Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ

СООБЩЕНИЯ» (ДВГУПС)

Кафедра «Транспортно-технологические комплексы»

ИССЛЕДОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

Курсовая работа по Теории механизмов и машин

КР 23.05.03. СОП21ПСЖ

Студент Брагин В.А

Проверил Бочкарева С.Г.

Уссурийск 2021



Оглавление

Введение

1. Структурный анализ механизма

1.1 Структурная схема механизма

1.2 Звенья механизма

1.3 Кинематические пары

1.4 Группы Ассура

2. Кинематический анализ механизма

2.1 Определение скоростей точек звеньев и угловых скоростей звеньев

2.1.1 Определение угловой скорости кривошипа

2.1.2 Определение скорости точки А

2.1.3 Определение скорости точки В

2.1.4 Определение скорости точки D

2.1.5 Определение угловой скорости шатуна АВ

2.1.6 Определение угловой скорости коромысла ВC

2.1.7 Определение угловой скорости шатуна ВD

2.2 Определение ускорений точек звеньев и угловых ускорений звеньев

2.2.1 Определение ускорения точки А

2.2.2 Определение ускорения точки В

2.2.3 Определение ускорения точки D

2.2.4 Определение ускорения точки S1

2.2.5 Определение ускорения точки S2

2.2.6 Определение ускорения точки S3

2.2.7 Определение ускорения точки S4

2.2.8 Определение ускорения точки S5

2.2.9 Определение углового ускорения шатуна АВ

2.2.10 Определение углового ускорения коромысла ВC

2.2.11 Определение углового ускорения шатуна ВD

3. Силовой расчёт рычажного механизма

3.1 Исходные данные

3.2 Силовой расчет последней группы Ассура вида ВВП

3.2.1 Определение сил тяжести звеньев

3.2.2 Определение сил инерции

3.2.3 Определение момента инерции

3.2.4 Определим реакцию R34ф

3.2.5 Определим реакции R34n и N5

3.3 Силовой расчет предпоследней группы Ассура вида ВВВ

3.3.1 Определение сил тяжести звеньев

3.3.2 Определение сил инерции

3.3.3 Определение моментов инерции

3.3.4 Определим реакцию R12ф

3.3.5 Определим реакцию RСф

3.3.6 Определим реакции RCn и R12n

3.3.7 Определим уравновешивающий момент звена OA



Введение

механизм скорость звено рычажный

Развитие современной науки и техники неразрывно связанно с созданием новых машин, повышающих производительность и облегчающих труд людей, а также обеспечивающих средства исследования законов природы и жизни человека.

Целью создания машины является увеличением производительности и облегчения физического труда человека путем замены человека машиной. В некоторых случаях машина может заменять человека не только в физическом, но и в умственном труде. Так, например, счетно-решающие машины заменяют человека или помогают ему в проведении необходимых математических операций, информационные машины обрабатывают большое количество заложенных в них человеком сведений и дают ему требуемую информацию и т.д.

Созданные человеком машины могут управлять производственными и другими процессами по определенным, заранее составленным программам и обеспечивать процессы с оптимальными результатами.



1. Структурный анализ механизма

1.1 Структурная схема механизма

Рисунок 1.1 Схема механизма инерционного конвейера

1.2 Звенья механизма

Таблица 1.1

Звено ззвзвеназвена	Наименование	Подвижность	Число подвижных звеньев
1	Кривошип	Подвижное	n=5
2	Шатун	Подвижное
3	Коромысло	Подвижное
4	Шатун	Подвижное
5	Ползун	Подвижное
6	Стойка	Неподвижное

1.3 Кинематические пары

Таблица 1.2

№ п/п	Обозначение на структурной схеме	Соединяемые звенья	Вид	Тип кинематической пары	Индекс
				Характер соприкосновения	Степень подвижности
1	О	1,6	Вращат.	Низшая	Одноподвижная	BO (1,6)
2	А	1,2	Вращат.	Низшая	Одноподвижная	ВA(1,2)
3	В	2,3	Вращат.	Низшая	Одноподвижная	ВB(2,3)
4	В	3,4	Вращат.	Низшая	Одноподвижная	ВB(3,4)
5	D	4,5	Вращат.	Низшая	Одноподвижная	ВD(4,5)
6	D	5,6	Поступат.	Низшая	Одноподвижная	ВD(5,6)
7	С	3,6	Вращат.	Низшая	Одноподвижная	BC (3,6)

Определяем степень подвижности W кинематической цепи по формуле Чебышева

W = 3n - 2p₅ = 3 ? 5 - 2 ? 7 =1, (1.1)

где n=5 - число подвижных звеньев; p₅=7 - число кинематических пар 5-го класса.

Из соотношения (1.1) следует, что кинематическая цепь должна иметь одно входное звено - кривошип 1, чтобы движение всех остальных звеньев было бы определенным.

1.4 Группы Ассура

Рисунок 1.2

Механизм 1 класс, степень подвижности . (рис.1.2.)



Рисунок 1.3

Механизм 1 класс, степень подвижности . (рис.1.3.)

Рисунок 1.4

2 класс и 2 порядок, вид ВВП. Степень подвижности: . (рис.1.4)

Так как наивысший класс группы Ассура 2, то следовательно весь механизм имеет класс 2



2. Кинематический анализ механизма

2.1 Определение скоростей точек звеньев и угловых скоростей звеньев

Построим кинематическую схему механизма в масштабе .

2.1.1 Определение угловой скорости кривошипа

.

2.1.2 Определение скорости точки А

.

Вектор скорости перпендикулярен кривошипу ОА.

Выбираем масштаб плана скоростей

.

Из полюса плана скоростей P_V откладываем данный отрезок перпендикулярно ОА в направлении угловой скорости

2.1.3 Определение скорости точки В

Запишем векторное уравнение:

Направления векторов скоростей:

=0,

Из конца вектора (точка а) проводим направление вектора . Из полюса (точка p_V) проводим направление вектора. На пересечении двух проведённых направлений получим точку b. Измеряя длины полученных отрезков и умножая их на масштаб , получим значения скоростей:

2.1.4 Определение скорости точки D

Запишем векторное уравнение:

Направления векторов скоростей:

Из конца вектора (точка b) проводим направление вектора .

Из полюса (точка p_V) проводим направление вектора. На пересечении двух проведённых направлений получим точку d. Измеряя длины полученных отрезков и умножая их на масштаб , получим значения скоростей:



2.1.5 Определение угловой скорости шатуна АВ

Для определения направления переносим вектор в точку В шатуна АВ и смотрим как она движется относительно точки А. Направление этого движения соответствует . В данном случае угловая скорость направлена против часовой стрелке.

2.1.6 Определение угловой скорости коромысла ВC

Для определения направления переносим вектор в точку В коромысла ВC и смотрим как она движется относительно точки C. Направление этого движения соответствует . В данном случае угловая скорость направлена против часовой стрелке.

2.1.7 Определение угловой скорости шатуна ВD

Для определения направления переносим вектор в точку D шатуна DB и смотрим, как она движется относительно точки В. Направление этого движения соответствует . В данном случае угловая скорость направлена против часовой стрелке.



Рисунок 2.1 Схема механизма инерционного конвейера

Рисунок 2.2 План скоростей

2.2 Определение ускорений точек звеньев и угловых ускорений звеньев

2.2.1 Определение ускорения точки А

Так как угловая скорость , то .

.

Вектор ускорения направлен параллельно кривошипу ОА от точки А к точке О.

Выбираем масштаб плана ускорений. Из точки строим вектор равный 100мм и находим масштабный коэффициент ускорений

2.2.2 Определение ускорения точки В

Запишем векторную систему уравнений:

Найдём отрезок, изображающий вектор ускорения на плане:

.

Продолжаем строить план ускорений. Вектор ускорения направлен параллельно АВ. Откладываем отрезок из точки a плана ускорений в указанном направлении от точки В к точке А.

Вектор ускорения направлен перпендикулярно АВ. Проводим это направление из точки n₂ плана ускорений.

Вектор ускорения раскладываем на нормальную и касательную составляющие:

Нормальное ускорение равно:

.

Найдём отрезок, изображающий вектор ускорения на плане:

.

Продолжаем строить план ускорений. Вектор ускорения направлен параллельно ВC. Откладываем отрезок из точки плана ускорений в указанном направлении от точки В к точке C. Вектор ускорения направлен перпендикулярно ВC. Проводим это направление из точки плана ускорений. Две прямые линии, проведённые из точек и в указанных направлениях, пересекаются в точке b.

Найдем величины ускорений. Измеряя длины полученных отрезков и умножая их на масштаб , получим:

2.2.3 Определение ускорения точки D

Запишем систему уравнений:

Вектор относительного ускорения раскладываем на нормальную и касательную составляющие:

Нормальное относительное ускорение равно:

.

Найдём отрезок, изображающий вектор ускорения на плане:

Вектор ускорения направлен перпендикулярно ВD. Проводим это направление из точки k плана ускорений.

Вектор ускорения направлен параллельно оси X-X. Проводим это направление из полюса p_a. Две прямые линии, проведённые из точек k и p_a в указанных направлениях, пересекаются в точке d.

Найдем величины ускорений. Измеряя длины полученных отрезков и умножая их на масштаб , получим:

2.2.4 Определение ускорения точки S1

Вектор ускорения находится в точке



2.2.5 Определение ускорения точки S2

Данный отрезок откладываем на прямой ab от точки a. Точку s₂ соединяем с полюсом p_a.

Величина ускорения:

.

2.2.6 Определение ускорения точки S3:

Данный отрезок откладываем на прямой p_ab от точки b. Точку S₃ соединяем с полюсом p_a.

Величина ускорения:

2.2.7 Определение ускорения точки S4

Данный отрезок откладываем на прямой bd от точки b. Точку s₄ соединяем с полюсом p_a.

Величина ускорения:

2.2.8 Определение ускорения точки S5

2.2.9 Определение углового ускорения шатуна АВ

Для определения направления переносим вектор в точку В шатуна АВ и смотрим, как она движется относительно точки А. Направление этого движения соответствует . В данном случае угловое ускорение направлено по часовой стрелки.

2.2.10 Определение углового ускорения коромысла ВC

Для определения направления переносим вектор в точку В коромысла ВC и смотрим, как она движется относительно точки C. Направление этого движения соответствует . В данном случае угловое ускорение направлено по часовой стрелке.

2.2.11 Определение углового ускорения шатуна ВD

Для определения направления переносим вектор в точку D шатуна ВD и смотрим, как она движется относительно точки B. Направление этого движения соответствует. В данном случае угловое ускорение направленно по часовой стрелки.

Рисунок 2.3 Схема механизма инерционного конвейера

Рисунок 2.4 Планускорений



3. Силовой расчёт рычажного механизма

3.1 Исходные данные

- план положения механизма инерционного конвейера;

- выполненный структурный анализ механизма;

- величина и направление ускорений центров масс подвижных звеньев, м/с;

- угловые ускорения звеньев, с^-2;

- массы m_i звеньев, кг;

- моменты инерции звеньев относительно осей, проходящих через их центр масс, кгм²;

- сила технологических сопротивлений кН, приложенная к ползуну 5.

,

Таблица 3.1

Номер звена	, кг	, м/с2	, Н	, мм	, с-2	, кгм2	, Нм	, Н	, мм
1	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2	18	1.462	26.316	2.32	20.82	0,4	8.328	176.58	17.66
3	20	2.72	54.4	5.44	12	1,0	12	196.2	19.62
4	90	5.32	478,8	11.97	0.18	42	7.56	882.9	22.07
5	400	5.21	2084	52.1	-	-	-	3924	98.1



3.2 Силовой расчет последней группы Ассура вида ВВП

3.2.1 Определение сил тяжести звеньев

3.2.2 Определение сил инерции

Силы инерции направлены в противоположную сторону соответствующим ускорениям центров масс звеньев.

3.2.3 Определение момента инерции

Нм

Момент инерции направлен в противоположную сторону угловому ускорению .

Построим группу Ассура в масштабе .

Покажем все действующие на нее силы и неизвестные реакции,, _.

3.2.4 Определим реакцию

Составим уравнение моментов всех сил, действующих на звено 4, относительно точки D.

;

.

Найдем реакцию

.

имеет положительное значение, следовательно, направление выбрано верно.

3.2.5 Определим реакции и

Составим векторное уравнение равновесия всех сил, действующих на всю группу Ассура.

; .

Выберем масштаб плана сил .

Вычислим величины отрезков, соответствующих векторам сил. Данные занесем в табл. 3.2:

Таблица 3.2

Обозначение силы
Величина силы, Н	882.9	3924	478,8	2084	4000	495	1591.6	1669.2	3968	1916.4
Отрезок на плане, мм	22.07	98.1	11.97	52.1	100	12.375	39.79	41.73	99.2	47.91



Рисунок 3.1 Последняя группа Ассура вида ВВП

Рисунок 3.2 План сил для последней группы Ассура



3.3 Силовой расчет предпоследней группы Ассура вида ВВВ

3.3.1 Определение сил тяжести звеньев

Н

3.3.2 Определение сил инерции

Силы инерции направлены в противоположную сторону соответствующим ускорениям центров масс звеньев.

3.3.3 Определение моментов инерции

Нм

Нм

Моменты инерции направлены в противоположные стороны соответствующим угловым ускорениям.

Построим группу Ассура в масштабе .

Покажем все действующие на нее силы (в том числе реакцию
) и неизвестные реакции ,



3.3.4 Определим реакцию

Составим уравнение моментов всех сил, действующих на звено 2, относительно точки В.

;

.

Найдем реакцию :

Длины плеч h₃ и h₄ измерены на расчетной схеме и умножены на масштабный коэффициент .

3.3.5 Определим реакцию

Составим уравнение моментов всех сил, действующих на звено 3, относительно точки В.

;

Найдем реакцию .



Длины плеч h₃ и h₄ измерены на расчетной схеме и умножены на масштабный коэффициент

3.3.6 Определим реакции и

Составим векторное уравнение равновесия всех сил, действующих на всю группу Ассура.

.

Выберем масштаб плана сил .

Вычислим величины отрезков, соответствующих векторам сил. Данные занесем в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Обозначение силы
Величина силы, Н	176.58	196.2	26.316	54.4	1669.2	941.9	24.82	941.6	2488	42.99	2488.4
Отрезок на плане, мм	17.66	19.62	2.32	5.44	166.92	94.19	2.48	94.16	248.8	4.29	248.84



Рисунок 3.3 Предпоследняя группа Ассура вида ВВВ и План сил для предпоследней группы Ассура

3.3.7 Определим уравновешивающий момент звена OA

Рисунок 3.4 Начальный механизм

Размещено на Allbest.ru