2 Синтез кулачкового механизма………………………….…….16

2.1 Анализ закона движения толкателя…………………………….........16

2.2 Определение закона движения толкателя…………………………...16

2.3 Динамический синтез кулачкового механизма…………………….17

2.4 Профилирование кулачка…………………………………………….18

Заключение………………………………………………………....19

Список используемых источников……………………………...20

Введение

Рабочий процесс многих машин вызывает необходимость иметь в их составе механизмы, движение выходных звеньев которых должно быть выполнено строго по заданному закону и согласовано с движением других механизмов. Наиболее простыми надежными и компактными механизмами для выполнения такой задачи являются кулачковые механизмы. Закон движения толкателя, задаваемой передаточной функции, определяется профилем кулачка и является основной характеристикой кулачкового механизма. Проектирование кулачкового механизма разделяется на ряд этапов: назначение закона движения толкателя, выбор структурной схемы, определение основных размеров механизма и профиля кулачка. Примером кулачкового механизма могут служить газораспределительные механизмы двигателей внутреннего сгорания, которые служат для открытия и закрытия клапанов, что позволяет наполнять цилиндры двигателя горючей смесью, выпускать отработанные газы и надежно изолировать камеру сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Одной из задач этой курсовой работы - анализ движения кулачкового механизма,т.е. определение перемещения толкателя в зависимости от закона изменения его скорости или ускорения. Анализ механизма выполняют аналитическим или графическим методами. Графический метод менее точен, но более нагляден. Поэтому в дальнейшем применяем графический метод анализа кулачкового механизма.

КПМ используются в современной технике очень часто. ДВС является ярким примером использования этого механизма.

Курсовая работа предназначена для того, чтобы понять каким образом скорость, ускорение точек и вращающийся момент ведущего звена зависят от угла, на который поворачивается кривошип.

1 Нормативные ссылки

При выполнении работы и чертежей были использованы следующие нормативные ссылки:

ГОСТ 2.101-68 ЕСКД- Основные надписи

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД- Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.106-96 ЕСКД- Текстовые документы

ГОСТ 2.109-73 ЕСКД- Основные требования к чертежам

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД - Форматы

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД - Масштабы

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД - Линии

ГОСТ 2.304-81 ЕСКД – Шрифты чертежные

ГОСТ 2.305-68 ЕСКД- Изображения- виды, размеры, сечения.

1 Исследование кривошипно-ползунного механизма

1. Построение планов положения механизма

Делим окружность на двенадцать частей в сторону вращения и для каждого положения определяем скорости, ускорения и силы (рисунок 3).

Рисунок 3 – Планы положения механизма

2. Структурный анализ механизма

Обозначим порядковые номера звеньев, начиная с ведущего. Тогда подвижные звенья будут обозначены: кривошип -1, шатун - 2, ползун - 3, а неподвижное звено - 4 (направляющая ползуна и стойка кривошипа).

Кинематические пары обозначим буквами: стойка 4 и кривошип 1 образуют вращательную пару А 5-го класса, кривошип 1 и шатун 2 вращательную пару В 5-го класса, шатун 2 и ползун 3 -вращательную пару С 5-го класса, ползун 3 и направляющие 4 поступательную пару С* 5-го класса.

П

(1.1)

оскольку кривошипно-ползунный механизм является плоским, то степень подвижности определяем по формуле Чебышева

Где W- число степеней свободы,

n- число подвижных звеньев,

- число кинематических пар 5-го класса,

- число кинематических пар 4-го класса.

При анализе структуры механизма отсоединим структурную группу (группу Ассура) - диаду 2-го класса (звенья 2 и 3) от ведущего звена 1. Если такую отсоединенную структурную группу присоединить к стойке. То она будет иметь нулевую подвижность

При этом степень подвижности начального механизма 1-го класса осталась неизменной

Поскольку класс механизма соответствует классу наивысшей группы, входящей в его состав, то кривошипно-ползунный механизм будет относиться к механизмам 2-го класса.

1.3 Кинематическое исследование механизма

1.3.1 Определение скоростей точек и звеньев механизма

Рассмотрим определение скоростей точек механизма для его 1-го положения.

Угловая скорость ведущего звена (кривошипа) ω₁ и линейная скорость Vв составляют

(1.2)

Где - угловая скорость ведущего звена(кривошипа),

- частота вращения ведущего звена

(1.3)

Где - линейная скорость кривошипа,

угловая скорость ведущего звена,

r- радиус кривошипа.

Векторное уравнение для скорости точки С, принадлежащей одновременно шатуну и ползуну, имеет следующий вид:

(1.4)

где - вектор переносной скорости точки В;

- вектор относительной скорости точки С.

Вектор скорости известен как по величине, так и по направлению (перпендикулярен звену АВ в направлении вращения этого звена).

Вектор относительной скорости по величине не известен, однако известно его направление (перпендикулярно звену ВС).

Подчеркнем в векторном уравнении (1.4) вектора, известные по величине и направлению двумя линиями, а лишь по направлению - одной линией:

Решим данное уравнение графически, для этого построим план скоростей механизма, для чего примем масштаб построения:

(1.5)

Где - произвольно выбранный отрезок на плане скоростей,

-скорость точки В,

- масштаб построения векторов скоростей

Из полюса плана скоростей p_v откладываем отрезок р_vb перпендикулярно звену АВ в сторону направления его вращения. Из точки b проводим линию действия скорости перпендикулярно звену ВС. Из полюса p_v проводим линию действия скорости параллельно направляющим ползуна (рисунок 4).

Рисунок 4 – План скоростей для первого положения механизма

Точка пересечения линий действия отсекает отрезки (р_vа) = 32 мм и (ab) = 40 мм, отображающие соответственно вектора скоростей V_c и V_cв. величину которых находим с учетом масштаба построения плана скоростей

(1.6)

Где - скорость точки С,

- отрезок, отображающий вектор скорости ,

- масштаб построения векторов скоростей.

(1.7)

Где (аb)- отрезок, отображающий вектор скорости .

Определим угловую скорость 2-го звена:

(1.8)

Где - угловая скорость 2-го звена,

L- длина шатуна.

Аналогичные расчеты скоростей точек механизма проводим в остальных одиннадцати положениях механизма (таблица 3) и строим диаграмму изменения скорости ползуна V_с от угла поворота кривошипа φ. Диаграмма изменения скорости ползуна строится в своем масштабе μ_v и μ_φ.

Таблица 3 – Скорости точек механизма

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
(ab), мм	46	25	4	28	45	50	43	25	5	28	45	50
,	14.72	8	1.28	-8.96	-14.4	-16	-13.76	-8	1.6	8.96	14.4	16
(Pva), мм	31	50	51	38	21	0	19	37	50	47	30	0
,	9.92	16	16.32	12.16	6.72	0	-6.08	-11.84	-16	-15.04	-9.6	0

Продолжение Таблицы 3

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ω2,	70	38	6	-42	-68.57	-76.19	-65.52	-38	7.62	42.7	68.57	76.19

1.3.2 Вычисление ускорений точек и звеньев механизма

Рассмотрим определение ускорений точек механизма для его 1-го положения.

Ускорение точки В кривошипа при постоянной частоте его вращения равно нормальному. Это ускорение направлено от точки В кривошипа к точке А и по величине составляет

(1.9)

Где - ускорение точки В кривошипа,

-угловая скорость ведущего звена