Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Соглашение об использовании
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных заведениях. Ó РосБизнесКонсалтинг МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова» Кафедра «Ремонт машин» по предмету «Теория машин и механизмов» Выполнил студент второго курса специальности «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК» шифр ТУ – 04 – 30 Борисов Г. В. Научный руководитель: Уржумцев И.П. Пермь 2005г.
Задание ………………………………………………………………..……….3
1. Синтез, структурное и кинематическое исследование
рычажного механизма двигателя …………......................................................................4
1.1 .Проектирование кривошипно-ползунного механизма...........................5 1.2. Структурное исследование рычажного механизма............................5 1.3. Построение схемы механизма...............................................................5 1.4. Построение планов скоростей механизма........................................5 1.5. Построение планов ускорений механизма..........................................7 1.6. Построение годографа скорости центра масс кулисы 3 и кинематических диаграмм точки В пуансона 5............................................................………….9 2. Силовой расчет рычажного механизма........................................... .11
2.1. Определение сил сопротивления пуансона 5... .....................….11 2.2. Определение сил тяжести и инерции звеньев. .........................11 2.3. Определение реакции в кинематических парах ............................12 2.4. Силовой расчет входного звена ......................................................13 2.5. Определение уравновешивающей силы по методу Н.Е. Жуковского......................................................................................................…...13 3. Расчет маховика ....................................................................................14
3.1. Построение диаграмм моментов и работ движущих сил, сил полезного сопротивления, приращения кинетической энергии машины .....................................................................................................................14 3.2. Построение диаграмм кинетической энергии приведенного момента инерции звеньев механизма и энергомасс. Определение момента инерции маховика..........................................…..................................................16 Список литературы.....................................................................................18
задание Таблица 1.' Исходные данные для проектирования и исследования механизма Наименование параметра Обозначение параметра Величина Единица измерения Коэффициента изменения средней скорости кулисы 3 Kv
1,22
____
Частота вращения кривошипа ОА n1
130
об/мин
Расстояние между осями О1
О3
О
1
О
3
1,08
м
Расстояние от оси пуансона до оси точки О3
-
0,48
м
Максимальная сила сопротивления пуансона Р
730
Н
Масса кривошипа О1
А m1
3
кг
Масса кулисы 3 m3
15
кг
Масса пуансона 5 m5
6
кг
Моменты инерции кулисы 3 IS3
1,62
кг-м2
Моменты инерции кривошипа О1
А относительно О1
IO1
0,03
кг-м2
Коэффициент неравномерности движения δ
1/18
За начало отсчета в построениях и расчетах принимаем положение механизма при котором пуансон 5 находится в начальном положении, а кривошип ОА перпендикулярен кулисе 3. Центры масс звеньев 1 и 3 находятся в точках S1
и S3
. Координата центра масс звена 3 находится из условия О3
S
3
=
Так как массы звеньев 2 и 4 в десятки раз меньше массы звена 3, то в силовом и динамическом расчетах ими пренебрегаем. Приведенный момент сил полезного сопротивления произвести с учетом сил тяжести звеньев 3 и 5.
1.1. Проектирование кривошипно-ползунного механизма
Определяем длины кривошипа ОА Угол между крайними положениями кулисы 3 находим по формуле: Длину кулисы 3 находим по построению. 1.2. Структурное исследование рычажного механизма
Для определения степеней свободы плоских механизмов применяем формулу П. Л. Чебышева: Для нашего механизма имеем: Произведем разбиение механизма на простейшие структурные формы. Произведем расчленение механизма на группы Асура. Механизм состоит из: - одной группы Ассура II класса, 2-го вида (звенья 4-5); - одной группы Ассура II класса, 3-го вида (звенья 2-3); - одного механизма I класса состоящего из входного звена 1 и стойки 6. Построение проводим в масштабе длин
Вычерчиваем кинематическую схему механизма. Для построения 12 положений звеньев механизма разделив траекторию описываемую точкой А кривошипа ОА на 12 частей. Из точки О3
проводим линии длиной равной длине звена 3 через отмеченные на окружности точек А0
, А1
, ...
А11
, затем намечаем линию движения пуансона 5 точки В0
B1
, B2
...В11
. 1.4. Построение планов скоростей механизма
Планом скоростей механизма называют чертеж, на котором изображены в виде отрезков векторы, равные по модулю и по направлению скоростям различных точек звеньев механизма в данный момент Определим скорость точки А звена ОА: где Построение плана скоростей начинаем от входного звена, т. е. кривошипа ОА. Из точки р, откладываем в направлении вращения кривошипа ОА вектор скорости точки А: ра=85,2 мм. Масштаб плана скоростей находим по формуле:
Построение плана скоростей группы Ассура II класса 3-го вида (звенья 2 и 3) производим по уравнению: VA
3
O
3
= VA
2
+ VA
2
A
3
VA
2 - скорость точки А звена 2 во вращательное движении относительно точки О направлена параллельно оси звона ОАVA
2
= 0; \/A
2
A
3
- скорость точки А кулисы 3, направлена вдоль оси О3
А. Из точки а проводим линию, параллельную оси звена О3
А, а из полюса р плана скоростей - линию, перпендикулярную ocи O3
A. Точка а3
пересечения этих линий дает конец вектора искомой скорости VA
3
. Скорости центра тяжести кулисы S3
и звена 4 определяем по правилу подобия. Найденные точки S3
и 4 соединяем с полюсом р. Построение плана скоростей группы Ассура II класса 2-го вида (звенья 4 и 5) производим по уравнению: VB
= V4
+V4
B
, где VB
- скорость точки В пуансона 5. V4
- скорость точки 4 расположенной на звене 3 во вращательном движении относительно точки О3
направлена параллельно оси звена О3
А; V4
B
- скорость звена 4В, направлена перпендикулярно оси 4В. Из точки 4 проводим линию, перпендикулярно оси звена 4В, а из полюса р плана скоростей - линию, перпендикулярную оси 4В. Точка b пересечения этих линий дает конец вектора искомой скорости VB
. Истинное значение скорости каждой точки находим по формулам:
Определяем угловую скорость кулисы АО3
для 12 положений по формуле и сводим полученные данные в таблицу 2.
Таблица 2
и угловых скоростей шатунов в рад/с Параметр Номер положения механизма 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 VB
=VS5
0,58 1,09 1,19 0,81 0 0,31 0,66 0,85 0,88 0,76 0,45 0 VB
а4
0,08 0,07 0,03 0,09 0 0,05 0,07 0,04 0,02 0,07 0,06 0 v
ОА
1,2 2,09 2,26 1,62 0 0,69 1,63 2,18 2,28 1,91 1,11 0 VS3
0,79 1,46 1,6 1,1 0 0,4 0,88 1,15 1,19 1,02 0,63 0 V3
2а3
1,97 0,97 0,42 1,63 2,3 2,19 1,62 0,71 0,31 1,28 2,01 2,3
0,498 0,436 0,187 0,56 0 0,311 0,436 0,249 0,124 0,436 0,373 0
1,22 2,26 2,47 1,7 0 0,62 1,37 1,76 1,83 1,57 0,96 0 1.5. Построение планов ускорений механизма
Планом ускорений механизма называют чертеж, на котором изображены в виде отрезков векторы, равные по модулю и по направлению ускорениям различных точек звеньев механизма в данный момент, называют планом ускорений механизма. Построение плана ускорений по следующей схеме: Так как кривошип ОА вращается с постоянной угловой скоростью, то точка А звена ОА будет иметь только нормальное ускорение, величина которого равна
Определяем масштаб плана ускорений
где Из произвольной точки п — полюса плана ускорений проводим вектор па параллельно звену ОА от точки А к точке О. Построение плана скоростей ускорений группы Ассура II класса 3-го вида (2-3 звено) проводим согласно уравнений: кулисы 3 относительно камня А2
; вращательном движении относительно точки О3
; Для определения направления кариолисова ускорения необходимо вектор относительной скорости Va
3
a
2
повернуть на 90° в направлении угловой скорости кулисы 3. Найдем величины ускорений
Построение плана ускорений группы Ассура II класса 2-го вида ( звено 4-5) проводим согласно уравнению: где ав
— ускорение точки В, направлено вдоль оси АБ; аВА
- нормальное ускорение точки В при вращении его вокруг точки А, направлено вдоль оси звена АВ от точки В к точке А. Из точки 4 вектора 1.6. Построение годографа скорости центра масс кулисы 3 и кинематических диаграмм точки В пуансона 5 Для построения годографа скорости переносим векторы pS3
параллельно самим себе своими началами в одну точку p
, называемую полюсом. Соединяем концы векторов плавной кривой. Для построения диаграммы перемещения точки В пуансона откладываем по оси абсцисс отрезок длиной 288 мм, изображающий период Т одного оборота кривошипа, и делим его на 12 равных частей. От точек 1, 2... ...11 схемы положений механизма откладываем ординаты 1—1, 2—2..., 11—11, соответственно равные расстояниям В0
—В1
, В0
—В2
... В0
— В12
,-проходимые точкой В от начала отсчета. Вычисляем масштабы диаграммы перемещения:
Диаграмма скорости точки В строится графическим дифференцированием графика перемещения по методу хорд. Криволинейные yучастки графика перемещения точки В заменяем прямыми 0—1, 1—2...
11 – 12. Диаграмма ускорения точки В строится графическиm дифференцированием диаграммы скоростей. Все построения аналогичны ранее описанным при графическом дифференцировании диаграммы перемещения. Масштаб диаграммы ускорения равен: 2. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
2.1. Определение сил сопротивления пуансона 5
На листе 2 построен план механизма для 4-го положения в масштабе 0,002 м/мм. В данном положении механизм совершает рабочий ход. Сила сопротивления пуансона 5 равна 0,48 от Рmax
= 350,4 Н. 2.2. Определение сил тяжести и инерции звеньев
Произведем подсчет угловых скоростей и угловых ускорений звеньев механизма для седьмого положения: Определение сил тяжести звеньев:
Определим силы инерции звеньев: Производим замену силы инерции Fu
3
и момента от пары сил инерции Ми2
кулисы 3 одной результирующей силой Fu
3
, равной Fu
3
, по величине и направлению, но приложенной в точке Т3
звена 5. Для этого вычисляем плечо Н.
2.3. Определение реакции в кинематических парах
Приложим к этим звеньям все известные силы. Действие звена 4 и стойки 6 заменяем неизвестными F4
s и RG
6
. Реакции F45
и RG
6
определим построением силового многоугольника, решая векторное уравнение равновесия звеньев 4, 5: G5
+Rn6
+Fui
+F45
+P
= Q
По построению получаем: Определяем реакцию R3
4 во внутренней паре со стороны звена 4 на кулису 3: Вторым этапом будет определение реакций в звеньях 3, 2 и стойки 6. Приложим к этим звеньям все известные силы. Действие звена 2 и стойки 6 заменяем неизвестными F23
и RG
6
. Вначале определяем величину реакции F23
из суммы моментов всех сил, действующих на звено 3 относительно точки Оз: откуда: Реакцию RG
6
определим построением силового многоугольника, решая векторное уравнение равновесия звеньев 2, 3 и 6: По построению получаем: Прикладываем к звену 1 в точке А силу R12
, а также пока еще не известную уравновешивающую силу Fy
, направив ее предварительно в произвольную сторону перпендикулярно кривошипу ОА Вначале из уравнения моментов всех сил относительно точки О определяем Fy
. откуда В шарнире О со стороны стойки 6 на звено 1 действует реакция R6
-i, которую определяем построением многоугольника сил согласно векторному уравнению: 2.5. Определение уравновешивающей силы по методу Н.Е.
Строим для выбранного положения в произвольном масштабе повернутый на 90° план скоростей. В одноименные точки плана переносим все внешние силы (без масштаба), действующие на звенья механизма. Составляем уравнение моментов всех сил относительно полюса р
плана скоростей, беря плечи сил по чертежу в мм. Расхождение результатов определения уравновешивающей методом Жуковского и методом планов сил равно: 3.1. Построение диаграмм моментов и работ движущих сил, сил полезного сопротивления, приращения кинетической энергии машины
Определим приведенный момент сил сопротивления, для всех положений механизма
где Р5
— силы сопротивления пуансона 5 определяем по диаграмме приведенной в силовом расчете в зависимости от пути и мах силы сопротивления; G - силы тяжести звеньев 3 и 5 Угол а и си на такте холостого хода равны 180°, а на рабочем ходу равны 0°. Таблица 3 Расчетная таблица определения приведенного момента сил сопротивления № положения Сила сопротивления Р3
/Рмах Сила сопротивления Р5
, Н
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0,58 7,6 0,79 10,98 2 0 0 1,09 3,7 1,46 20,46 3 1 730 1,19 1,6 1,6 86,27 4 0,48 350,4 0,81 6,4 1,1 36,17 5 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0,31 171,5 0,4 -5,62 7 0 0 0,66 173,7 0,88 -12,31 8 0 0 0,85 177,2 1,15 -16,1 9 0 0 0,88 178,8 1,19 -16,67 10 0 0 0,76 175 1,02 -14,28 11 0 0 0,45 171,2 0,63 -8,68 Точки пересечения этих перпендикуляров с диаграммой проецируем на ось ординат и соединяем найденные точки 1', 2'... 6' и т. д. с полюсом р
(точки 1', 2 , 3', 4', 5' слились в одну). Из начала координат диаграммы
где
Так как Для построения диаграммы приращения кинетической энергии машины
Кинетическая энергия механизма равна сумме кинетических энергий его звеньев, т. е. Т = Т1
+ Т3
+ Т5
| где Т1
= Приведенный момент инерции звеньев механизма вычисляем по формуле Значения кинетической энергии и приведенного момента инерции звеньев механизма Положение Т3
, Дж Т5
,Дж Т,Дж
0 0 0 5,56 0,06 1 7,13 1 13,69 0,142 2 15,09 3,56 24,21 0,261 3 21,9 4,25 31,71 0,342 4 14,5 1,97 22,03 0,238 5 0 0 5,56 0,06 6 3,31 0,29 9,16 0,099 7 8,12 1,31 14,99 0,162 8 11,13 2,17 18,86 0,204 9 11,64 2,32 19,52 0,211 10 9,65 1,73 16,94 0,183 11 5,47 0,61 11,64 0,126 Строим диаграмму приведенного момента инерции К диаграмме энергомасс
Определяем диаметр маховика, его массу и ширину.
1. Артоболевский И .И. Теория машин и механизмов. М.: Наука, 1975. 2. Безвесельный К.С. Вопросы и задачи по теории механизмов и машин. Киев: Вища школа, 1977. 3. Методические указания по изучению дисциплины и выполнению курсового проекта. Москва 1989г.
|