Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1.Структурный анализ рычажного механизма

1.1 Определение степени подвижности механизма

1.2 Разбиение механизма на группы Ассура

1.3 Проворачивание механизма на чертеже

2. Кинематическое исследование рычажного механизма

2.1 Определение скоростей точек механизма методом планов

2.1.1 Определение скорости т. А

2.1.2 Определение масштаба плана скоростей

2.1.3 Определение скорости точки В и S2

2.1.4 Определение скорости точки С

2.1.5 Определение скорости точки D и S4

2.1.6 Определение угловых скоростей шатунов 2 и 4

2.2 Определение ускорений точек механизма методом планов

2.2.1 Определение ускорения точки А

2.2.2 Определение масштабного коэффициента

2.2.3 Определение ускорения точки В и S2

2.2.4 Определение ускорения точки С

2.2.5 Определение ускорения точки D и S4

2.2.6 Определение угловых ускорений

3. Силовой расчет рычажного механизма

3.1 Определение сил инерции звеньев механизма

3.1.1 Определение силы инерции ведущего звена

3.1.2 Определение силы инерции второго звена

3.1.3 Определение силы инерции третьего звена

3.1.4 Определение силы инерции звена 4

3.1.5 Определение силы инерции звена 5

3.2 Определение сил давлений на поршни в цилиндрах В и D 12

3.3 Определение реакций в кинематических парах

3.3.1 Определяем мF

3.3.2 Определение реакции в группе Ассура (2 - 3)

3.3.3 Определение реакции в группе Ассура (4 - 5)

3.3.4 Силовой расчет ведущего звена

3.3.5 Определение уравновешивающего момента при помощи рычаг Жуковского

4. Динамический синтез и профилирование кулачкового механизма

Заключение

Список литературы

Введение

В свете задач, стоящих перед машиностроением, особое значение приобретает качество подготовки высококвалифицированных инженеров. Инженер-конструктор должен владеть современными методами расчета и конструирования новых быстроходных автоматизированных и высокопроизводительных машин. Рационально спроектированная машина должна удовлетворять требованиям - безопасности обслуживания и создания наилучших условий для обслуживающего персонала, а также эксплуатационным, экономическим, технологическим и производственным требованиям. Эти требования представляют собой сложный комплекс задач, которые должны быть решены в процессе проектирования новой машины.

Решение этих задач на начальной стадии проектирования состоит в выполнении анализа и синтеза проектируемой машины, а также в разработке ее кинематической схемы, обеспечивающей с достаточным приближением воспроизведение требуемого закона движения. От этого зависит работоспособность всего проектируемого механизма или машины.

1. Структурный анализ рычажного механизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1- Схема рычажного механизма

1.1 Определение степени подвижности механизма

Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева:

W=3n-2P1-P2, (1.1)

где n - число подвижных звеньев,

Р1 - число кинематических пар 1-го класса,

Р2 - число кинематических пар 2-го класса,

n=5, P1=7, P2=0

1.2 Разбиение механизма на группы Ассура

Размещено на http://www.allbest.ru/

Механизм в целом 2-го класса, 2-го порядка, 2 вида.

1.3 Проворачивание механизма на чертеже

Построение проводим методом засечек, проворот начинаем с мертвых точек.

Размеры чертежа соответствуют заданным, то есть масштабный коэффициент равен двум.

м=2мм/мм=0,002м/мм

2. Кинематическое исследование рычажного механизма

2.1 Определение скоростей точек механизма методом планов

2.1.1 Определение скорости т. А

Составляем векторное уравнение движения точки А относительно точки О

(2.1)

Скорость точки О равна нулю V0=0, следовательно скорость точки А вычисляется по формуле

(2.2)

Вычисляем угловая скорость кривошипа по формуле

, (2.3)

где n - число оборотов кривошипа в минуту

n=750 об/мин

Теперь найдем скорость точки А ,подставляя значения lOA=0,14м и в (2.2), получаем

Вектор скорости точки А будет направлен из полюса плана по прямой перпендикулярной кривошипу, в сторону его вращения.

2.1.2 Определение масштаба плана скоростей

Определение масштаба плана скоростей по формуле

, (2.4)

где VA - величина скорости точки А

- длина вектора VA на чертеже.

Принимаем , отсюда масштабный коэффициент плана скоростей равен

2.1.3 Определение скорости точки В и S2

Составляем векторные уравнения движения точки В относительно точек А и В6

(2.5)

(2.6)

Из уравнения (2.5) следует, что вектор будет выходить из конца вектора VA, и будет направлен по линии перпендикулярной шатуну АВ. В уравнении (2.6) =0, поэтому и линия действия VВ будет параллельна линии движения ползуна и проходить через полюс плана. На пересечении линий действия скоростей VB и VB/A получим точку b, в этой точке оканчиваются векторы этих скоростей. Измеряем длину вектора VB/A на чертеже, на расстоянии 1/3 от точки a на векторе VB/A откладываем точку s2 в эту точку проводим из полюса плана вектор . Измеряя полученные вектора и вычисляя их величины, получаем:

2.1.4 Определение скорости точки С

Определяем скорость точки С аналогично скорости точки А.

Составим уравнения.

Откладываем в сторону противоположную вектору VA на конце вектора VC получаем точку с.

2.1.5 Определение скорости точки D и S4

Определяем скорость точки D аналогично скорости точки В. Составляем уравнения движения точки D относительно точек С и D6

В соответствии с этими уравнениями строим точку d на плане, и проводим вектора , измеряем эти вектора и вычисляем их величины

2.1.6 Определение угловых скоростей шатунов 2 и 4

Расчет производим по следующим формулам

(2.7)

(2.8)

кулачковый механизм чертеж ускорение

Подставляя значения в (2.7) и (2.8), получим

2.2 Определение ускорений точек механизма методом планов

2.2.1 Определение ускорения точки А

За полюс относительного движения точки А принимаем точку О, тогда векторное уравнение движения примет вид

(2.9)

В этом уравнении , следовательно

Вектор будет направлен из полюса плана ускорений по прямой параллельной линии кривошипа, по направлению от точки А к точке О. В конце вектора получим точку .

2.2.2 Определение масштабного коэффициента

Определяем масштабный коэффициент аналогично коэффициенту скоростей.

(2.10)

Принимаем , откуда следует

2.2.3 Определение ускорения точки В и S2

Запишем векторные уравнения движения точки В относительно точек А и В3

(2.11)

(2.12)

В уравнении (2.11) величину вектора нормального ускорения точки В относительно точки А определим по формуле

(2.13)

Подставив известные в (2.13), получим

Длину данного вектора на чертеже определим из выражения

(2.14)

Вектор откладываем из конца вектора по линии параллельной линии шатуна АВ в направлении от точки В к точке А. Через конец вектора пройдет линия действия вектора , которая будет перпендикулярна линии шатуна АВ.

В уравнении (2.12) следовательно , откуда получим, что линия действия параллельна линии движения ползуна и проходит через полюс плана. На пересечении данной линии и линии действия получаем точку b. Строим вектора , и , который будет направлен из точки b в точку а. На расстоянии 1/3 длины этого вектора от точки а откладываем точку s2 и строим вектор . Измерив длины векторов, определяем величины ускорений



2.2.4 Определение ускорения точки С

Определяем ускорение точки С аналогично ускорению точки А. За полюс относительного движения принимаем точку О и составляем векторное уравнение относительного движения

(2.15)

т.к. и , то

Откладываем в сторону противоположную и получаем точку с.

2.2.5 Определение ускорения точки D и S4

Определяем ускорение точки аналогично ускорению точки В. Составляем векторные уравнения ускорений точки D относительно точек С и D6

(2.16)

(2.17)

Для (2.16) определяем и откладываем нормальное ускорение точки D относительно точки С

Построив точку d на пересечении линий действия строим вектора , , , , измеряем их и находим их величины

2.2.6 Определение угловых ускорений

, ,



3. Силовой расчет рычажного механизма

3.1 Определение сил инерции звеньев механизма

3.1.1 Определение силы инерции ведущего звена

Ведущее звено (кривошип) совершает равномерное вращательное движение, следовательно

т.к

т.к.

3.1.2 Определение силы инерции второго звена

Второе звено (шатун) совершает сложное движение, следовательно

получаем

Вектор силы инерции направим параллельно ускорению точки S2 в сторону противоположную ему из точки отстоящей от точки S2 на расстоянии перпендикулярном вектору ускорения и направленном так чтобы сила инерции, проведенная из конца отрезка , вращала звено против углового ускорения .

3.1.3 Определение силы инерции третьего звена

Звено три (поршень) совершает поступательное движение, откуда следует что

Вектор силы инерции проведем из точки S3 и направим параллельно ускорению точки В в обратную сторону.

3.1.4 Определение силы инерции звена 4

Звено 4 (шатун) совершает сложное движение следовательно сила инерции и плечо силы будут равны

Вектор силы инерции направим параллельно ускорению точки S4 в сторону противоположную ему из точки отстоящей от точки S4 на расстоянии перпендикулярном вектору ускорения и направленном так чтобы сила инерции, проведенная из конца отрезка , вращала звено против углового ускорения .

3.1.5 Определение силы инерции звена 5

Звено 5 (поршень) совершает поступательное движение, откуда следует

Вектор силы инерции проведем из точки S5 и направим параллельно ускорению точки D в обратную сторону

3.2 Определение сил давлений на поршни в цилиндрах В и D

3.3 Определение реакций в кинематических парах

В целом для механизма силы реакций являются силами внутренними, методами статики мы можем определить только внешние силы следовательно внутренние силы нужно обратить во внешние, разбиением механизма на статически определимые системы (группы Ассура). При расчете применяем принцип Даламбера.

3.3.1 Определяем F

3.3.2 Определение реакции в группе Ассура (2 - 3)

Составляем уравнение моментов относительно точки В и определяем тангенциальную реакцию.

Составляем векторное уравнение сил действующих на группу Ассура по которому строим силовой многоугольник в масштабе F и находим значение реакций

В связи с тем, что реакция является внутренней, будем рассматривать только поршень, а внутренняя реакция перейдет во внешнюю силу. Составим векторное уравнение действующих сил, по которому построим силовой многоугольник, из которого найдем неизвестную реакцию.

3.3.3 Определение реакции в группе Ассура (4 - 5)

Составляем уравнение моментов относительно точки В и определяем тангенциальную реакцию.

Составляем векторное уравнение сил действующих на группу Ассура по которому строим силовой многоугольник в масштабе F и находим значение реакций

В связи с тем, что реакция является внутренней, будем рассматривать только поршень, а внутренняя реакция перейдет во внешнюю силу. Составим векторное уравнение действующих сил, по которому построим силовой многоугольник, из которого найдем неизвестную реакцию.

3.3.4 Силовой расчет ведущего звена

Составляем уравнение суммы моментов относительно точки О из которого находим момент уравновешивающий.

Для нахождения реакции составим векторное уравнение по которому построим силовой треугольник из которого найдем эту реакцию.

3.3.5 Определение уравновешивающего момента при помощи рычага Жуковского

Составляем уравнение равновесия относительно центра P.

4. Динамический синтез и профилирование кулачкового механизма

Для определения минимального радиуса кулачка необходимо построить диаграмму аналоговых ускорений, графически проинтегрировав которую получим диаграмму аналоговых скоростей и продолжая дальнейшее интегрирование получим аналоговую диаграмму перемещений. При помощи данных диаграмм строим вспомогательную диаграмму для определения минимального радиуса кулачка.

Масштабы, которые используются при построении, определим при помощи следующих формул:

Для построения вспомогательной диаграммы необходимо ординату взятую на аналоговой диаграмме скорости умножить на и разделить на .

Радиус ролика принимаем .Но в связи с тем что кулачок не вмещается на листе применяем масштаб для него равный

.

Вывод

В ходе курсового проектирования был построен рычажный механизм и спрофилирован кулачок.

Исходя из параметров рычажного механизма было определено:

1. степень подвижности механизма.

2. группы Ассура.

3. скорости и ускорения всех точек механизма.

4. силы и моменты инерции

5. внешние и внутренние реакции механизма.

6. уравновешивающий момент.

Определенные параметры не имеют степени достоверности. Они приближенны, так как они были определены графически, где неизбежны погрешности, которые с увеличением расчетов увеличиваются. Данный метод определения основных параметров механизма можно рассматривать лишь как черновой расчет так как он не обеспечивает необходимой точности и все параметры определены лишь для одного конкретного положения механизма, что является существенным недостатком. Плюсом этого метода является то что он является наглядным и довольно простым по сравнению с аналитическим способом.

При профилировании кулачка также использовался графический метод построения. Кулачок на чертеже представлен уменьшенным в три раза.

При построении кулачка использовалось графическое интегрирование.

Список используемой литературы

1. Дрыгин В.В. Козерод Ю.В. Детали машин: Единая система конструкторской документации в курсовом и дипломном проектировании. Ч1 / ДВГУПС.-Хабаровск,1998.-С.24

2. Артоболевский И.И. : Теория механизмов и машин. - М.: Изд-во “ Наука ” .1975.-640с.

Размещено на Allbest.ru