Синтез кулачкового механизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание рабочего процесса

1.1 Синтез механизмов

1.2 Таблица сравнения прототипов

1.3 Выводы

2. Геометрический анализ механизма

2.1 Задача геометрического анализа

3. Кинематический анализ механизма

3.1 Выводы

3.2 Таблица сравнений

4. Графоаналитический способ

4.1 План скоростей

4.2 План ускорений

4.3 Крайнее положение для q=90

4.4 План скоростей для крайнего положения 1

4.5 План ускорений для крайнего положения 1

4.6 Крайнее положение для q =270

4.7 План скоростей для крайнего положения 2

4.8 План ускорений для крайнего положения 2

5. Кинетостатический расчёт

5.1 Силы тяжести

5.2 Силы инерции и моменты сил инерций

5.3 Расчёт кривошипа

5.4 Кинетостатический расчёт с учётом трения

6. Динамическое исследование

6.1 Определение мощности двигателя

6.2 Определение приведённого момента инерции

6.3 Сравнительная таблица

6.4 Синтез кулачкового механизма

Выводы по курсовому проекту

Список литературы

1.Описание рабочего процесса

механизм кривошип двигатель кинетостатический ускорение инерция

Поршневой компрессор предназначен для сжатия воздуха и приводится в движение электродвигателем. Движение от электродвигателя предается кривошипу через планетарный редуктор и зубчатую передачу. Далее через систему звеньев происходит преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное. Изменение давления в цилиндре при движении поршня характеризуется индикаторной диаграммой. Всасывание воздуха в цилиндр происходит через впускные клапана. При движении поршня справа налево открываются 4 и 1 клапана. Через 4 клапан происходит всасывание, далее нагнетание и через 1 клапан происходит выпуск. При достижении поршнем крайнего левого положения, клапана 1 и 4 закрываются и открываются 3 и 2. Процесс повторяется (3- впускной, 2 - выпускной).

1.1 Синтез механизмов

H=0.2 м

Kv=1

Синтез:

Hmax=2l1

l1=

ц=arcsin()=14.5o

Для того чтобы подобрать размеры механизма начертим его в крайних положениях



AO1=0.075 м

АВ=0,35 м

АС=0,35 м

СD=0.8 м

a=0.13 м

b= 0.3м

1.2 Таблица сравнения прототипов

Прототипы	Н	kV	K1	K2	Габариты
1	0.2	1	1,03	1,03	0,6 х 0,2
2	0.2	1	1,15	1.15	0,2 х 0,5
3	0.2	1	2,12	ВВВ 1,45	0.5 х 0.3
				ВВП 1.01

Н - ход рабочего звена;

kV - коэффициент изменения скорости;

К1 -характеризует внешние условия передачи сил в механизме;K1=Xd'/l1

К2 = 1 / cos(б).

1.3 Выводы

Вывод: из таблице сравнений видно, что под выбранные критерии подходит второй прототип. У третьего слишком большой коэф. К1(должен быть меньше 1,5); у первого не удовлетворяют габаритные размеры.

План 12 положений выбранного механизма.

Структурный анализ.

Граф механизма.

Степень подвижности механизма.

Граф структуры механизма.

2. Геометрический анализ механизма

2.1 Задача геометрического анализа

Целью геометрического анализа является определение функций положения механизма, т. е. зависимостей выходных параметров (координат некоторых точек, углов поворота звеньев) от входных обобщенных координат механизма. Определение этих зависимостей составляет прямую задачу геометрического анализа. Обратная задача: определение значения входных параметров по заданным выходным.

м

м

м

м

м

Группа ВВВ

(1)

Возведем уравнения (1) в квадрат и сложим.

подставим в (1)

Группа ПВП.

3. Кинематический анализ механизма

Определим первые производные

Продифференцируем (1) по q:

(3)

Дифференцируем (2) по q:

(4)



Определим вторые производные

Продифференцируем (3) по q;

Продифференцируем (4) по q:

3.1 Выводы

В результате геометрического и кинематического анализов прототипа были определены координаты всех точек механизма, все углы между звеньями, а также построены необходимые графики.

3.2 Таблица сравнений для (q=60°)

	АналитическийСпособ	Графоаналитическийспособ
f2	98.479	98.47
f3	155.723	155.72
u	0.19	0.19
xd	0.208	0.208
щ2	-11.832	-11.83
щ3	-14.798	-14.8
V43	1.267	1.268
Vd	3.081	3.085
е2	-87.553	-87.33
е3	936.722	936.93
W43	-21.717	-21.2
Wd	-153.895	-154

4. Графоаналитический способ

w=40 1/c

4.1 План скоростей(q=60?)

VA = l1·w1 = 0.075·40=3 м/с

Масштабный коэффициент

kV = 3/30=0,1 м/с2 / мм

Из плана скоростей определяем:

VB = kV·22.2 = 2.22 м/с

VBA = kV·35.49 = 3.549 м/с

w3 = VB / l3 = 2.22/0.15=14.8 1/с

w2 = VBA / l2 = 3.549/0.3= 11.831/с

Определяем VD3 из подобия

pd3=pb · u/l3=22.2·0.19/0.15=28.12 мм

V43 = kV·12.68 =1.268 м/с

VD5 = kV·30.85= 3.085м/с

4.2 План ускорений(q=60?)

1) WA n= l1·w12=0,075·402=120 м/с2

kW = 120/60 = 2 м/с2 / мм

WBAn = l2·w22 = 0.3·11.8312 = 41.992 м/с2 =20.996 мм

WBn = l3·w32 = 0,15·14.8= 32.837 м/с2 = 16.423 мм

WBAф = kW·13.1= 26.2м/с2

WBф = kW·70.27 = 140.54м/с2

е2 = WBAф / l2= 26.2/0.3= 87.333 1/c2

е3 = WBф / l3= 140.54/0.15 =936.933 1/c2

находим WD3 из подобия

pd3 = pb · u / l3 = 72.16·0.19/0.15 = 91.4 мм

Wcor = 2·w3·V43 = 2·14.8·1.26= 18.64 м/с2

W43 = kW ·10.97 = 21.94м/с2

WD = kW ·77.19 = 154.38м/с2

4.3 Крайнее положение (q=90°)

4.4 План скоростей для крайнего положения 1

VD = 0; V4/3=0; щ3 = 0;щ2 = VBA/l2 = 3/ 0.3= 10 1/c2

4.5 План ускорений для крайнего положения 1

WBAn = l2·w22 = 0.3·102 = 30 м/с2 =15 мм

Pd3 = pb·u / l3 = 86.63·40/30= 115.507мм=57.753 м/с2

4.6 Крайнее положение (q=270?)

4.7 План скоростей для крайнего положения 2

VD = 0; V4/3=0; щ3 = 0;щ2 = VBA/l2 = 3/ 0.3= 10 1/c2

4.8 План ускорений для крайнего положения 2

WBAn = l2·w22 = 0.3·102 = 30 м/с2 =15 мм

Pd3 = pb·u / l3 = 47.92·40/30= 63.893мм=31.947 м/с2

5. Динамика

F2p=987.687

F2m=986.557

И2p=171.379°

И2m=179.001°

m2p=2.058 кг

m2m=2.055 кг

5.1 Определим мощность двигателя

N=14270 Вт

nдв = 1500 об/мин

Приведенный момент инерции

i=3.927

5.2 Кинетическая энергия механизма

T = ? Ip wd2 + ? Ipm w12 + ? I1 w12 + ? I2 w22 + ? m2 Vs22 + ? I3 w32 +

+ ? m3 Vs32 + ? m4 VD2 + ? m5 VD2 = ? w12 I(q)

Момент инерции

I0=3.29

MC0=-274.28

5.3 Сравнительная таблица

	Исходный вариант	Маховик на вал машины J=2.5 R = 0.488 м	Маховик на вал машины J=40 R=0.439м
д	8%	1%	1%
Перекладка зазоров	нет	есть	есть
Разбег	Колебательный	апериодический	апериодический

Циклограмма

00 900 2700 3600

Угол поворота кривошипа
Рычажный механизм	П	сжатие, нагнетание	Расширение и всасывание	сжатие, нагнетание
	Л	расширение, всасывание	сжатие, нагнетание	расширение всасывание
Кулачковый механизм		подъем	выстой	опускание

90° 160° 200° 270°

5.4 Синтез кулачкового механизма

Выводы по курсовому проекту

В результате выполнения курсового проекта была спроектирован двухцилиндровый поршневой компрессор. Были исследованы три прототипа. По результатам геометрического и кинематического анализов был выбран один из прототипов, и для него проведены силовой и динамический анализы.

Список литературы

Г.Н. Петров, А.Н. Евграфов - «Теория механизмов и машин» Конспект лекций.

М.З. Коловский, А.Н. Евграфов, Ю.А. Семёнов, А.В. Слоущ - «Теория механизмов и машин: учебное пособие для студентов высших учебных заведений».

В.А.Павлова - Пояснительная записка к курсовой работе на тему « Кинематический и силовой анализ рычажных механизмов».

Размещено на Allbest.ru