Введение

Дисциплина «Теория машин и механизмов» изучает методы исследования механизмов и машин и является научной основой проектирования их схем. Курс теории машин и механизмов занимает важное место в подготовке будущих инженеров, так как является связующим звеном между циклами общенаучных и специальных дисциплин, в которых изучаются машины и механизмы сельскохозяйственного производства.

Основной целью курсового проектирования является получение навыков использования общих методов исследования и проектирования механизмов для создания конкретных машин сельскохозяйственного производства. Студент должен научится применять как аналитические, так и графические методы решения инженерных задач на разных этапах подготовки конструкторской документации.

Курсовое проектирование ставит задачи усвоения студентами определенных методик и навыков работы по следующим направлениям:

- оценка соответствия структурной схемы механизма основным условиям работы машины;

- исследование кинематической схемы рычажного механизма по заданным условиям;

- силовой анализ механизма;

- анализ режима движения механизма под действием заданных сил;

- определение коэффициента полезного действия;

- проектирование кулачкового механизма по заданному закону движения выходного звена;

- проектирование зубчатого механизма с планетарной ступенью;

- расчет геометрии зубчатого зацепления.

1. Структурный анализ механизма

Число степеней свободы механизма W определяем по формуле академика П.Л.Чербышева:

Где n – число подвижных звеньев механизма;

– число кинематических пар V-ого класса;

– число кинематических пар IV-ого класса.

В исследуемом механизме =7, n=5, [O(0,1); A(1,4); (4,5); (5,0); C(1,2); (2,3); (3,0)], =0, т.е.

W=3 5-2·7-0=1

Следовательно, исследуемый механизм имеет одну обобщенную координату: угол поворота начального звена .

Установим класс механизма, который определяется высшим классом группы Ассура, входящей в его состав. Отделение структурных групп необходимо начинать со структурной группы, наиболее удаленной от начального звена.

В данном механизме обе группы Ассура присоединены к начальному звену (рис.1.1).

а) б)

а) II класса 2-ого вида; б) II класса 2-ого вида

Рис.1.1 – структурные группы

В результате остается механизм I класса, в состав которого входит начальное звено 1 и стойка 0 (рис.1.2)

Рис.1.2 – механизм I класса.

Формула строения механизма имеет вид:

Таким образом, данный механизм относится ко II классу.

1. Кинематическое исследование механизма

1. Построение плана положений механизма

План положения механизма является основой для построения кинематических диаграмм линейного перемещения ползуна или углового перемещения выходного звена. Построение плана положенй механизма выполняется в масштабе, определяемом коэффициентом длин , который равен отношению действительной длины звена =0.8* к длине отрезка OA=0.8*OC, изображающего эту длину на чертеже.

Определим масштабный коэффициент длин для нашего случая:

Зная величину отношения длины шатуна к длине кривошипа , определим длину шатуна:

Зная масштабный коэффициент и значение длин остальных звеньев, определим длины отрезков, которые изображают звенья на кинематической схеме чертежа:

ОА=0,8·OC=0,8·45=36мм

CD=

AB=

Проводим положение направляющих, по которым движутся поршни 3 и 5.

Далее вычерчиваем кинематическую схему механизма на траектории точки D ползуна 3 находим ее крайнее положение. Для этого из т. О радиусом =OC+CD делаем одну засечку на линии Оx и определяем правое крайнее положение , а радиусом – другую засечку левое крайнее положение.

=OC+CD=36+148,5=184,5мм

=148,5-45=103,5мм

Точки и будут крайними положениями ползуна 3. За нулевое положение механизма принимаем правое крайнее положение. Из этого положения поршень 3 начинает рабочий ход. Начиная от нулевого положения кривошипа делим траекторию точки А и точки С на 12 равных частей и в сторону направления вращения обозначаем их положения: и Методом засечек находим соответствующие положения остальных точек и звеньев механизма.

Для каждого положения механизма находим положение центров масс и .

Соединив последовательно точки S во всех положениях звеньев плавной кривой, получив траектории движения центров масс звеньев 2 и 4.