Проектирование и исследование механизмов колёсного трактора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчётно-пояснительная записка к курсовому проекту

Проектирование и исследование механизмов колёсного трактора

1. Синтез, структурный и кинематический анализ механизмов колёсного трактора

1.1 Исходные данные

Функциональная схема машинного агрегата показана на рисунке 1.1

Рисунок 1.1

1…6-звенья

1.2 Синтез рычажного механизма двигателя

Натуральная длина кривошипа:

L_OA=L_OC=0.07 м

Натуральная длина шатуна:

L_AB=L_CD=L_OA*л=0.07*3.4=0.259 м

Общая длина:

L=2* L_OA+ L_AB=0.329 м

1.3 Структурный анализ механизма

Число подвижных звеньев п = 5. Число кинематических пар V класса (низших) р₅ =7.

Число кинематических пар четвертого класса (высших) p₄ = 0.

Степень подвижности механизма находим по формуле Чебышева:

W= 3п - 2р₅ - p₄ = 3 * 5 - 2 * 7 = 1.

1.4 Построение планов положений механизма

Назначаем масштабный коэффициент длин м_L=L/300=0.329/300=0.001096 м/мм. Находим размеры звеньев в выбранном масштабе:

OA=L_OA/м_L=0.07/0.001096=64 мм

AB=L_AB/м_L=0.259/0.001096=236 мм

D¹=D/м_L=0.1/0.001096=91 мм

AS₂=AB/3=79 мм

Строим 12 наложенных один на другой планов механизма по двенадцати равноотстоящим положениям кривошипа. В качестве нулевого принимаем положение, при котором точка В занимает крайнее левое положение.

1.5 Построение планов скоростей

Скорость точки А находим по формуле:

м/с

Масштаб плана скоростей:

Скорость звена ВА:

м/с

Угловую скорость находим по формуле:

С^-1

Скорость точки В находим по формуле:

м/с

Длину вектора ускорения точки S₂ находим по формуле:

 мм

Скорость точки S₂находим по формуле:

=0,139*100=13,9 м/с

Расчётные данные представлены в таблице:

№ полож.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	12,1	7,2	0,0	7,6	12,1	13,9	12,1	7,1	0,0	7,1	12,1	13,9
	46,7	27,8	0,0	29,3	46,7	53,6	46,7	27,4	0,0	27,4	46,7	53,6
	5,4	10,4	13,9	13,8	8,6	0,0	8,6	13,7	13,9	10,4	5,4	0,0
	10,3	12,4	13,9	13,5	10,9	9,3	11,6	13,4	13,9	12,4	10,3	9,3
	7,1	12,1	13,9	12,1	7,1	0,0	7,1	12,1	13,9	12,1	7,1	0,0
	27.4	46,7	53,6	46,7	27,4	0,0	27,4	46,7	53,6	46,7	27,4	0,0
	13,6	8,5	0,0	8,3	13,6	13,9	10,4	5,4	0,0	5,4	10,4	13,9
	13,4	11	9,3	11,3	13,5	13,9	12,5	10,6	9,3	10,3	12,4	13,9

1.6 Построение годографа скорости

Строим годограф скорости центра масс звена 2, перенося с построенных планов скоростей векторы в общую точку. Масштаб построения м_V=0.139.Соединяем концы векторов плавной лекальной кривой.

1.7 Построение плана ускорений

План ускорения строим для 3 положения механизма.

Ускорение для точки А находим по уравнению

м/с²

Определяем масштаб:

Длина вектора в выбранном масштабе: мм.

м/с²

мм

м/с²

Угловое ускорение звена 2

с^-2

Ускорение для точки В находим по уравнению:



мм

м/с²

м/с²

мм

м/с²

Угловое ускорение звена 4

с^-2

Ускорение для точки С находим по уравнению:

м/с²

Расчётные данные представлены в таблице:

№ пол.	aA	anBA	aфВА	Е2	aB	aS2	anCА	aфCА	E4	aC	aS4
3	2768	0	2869	11077	756	34,5	744	0	0	3543	3017

1.8 Построение кинематических диаграмм

Используя планы положений механизма, находим перемещения (отстояния от нулевого положения ).

Строим диаграмму перемещений поршня (точки В) в масштабе по оси ординат. Масштаб по оси абсцисс: ,.

Графическим дифференцированием диаграммы с использованием метода хорд при произвольно выбранном расстоянии строим диаграмму скоростей . Масштабный коэффициент диаграммы по оси ординат:

.

Методом хорд графически дифференцируем построенную диаграмму при произвольно выбранном полюсном расстоянии и строим диаграмму . Масштаб диаграммы по оси ординат:

Вычисляем скорости и ускорения точки, используя диаграммы и . Определяем расхождение значений скоростей и ускорений точки В, найденных методом планов скоростей и ускорений и методом кинематических диаграмм.

2. Силовой расчет (кинетостатический) рычажного механизма двигателя

2.1 Исходные данные

Массы звеньев: ; ; . Моменты инерции:

Расчет выполнить для положения 3 (см. лист 1), используя данные приведенные в таблице 1.

2.2 Построение планов скоростей и ускорений

Строим план механизма для положения 3 в масштабе .

План скоростей строим в масштабе Скорость точки А: .

Методика построения плана изложена в п. 1.5.

План ускорений строим по методике, изложенной в п. 1.7.

2.3 Расчет сил, действующих на звенья

Силы тяжести звеньев находим при

H

36H

35H

36H

35Н

Силы инерции звеньев:

Ф₁=m₁*a_s1=0 Н

Ф₂=m₂*a_s2=3,7*965=124,2 Н

Ф₃=m₃*a_B=3,0*4127=2646 Н

Ф₄=m₄*a_s4=3,7*4344=10861 Н

Ф₅=m₅*a_с=3,0*2027=12400 Н

Инерционные моменты звеньев:

0,03*7453=720 Н*м.

0,03*14906=0 Н*м.

Движущая сила:

P^max_д=p_max*10⁶*рD²/4=38465 H

P_д^В=4231 Н

P_д^С=0 Н

2.4 Силовой расчет структурных групп

Структурная группа 4-5

1)

2)

Строим план сил в масштабе

3)

4)

Строим план сил согласно уравнению равновесия структурной группы в геометрической форме.

Структурная группа 2-3

Составляем уравнение равновесия структурной группы в геометрической форме:

1)

2)

Строим план сил в масштабе

3)

4)

Строим план сил согласно уравнению равновесия структурной группы в геометрической форме.

2.5 Силовой расчет ведущего звена 1

Изображаем в исходном положении и прикладываем к нему силу тяжести силу реакции со стороны ползуна, уравновешивающую силу в точке А, направленную перпендикулярно оси OA.

1)

2)

Строим план сил в масштабе

2.6 Определение уравновешивающей силы методом жукОвского (рычаг Жуковского)

Строим план скоростей, повернутый вокруг полюса плана на угол 90° против часовой стрелки и в произвольном масштабе. В соответствующих точках прикладываем силы тяжести G_1, G_5,G₃ равнодействующие сил инерции Ф₅, Ф₃, уравновешивающие сил инерции, уравновешивающую силу Р_ур. Момент сил инерции М_u2 кулисы приводим к рычагу:

Составляем алгебраическое уравнение равновесия рычага:

Н*мм

Н*мм

:

Если уравновешивающая сила получается отрицательной, то это значит, что ее направление в действительности противоположно выбранному.

Находим расхождение в процентах по уравновешивающей силе, найденной методом планов сил (=6885 Н) и методом рычага Жуковского (⁼6893 Н):

3. Расчет маховика

3.1 Исходные данные

Массы звеньев:

т₁ = 12 кг; т₂ = 3,6 кг; m₃=3.5 кг.

Момент инерции кривошипа

3.2 Последовательность построения диаграмм

Находим приведенные к валу кривошипа моменты сил сопротивлений. Из условия равенства мощности приведенного момента, суммарной мощности сил полезных сопротивлений и сил тяжести имеем:

Угол между векторами P и v находим по плану скоростей. Результаты измерений указываем в таблице 3

Значения приведенных моментов сил сопротивлений (Н*м) и ординат (мм) диаграммы

№ полож.	Мп.с	Мп.с/	Ag/ 2	Ас/ 3	5	Т11	6	7
0	0	0	0	0	0	934,9	32,1	-32,1
1	-21	-, 15	-0,1	3,9	-4	986,5	33,9	-37,9
2	-80	-5,7	-0,8	7,8	-8,6	906	31,1	-39,7
3	-296	-21,1	-3,8	11,7	-15,5	935,2	32,1	-47,6
4	-663	47,4	-12,7	15,5	-28,2	1110.5	38,2	-66,4
5	-810	-57,8	-26,2	19,4	-45,6	1090,3	37,5	-83,1
6	0	0	-35,6	23,3	-58,9	934,9	32,1	-19,1
7	1654	118,1	-16,5	27,5	-43,6	937,2	32,2	-75,4
8	1528	109,1	12,5	31	-18,6	958,8	32,9	-51,5
9	775	55,3	34,2	35	-0,8	934,9	32,1	-32,9
10	261	18,6	42,8	38,8	3,9	803,3	27,6	-23,7
11	-18	-1,3	45	42,8	2,2	803,3	27,6	-25,4
12	-296	-21,1	42,2	46,6	-4,4	934,9	32,1	-36,5
13	-657	-46,9	33,3	50,5	-17,5	986,5	33,9	-51,4
14	-805	-57,5	19,8	54,4	-34,6	906	31,1	-65,7
15	0	0	10,2	58,3	-48.1	935,2	32,1	-80,2
16	1605	114,6	31,5	62,2	-30,7	1110,5	38,2	-68,9
17	1525	108.9	59,9	66,1	-6,2	1090,3	37,5	-43,7
18	779	55,6	82	70	12	934,9	32,1	-20,1
19	281	20,1	90,4	74	16,4	937,2	32,2	-15,8
20	63	4,5	93	78	15	958,8	32,9	-17,9
21	0	0	93,3	81,6	11,7	934,9	32,1	-20,4
22	0	0	93,3	85,5	7.8	803,3	27,6	-19,8
23	0	0	93,3	89,4	3,9	803,3	27,6	-23,7
24	0	0	93,3	93,3	0	934,9	32,1	-32,1

Строим диаграмму приведенных моментов сил сопротивлений в масштабе

Путём графического интегрирования при полюсном расстоянии строим диаграмму по оси ординат:

Строим диаграмму работ движущих сил. Принимая для рабочей машины М_Д=const, получаем линейную функцию А_Д(). При установившемся движении за полный динамический цикл (за один оборот кривошипа) А_Д = А_С. Соединив начало координат с точкой построенной диаграммы А_С(), получаем диаграмму.

Строим диаграмму приведенных моментов движущих сил методом графического дифференцирования диаграммы А_Д() при ранее выбранном полюсном расстоянии Н.

3.3 Проектирование маховика

Маховик проектируем в виде тяжелого обода, материал маховика - чугун марки СЧ 15 плотностью = 7200 кг/м³.

Вводим обозначения: D-диаметр маховика, D₁ - внутренний диаметр обода маховика; D₂ - наружный диаметр; b - ширина обода маховика. Определяем размеры и массу маховика:

4. Расчет планетарного редуктора

4.1 Исходные данные

Схема планетарного редуктора показана на рисунке. Передаточное отношение планетарной части редуктора и_1H=5,6

4.2 Условия проектирования

Основные соотношения и условия проектирования перечислены ниже.

Формула Виллиса

u_1H=1+z₃/z₁

Условие соосности:

Условие соседства:

К < 180/arcsin z₂+2/z₁+z₂

Условие сборки: z₁+z₂/K=N

где К - число сателлитов; N - целое число.

4.3 Подбор чисел зубьев

Возможное число сателлитов определяем из условия:

Приближение

Окончательно принимаем:

Находим диаметры делительных окружностей, принимая модуль колес

т = 3 мм (ГОСТ 9563-60).

Размеры колес:

Вычерчиваем схему редуктора в двух проекциях в масштабе М 1:2.

5. Проектирование эвольвентного зацепления

Задано: число зубьев шестерни z₁=9; число зубьев колеса z₂=17; Модуль зацепления m= 6 мм.

Расчет геометрических параметров зацепления.

1. Передаточное отношение

2. Коэффициенты смещения рейки

;

3. Угол зацепления

Чему соответствует угол _w = 28,08⁰.

4. Радиусы делительных окружностей

мм;

мм.

5. Радиусы основных окружностей

мм;

мм.

6. Радиусы начальных окружностей

мм;

мм.

7. Межосевое расстояние

мм.

8. Радиусы окружностей впадин

мм;

мм.

9. Радиусы окружностей вершин

мм;

мм.

10. Высота зубьев

мм;

мм.

11. Шаг зацепления по делительной окружности

мм.

12. Угловые шаги

;

.

13. Хорды делительных окружностей, соответствующие угловым шагам

мм;

мм.

14. Толщины зубьев по делительным окружностям

мм;

мм.

15. Углы профилей на окружностях вершин

;

.

16. Толщины зубьев на окружностях вершин

мм;

мм.

17. Коэффициент перекрытия

Построение эвольвентного зубчатого зацепления

Вычерчиваем эвольвентное прямозубое неравносмещённое зубчатое зацепление в масштабе М 2,5:1

Находим коэффициенты удельных скольжений:

Согласно одному из свойств эвольвенты , где - длинна теоретической линии зацепления. Из чертежа находим =38,6 мм, а также 13,36 мм и N₂P=25,24 мм

Как видим, графические значения при построении зацепления практически совпадают с теоретически полученными.

Задаём произвольные значения радиусов кривизны эвольвенты, например с шагом 16,08 мм. Вычисляем коэффициенты удельных скольжений по формулам:

л1=1-, л2=1-

Результаты вычислений сводим в таблицу:

	X=0	X1=16,08	X2 =32,16	X3=42,24	X4=64,32	X5=80,4	X6=g=96,5
л1		-1,65	-1,06	0,32	0,73	0,89	1
л2	1	0,62	0,06	-0,47	-2,77	-8,43

По полученным результатам строим диаграммы коэффициентов удельных скольжений и в масштабе µ_л=0,21/мм

Список литературы

рычажный двигатель кинематический жуковский

1. Лачуга Ю.Ф. и др. «Теория механизмов и машин» 2005 г.

2. Артоболевский И.И. «Теория механизмов и машин» 1988 г.

3. Попов С.А. и др. «Курсовое проектирование по ТМ и ММ» 1998 г.

Размещено на Allbest.ru