуль векторів швидкостей центрів мас визначаємо за формулами:

;     (2.23)

,      (2.24)

де  і  - швидкість точок та відповідно;

і  - відповідні відрізки на плані швидкостей.

Побудову плану швидкостей заданих 12 положень механізму та визначення напрямку кутових швидкостей ланок виконуємо за наведеним вище алгоритмом. Результати вимірювань і обчислень записуємо у таблицю.

Таблиця 3.

Положення

(м/с)

 (м/с)

 (м/с)

 (м/с)

 (м/с)

 (м/с)

()

()

()

()

0

0,18

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0,18

0.1232

0.084

0.176

0.059

0.169

1,64

0.233

0.373

0.0071

2

0,18

0.177

0.0086

0.252

0.048

0.243

1,64

0.024

0.536

0.0058

3

0,18

0.1808

0.0541

0.258

0.0037

0.257

1,64

0.15

0.548

0.0005

4

0,18

0.1505

0.1109

0.214

0.032

0.216

1,64

0.308

0.456

0.0038

5

0,18

0.0994

0.1577

0.142

0.038

0.137

1,64

0.438

0.301

0.0046

6

0,18

0.0385

0.1949

0.055

0.018

0.051

1,64

0.541

0.117

0.0022

7

0,18

0.0286

0.169

0.041

0.014

0.037

1,64

0.47

0.087

0.0016

8

0,18

0.1075

0.1014

0.153

0.042

0.148

1,64

0.282

0.326

0.0051

9

0,18

0.2009

0.0364

0.286

0.037

0.289

1,64

0.101

0.609

0.0045

10

0,18

0,259

0,206

0,369

0,038

0,362

1,64

0,572

0,786

0,0045

11

0,18

0.1732

0.2604

0.247

0.079

0.237

1,64

0.723

0.525

0.0094

Абсолютні та відносні швидкості точок і кутові швидкості ланок механізму. 

Таблиця 4.

Швидкості центрів мас ланок механізму для 12 положень (м/с)

Пол.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

0,148

0,1785

0,1784

0,156

0,122

0,093

0,097

0,139

0,19

0,198

0,119

0

0.088

0.126

0.129

0.107

0.071

0.027

0.02

0.077

0.143

0,185

0.123

2.3. Побудова планів прискорень

Абсолютне прискорення точки А кривошипа 1 дорівнює геометричній сумі нормального та дотичного прискорень. В даному випадку початкова ланка обертається рівномірно, тобто , , тому:

,    (2.25)

де  вектор абсолютного прискорення точки А;

вектор дотичного прискорення точки А;

вектор нормального прискорення точки А.

Модуль цього прискорення знаходимо зі співвідношення:

.   (2.26)

З довільно вибраної точки , яка є полюсом прискорень відкладаємо паралельно до кривошипа ОА (у напрямку від точки А до точки О) відрізок , тоді масштаб плану прискорень дорівнюватиме:

,  (2.27)

де  - відповідний відрізок на плані прискорень.

Визначаємо прискорення центра шарніра В. Розглядаючи рух точки В по відношенню до точки А, а потім – до точки С записуємо відповідно два векторні рівняння:

,   (2.28)

де  - вектор абсолютного прискорення точки В;

- вектор нормального прискорення точки В відносно точки А;

- вектор дотичного прискорення точки В відносно точки А;

- вектор абсолютного прискорення точки С, модуль якого рівний нулю;

- вектор нормального прискорення точки В відносно точки С;

- вектор дотичного прискорення точки В відносно точки С.

Знаходимо величини нормальних складових прискорення та довжини відрізків які будуть їх зображати на плані:

;    (2.29)

;    (2.30)

;      (2.31)

;      (2.32)

Згідно з першим рівнянням з точки a плану прискорень відкладаємо відрізок , що напрямлений паралельно до ланки АВ у напрямку від точки В до точки А. Через точку  проводимо пряму перпендикулярну до АВ(напрям ).

Відповідно до другого рівняння з полюса  паралельно до ВС у напрямку від точки В до точки С відкладаємо відрізок . Через точку  проводимо перпендикуляр до ВС (напрям ). На перетині цих двох перпендикулярів отримаємо шукану точку .Відрізок  зображає в масштабі  абсолютне прискорення точки ; відрізки  і  - невідомі дотичні складові  та , а відрізок  - абсолютне відносне прискорення  точки В відносно точки А.

Прискорення точок  та  знаходимо за теоремою подібності: точку  розміщуємо на середині відрізка  бо ; з пропорції  вираховуємо довжину відрізка  і  та методом запічок знаходимо точку d та , що лежить на продовженні відрізка .

Повзун 5 рухається по нерухомій напрямній , отже абсолютне прискорення кожної його точки паралельне цій напрямній. Записуємо рівняння для визначення прискорення точки F:

,    (2.33)

де  - вектор абсолютного прискорення точки F;

- вектор абсолютного прискорення точки D;

- вектор нормального прискорення точки F відносно точки D;

- вектор дотичного прискорення точки F відносно точки D.

Визначаємо нормальне прискорення:

,    (2.34)

та відрізок, що буде зображати його на плані прискорень:

.     (2.35)

З точки  плану прискорень паралельно до ланки DF в напрямку від точки F до точки D відкладемо відрізок . Через точку  проводимо перпендикуляр до DF(напрям вектора ).Через полюс Ра проводимопряму паралельну до напрямної(напрям вектора абсолютногоприскорення ) Ці лінії перетнуться в точці d. Величини прискорень точок механізму дорівнюють добутку довжини відповідного відрізка з плану прискорень на масштаб плану:

;     (2.36)

;    (2.37)

;    (2.38)

.    (2.39)

Визначимо кутові прискорення ланок:

;      (2.40)

;     (2.41)

.      (2.42)

Для визначення напрямку кутового прискорення, наприклад, переносимо відповідний вектор дотичного прискорення  у відповідну точку В. Перенесений вектор вказує на умовне обертання ланки 2 навколо точки А.

Побудову плану прискорень заданих двох положень механізму та визначення напрямку кутового прискорення ланок виконуємо за наведеним вище алгоритмом.

Результати вимірювань і обчислень записуємо у таблицю.

Таблиця 5.

Значення лінійних та кутових прискорень характерних точок ланок механізму.

Положення

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

־²)

־²)

־²)

4

0,3

0,153

0,218

0,199

0,222

0,109

0,475

0,415

0,569

11

0,3

0,512

0,73

0,726

0,365

0,406

0,29

1,528

5,483

Продовження таблиці 5.

Положення

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

(м/с²)

4

0,034

0,171

0,069

0,137

0,00000177

0,068

11

0,188

0,104

0,091

0,504

0,00001066

0,658


Розділ 3

Силовий аналіз важільного механізму

Основна задача кінетостатичне дослідження механізму полягає у визначені тисків у кінематичних позиціях, та зусиль, що діють на окремі ланки. Рішення цієї задачі необхідне для подальшого розрахунку ланок і елементів кінематичних пар на міцність, для визначення сил і потужності тертя та коефіцієнтів корисної дії машини. При цьому крім заданих сил рушійних і корисних опорів, враховують і сили інерції ланок та їх моменти. Наближені значення сил інерції підраховують в припущенні рівномірного обертання ведучої ланки механізму.

Силовий розрахунок механізму виконується в послідовності, оберненій до кінематичного дослідження. Починаємо силовий розрахунок з групи, що останньою приєднується до механізму в процесі його утворення і завершуємо вхідною ланкою.

3.1. Знаходження всіх сил, які діють на ланки механізму

Кінетостатичний аналіз проводимо для механізму  в положенні 4. За допомогою діаграми зусилля витяжки знаходимо силу корисного опору в даному положенні:

,  (3.1)

де  ― сила корисного опору;

― відповідний відрізок діаграми зміни зусилля витяжки;

― відповідний відрізок діаграми зміни зусилля витяжки;

― максимальне зусилля витяжки.

Знаходимо сили ваги кожної ланки даного механізму використовуючи задані маси ланок:

   (3.2)

де  ― відповідно сили ваги ланок 1,2,3,4,5;


― задані маси ланок 1,2,3,4,5;

― прикорення вільного падіння.

Визначаємо сили інерції, моменти пар сил інерції відповідних ланок:

  1.  ланка 1 ― обертається зі сталою швидкістю, центр мас суміщений з точкою обертання . Отже, сила інерції першої ланки  і момент інерції ;
  2.  ланка 2 ― рухається прискорено , . Сила інерції:

,    (3.3)

момент пар сил інерції, що діють на ланку 2:

,   (3.4)

де ― момент інерції ланки 2.

Знак „-” вказує на протилежне направлення сили інерції та маменту пар сил інеції до прискорення центра мас і кутового прискорення відповідно.  прикладена в центрі мас ланки 2.

  1.  ланка 3рухається прискорено , . Сила інерції:

,    (3.5)

момент пар сил інерції, що діють на ланку 3:

;   (3.6)

  1.  ланка 4рухається з прискоренням та кутовим прискоренням. Отже, має силу інерції:

,     (3.7)

і момент пари сил інерції, що діють на ланку 4:

;   (3.8)

  1.  ланка 5рухається поступально. Сила інерції:

,   (3.9)

прикладена до точки F - центра мас повзуна, за напрямком протилежним до напрямку прискорення повзуна.

3.2. Знаходження реакцій в кінематичних парах

Визначення реакцій починаємо з групи ланок, яка найвіддаленіша від ведучої ланки і завершуємо аналізом ведучої ланки. Найвіддаленішою є група, що складається з ланок 4-5. Виділимо цю групу накресливши її в масштабі . В центрі маси ланки 5 прикладаємо силу інерції Ф5, силу ваги G5, відкинуті зв’язки замінюємо реакціями:  - сила реакції 3-ої ланки ланки на 4-у; R50 - сила реакції рами 0 на ланку 5(напрямлена перпендикулярно до осі руху повзуна 5). Розкладемо вектор  на дві складові: нормальну , направлену паралельно  ланки 4, й дотичну ― направлену перпендикулярно до ланки 4.

Складемо рівняння рівноваги моментів всіх сил, що діють на групу 4-5, відносно точки F:

,    (3.10)

звідки:

.    (3.11)

Рівняння рівноваги ланок групи матиме вигляд:

.    (3.12)

На основі такого рівняння можна побудувати план сил групи 4-5. Для побудови плану приймаємо масштаб сил:

,    (3.13)

де  ― відрізок на кресленні, що зображує силу корисного опору. Використовуючи масштабний коефіцієнт переводимо значення всіх  сил у відповідні величини для побудови креслення:

,   (3.14)

де ― відрізки на кресленні, що зоображають відповідні сили та реакції.

Будуємо замкнутий многокутник сил відповідно векторному рівнянню. Починаємо побудову силового многокутника з  , далі відкладаємо послідовно вектори відомих нам сил і наприкінці проводимо прямі по напрямку реакцій і  до точки їх перетину. Отримані відрізки відповідатимуть реакціям  і . Знайшовши  і  , знаходимо повну величину реакції  (на кресленні використовуючи правило паралелограма додавання сил з’єднуємо початок вектора з кінцем ).

Вона буде рівна:   .     (3.15)

Числові значення реакцій при прийнятому масштабі:

,   (3.16)

де  ― відрізки на кресленні, що зоображають реакції  та .

Переходимо до групи ланок 2-3. Прикладаємо відповідні сили: сили інерції Ф3 та Ф2, сили тяжіння G3 та G2, моменти інерції МФ3 та МФ2 ланок 3 і 2. Дію ланки 4 механізму замінюємо реакцією . Відкинуті зв’язки замінюємо реакціями:  - сила реакції стояка 0 на 3-у ланку; R21 - сила реакції 1- ої ланки на ланку 2. Розкладаємо реакції , на нормальні  і  та тангенціальні  і  складові, як наслідок отримуємо:

.     (3.17)

Складемо рівняння рівноваги моментів всіх сил, що діють на ланку 3, відносно точки B:

, (3.18)

де  ― плечі дії відповідних сил відносно точки В, які знаходимо з креслення;

звідки:

. (3.19)

Складемо рівняння рівноваги моментів всіх сил, що діють на ланку 2, відносно точки В:

,   (3.20)

де  ― плечі дії відповідних сил відносно точки В, які знаходимо з креслення;

звідки:

.  (3.21)

Напишемо рівняння рівноваги групи 2-3:

.  (3.22)

На основі такого рівняння можна побудувати план сил групи. Для побудови плану приймаємо масштаб сил:

,    (3.23)

де  ― відрізок на кресленні, що зображує реакцію .

Будуємо замкнутий многокутник сил відповідно векторному рівнянню. Числові значення довжин відрізків, що зображають відповідні реакції при прийнятому масштабі:

,   (3.24)

де ― відрізки на кресленні, що зоображають відповідні сили та реакції.

Будуємо замкнутий многокутник сил відповідно векторному рівнянню. Починаємо побудову силового многокутника з  , далі відкладаємо послідовно вектори відомих нам сил і наприкінці проводимо прямі по напрямку реакцій і  до точки їх перетину. Отримані відрізки відповідатимуть реакціям  і . Знайшовши  і  , знаходимо повну величину реакції  (на кресленні використовуючи правило паралелограма додавання сил з’єднуємо початок вектора  з кінцем ).

Вона буде рівна:   .     (3.25)

Аналогічно пророблюємо зі складовими реакції .Вона буде рівна:

.     (3.26)

Для того, щоб знайти реакцію шарніра В складаємо рівняння рівноваги для ланки 3:

,    (3.27)

тобто на плані сил зєднавши кінець вектора  з початком  отримаємо вектор, що зображає реакцію .

Числові значення реакцій при прийнятому масштабі:

,   (3.28)

де  ― відрізки на кресленні, що зоображають реакції  відповідно.

Далі проводимо силовий аналіз кривошипа 1 та визначення зрівноважуючої сили. Для того, щоб забезпечити стан рівноваги кривошипа, прикладаємо в точці  поки що невідому зрівноважену силу, направляючи її перпендикулярно до кривошипа в довільну сторону. Прикладаємо також до точки  силу . В шарнірі  буде діяти реакція , яку визначимо, накресливши многокутник сил.

Щоб визначити величину зрівноваженої сили, складаємо рівняння моментів всіх сил відносно шарніра :

,    (3.29)

звідки:    .   (3.30)

Рівняння рівноваги ланки:

.      (3.31)

Побудувавши многокутник сил в масштабі  визначаємо :

,    (3.32)

де  ― відрізок на кресленні, що зоображає реакцію .

Таблиця 6.

Реакції в кінематичних парах  механізму в положенні 4.

Положення

Рзр

4

5450,33

44115,939

19483,62

62722,17

62615,5

34236,2

52217,74

3.3. Знаходження зрівноважувальної сили по методу

проф. М. Є. Жуковського

Будуємо план швидкостей для 4-го положення.. На даний план швидкостей прикладаємо усі відомі сили в однойменні точки (без масштабу), які діють на ланки механізму,повертаючи їх за напрямком стрілки годинника на кут 90°.

План швидкостей з прикладеними силами розглядаємо як жорсткий важіль, що зрівноважується моментом сили Fзр. Моменти пар сил  і замінюємо парою сил  та  і  та , що прикладені в точках А та В і D та C зі збереженням напрямку моменту:

.   (3.33)

Складаємо рівняння моментів усіх сил відносно полюса плану, беручи плечі сил з креслення в мм

,  (3.34)

звідки:

. (3.35)

Розбіжність результатів визначення зрівноваженої сили методом проф. М. Є. Жуковського і методом планів сил складає:

.   (3.35)

Допустиме відхилення .


Розділ 4

Синтез кулачкового механізму

Кулачковим називається механізм, до складу якого входить кулачок. Основна задача синтезу кулачкових механізмів заключається у визначенні основних розмірів і профілю кулачка по заданих кінематичних параметрах. В даному випадку розв’язок поставленої задачі виконуємо графічним способом.

4.1. Побудова кінематичних діаграм руху штовхача

В нашому випадку вихідною ланкою є коромисло для якого заданий графік зміни аналога прискорення залежно від кута повороту кулачка.

За визначеними даними перш за все побудуємо цей графік і знайдемо відповідні масштаби побудови. Для цього:

  1.  Переводимо фазові кути з градусної міри в радіанну:

,    (4.1)

,    (4.2)

.    (4.3)

  1.  Визначаємо фазовий робочий кут:

.  (4.4)

  1.  Переведемо фазові кути за допомогою масштабу у мм. Для цього вибираємо масштаб побудови фазових кутів:

,    (4.5)

де  ― відрізок на кресленні, що зображує фазовий робочий кут.

,    (4.6)

,    (4.7)

,    (4.8)


де    ― відрізки на кресленні, що зображують відповідні фазові кути.

При побудові даного графіка його висоту приймаємо рівною 70 мм і враховуємо залежність . Далі методом графічного інтегрування будуємо діаграми залежності шидкостей та переміщень залежно від кута повороту кулачка. Для цього ділимо задану криву на інтервали ― точки 1, 2, 3, 4,…на осі абцис і проводимо вертикальні прямі через ці точки. Проводимо полюсну відстань ОР1 , що рівна 45мм. Ординати середин кожного інтервалу 1с, 2с, 3с, … проектуємо на вісь ординат і отримані точки з’єднуємо з полюсом Р1 . Над діаграмою прискорення будуємо нову систему координат. Ділимо вісь абцис на такі ж інтервали, як на попередньому графіку. З початку нової системи координат 0 проводимо у першому інтервалі лінію паралельно променю Р1a; з кінця даного відрізка у другому інтервалі відрізок паралельний Р1a;….з кінця відрізка у третьому інтервалі відрізок паралельний променю Р1b; з кінця відрізка у дев’ятому інтервалі відрізок паралельний променю Р10 і т.д. Як наслідок отримуємо графік зміни кутової швидкості коромисла залежно від кута повороту кулачка.

Побудову графіка залежності кута переміщення коромисла від кута повороту кулачка здійснюємо аналогічно побудові попередньго графіка тільки отримані відрізки на інтервалах 0-1, 1-2, 2-3, …20-21 з’єднуємо плавною кривою.

З отриманих діаграм визначаємо масштаби кута переміщення, кутової швидкості та прискорення коромисла при цьому перевівши максимальний кут відхилення коромисла у радіанну міру:

 (4.9)

   4.10)

  (4.11)

 (4.12)

де  ― максимальний кут ходу коромисла;

― відстань від полюса до початку координат.

4.2. Знаходження мінімального радіуса кулачка.

Задачею динамічного синтезу в даному випадку є визначення мінімального радіуса-вектора r0 профіля кулачка, відстані d між центрами обертання кулачка і штовхача. Для знаходження центра обертання кулачка і радіуса основної шайби будуємо графік . З довільної точки С проводимо дугу, радіусом 150мм, рівним довжині коромисла lK  в масштабі . На цій дузі відмітимо т. В0 – початкове положення центра ролика коромисла. Від початкового положення коромисла СВ0 відкладаємо кут руху коромисла .

Шлях центра ролика В0В10 розмічаємо у відповідності з діаграмою переміщень . Для цього на продовженні прямої СВ0 відкладаємо відрізок СК0 , що рівний 189,44 мм, до якого в точці К0 встановлюємо перпендикуляр.

Відмітивши точку К10 перетину перпендикуляра з продовженням прямої  СВ10 , на відрізку К0K10 відкладаємо відрізки К0K1, К0K2,…, К0K10…, К0K20 (оскільки фазовий кут опускання рівний фазовому куту піднімання то точки К1K19, К2K18,… К10K11 співпадають то на кресленні точки K11, K18, K19,  позначаємо) які відповідають тангенсам кутів коливання коромисла і визначаються з діаграми  по формулах:

,     (4.13)

,      (4.14)

,     (4.15)

де  ― відповідний відрізок К0 Кі на на графіку .

Розміри відрізків DKi подані в таблиці 7.

Таблиця 7.

Розміри відрізків DKi   в (мм).

К0K1

К0K2

К0K3

К0K4

К0K5

К0K6

К0K7

К0K8

К0K9

К0K10

2,25

8,82

19,77

35,11

50,17

62,49

72,08

78,87

82,97

84,34

Промені СK1, СK2,…, СK18 являють собою як би миттєві положення коромисла при його переміщенні у відповідності із заданим законом руху, точки перетину цих променів з дугою В0В10 визначають положення центра ролика.

На променях СK1, СK2,…, СK20  від точок перетину їх з дугою В0В10 відкладаємо відрізки В1 z1 ,Ві zi , В20 i20, що зображають відповідні значення величини аналоги кутових швидкостей в масштабі . Величину цих відрізків в міліметрах визначаємо по формулі :

Ві zi =     (4.16)

де  ― довжина коромисла;

- масштаб довжин креслення.

Числове значення відрізків Ві zi   в мм заносимо в таблицю 8.

Таблиця 8.

В0 z0

В21 z21

В10 z10

В11 z11

В1 z1≡ В20 z20

В2 z2≡ В19 z19

В3 z3≡ В18 z18

В4 z4≡ В17 z17

В5 z5≡ В16 z16

В6 z6≡ В15 z15

В7 z7≡ В14 z14

В8 z8≡ В13 z13

В9 z9≡ В12 z12

0

31.1704

62.3408

93.5113

116.8890

97.4075

77.9261

58.4446

38.9630

19.4815

З’єднавши послідовно лінією кінцеві точки відрізків zi плавною лінією, отримаємо геометричне місце кінців відрізків zi .

Через точки відрізків zi проведемо прямі під мінімальним кутом передачі  до даних відрізків. Область центра обертання кулачка буде заштрихований участок, що є спільним для областей можливих центрів обертання кулачка всіх положень коромисла.

Так як кулачковий механізм повинен бути мінімального радіуса, то центр обертання кулачка вибираємо нижче точки О’ на 5% довжини відрізка О’В0  у заштрихованій області. Довжина мінімального радіусатеоретичного профілю кулачка буде рівна відрізку ОВ0 у відповідному масштабі:

м    (4.16)

Відстань між центрами обертання кулачка і коромисла :

  (4.17)

4.3. Побудова профілю кулачка.

Будуємо трикутник ОВ0С зі сторонами l0, lk ,r0, в масштабі . Радіусом, що рівний CB0, проводимо дугу B0B10, що стягує кут . Цю дугу ділимо на частини, пропорційні ординатам діаграми і позначаємо точки В1, В2,… В20, В21. В сторону протилежну обертанню кулачка від ОС відкладаємо кути  і проводимо дугу радіуса ОВ0 (або ОВ21). З точки О радіусами ОВ1, ОВ2,…, ОВ20  проводимо концентричні кола.

Крайні дуги що стягують фазові кути ділимо на частини, у відповідності з поділом кутів на графіках. Отримуємо точки С1 , С2 , С3 ,…С20 . З кожної цієї точки радіусами, рівним дожині СВ0 робимо засічки на відповідних колах з радіусами ОВ1, ОВ2,…, ОВ20. Отримуємо точки 1, 2, 3,…,20. Отримані точки з’єднуємо плавною кривою, одержимо теоретичний профіль кулачка.

Практичний профіль кулачка креслимо як лінію, що огинає сімейство кіл і які проведені з центрів які знаходяться на теоретичному профілі з радіусом, що рівний радіусу ролика:

,    (4.18)

де  ― мінімальний радіус вгину кривої теоретичного профілю кулачка.

Вибираємо радіус ролика на кресленні в певному масштабі рівним .

Знаходимо натуральну величину мінімального  і максимального радіусу  практичного профілю кулачка:

,   (4.19)

  (4.20)

де  ― відрізок на кресленні, що визначає мінімальний радіус практичного профілю кулачка;

― відрізок на кресленні, що визначає максимальний радіус практичного профілю кулачка;

Література

  1.  Прикладна механіка і основи конструювання машин. Конспект лекцій для студентів денної та заочної форм навчання./О.О.Налобіна, М.П.Ярошевич ― Луцьк: ЛДТУ,2003. – 152с.
  2.  Навчально-методичний посібник і завдання на курсовий проект для студентів спеціальності 6.092500 з “Прикладної механіки і основ конструювання”./О.О.Налобіна, М.П.Ярошевич ― Луцьк: ЛДТУ,2003. – 132с.
  3.  Курсове проектування з теорії механізмів та машин: учбовий посібник Є.І.Крижанівський, Б.Д.Малько та ін. ― Івано-Франківськ: 1996. 357 с.
  4.  Теорія механізмів та машин: Посібник для вузів. 4-те вид., перероб. і доп.― М.:Наука.1988.―640с.
  5.  Теорія механізмів і машин. Є.І.Крижанівський. Івано-Франківськ: 1996. 407с.


Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

17

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

18

Змн.

Арк.

№ докум.

ідпис

Дата

Арк.

19

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

20

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

21

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

22

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

23

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

24

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

25

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

26

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

27

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

28

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

29

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

30

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

31

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

32

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

33

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

34

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70765. Прошивка документов 102.5 KB
  Цель работы: получить навыки по прошивке документов формата А4 Задание: в соответствии с вариантом задания подготовить журналы конфиденциальных документов для прошивки и последующего переведения на режим архивного хранения.
70766. Изучение законов равномерного движения 122 KB
  В классической механики движение тела материальной точки однозначно описывается заданием радиуса-вектора проведенный из некоторой точки О принятой за начало. Производная радиуса-вектора по времени есть по определению скорость тела: Быстрота изменения вектора скорости которая...
70770. РАБОТА С СУБД ACCESS 2000. СОЗДАНИЕ ПРОСТЕЙШЕЙ БАЗЫ ДАННЫХ МАЛОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 566.5 KB
  Требуется создать БД предприятия, занимающегося мелкооптовыми поставками товара. Специализация МП определяется типом товара. В качестве возможных вариантов специализации предлагаются: продукты питания; бытовая техника; компьютеры и комплектующие; строительные материалы...
70771. Создание запросов. Запрос с параметрами 44.5 KB
  Именно для этого служат запросы. Запрос это временная таблица. Это значит что данные в них не хранятся постоянно а только временно вызываются из таблиц по заранее заданному шаблону в момент активизации запроса.
70772. Исследование нелинейных цепей постоянного тока 293.5 KB
  В одной системе координат построить вольт–амперные характеристики нелинейных элементов и результирующие расчётные ВАХ цепи при последовательном параллельном и смешанном соединениях элементов. Результаты измерений Таблица № 1 Снятие ВАХ нелинейных элементов Rn1 и Rn2.