2.5 Построение кинематических диаграмм для точки d

Диаграмма перемещений

На оси абсцисс откладываем отрезок l, изображающий время одного оборота кривошипа, и делим его на 12 равных частей. В соответствующих точках откладываем ординаты перемещения точки D от начала отсчета из плана положений механизма, т. е. и т. д.

Масштаб по оси ординат определяется как

Для более рационального размещения графических построений эти масштабы могут быть различны.

Масштаб по оси абсцисс определим по формуле:

где Т – период оборота начального звена;

n – частота вращения начального звена.

Подставляя числовые значения, получим

Диаграмма скоростей

Диаграмма скоростей точки D строится по данным планов скоростей путем переноса длин векторов скоростей точки D на соответствующие ординаты диаграммы скоростей. Масштаб по оси ординат принят равным масштабу планов скоростей:

Диаграмма ускорений

Диаграмма ускорений построена графическим дифференцированием (методом хорд) диаграммы скоростей. Полюсное расстояние ОР = Н принимается исходя из загруженности чертежа. При этом следует учесть, что чем больше полюсное расстояние, тем большее место диаграмма будет занимать на чертеже. Поэтому полюсное расстояние принимается таким, чтобы диаграмма не выходила за пределы листа и не пересекала диаграмму скоростей. Для нашего случая полюсное расстояние принято равным Н = 10 мм.

Масштабный коэффициент по оси ординат определяется по формуле:

Подставляя числовые значения, получим:

Масштабный коэффициент диаграммы ускорений может не соответствовать ряду стандартных значений.

Точность построения диаграммы ускорений

Сравним величины ускорения точки D, полученные с помощью графического дифференцирования диаграммы скоростей и методом планов.

Из диаграммы величину ускорения точки D для 2-ого положения механизма определим по формуле:

где – ордината на диаграмме ускорения для 2-ого положения механизма, мм;

– масштабный коэффициент диаграммы ускорений, .

Из диаграммы ускорений получена величина ускорения точки D:

Ранее из плана ускорений величина ускорения точки D была определена как

Расхождение значений ускорений, полученных двумя методами, определяется по формуле:

где , – соответственно величины ускорений заданной точки, полученные с помощью графического дифференцирования диаграммы скоростей и методом планов.

Подставляя числовые значения для нашего случая, получим:

Полученная погрешность имеет небольшую величину и не превышает допустимой ( ), что подтверждает достоверность расчетов и построений.

3.Кинетостатическое исследование механизма двигателя. Исследование движения механизма

3.1 Определение сил и моментов сил, действующих на звенья механизма

Вычертим кинематическую схему и план положений механизма в масштабе длин план скоростей в масштабе , план ускорений в масштабе и индикаторные диаграммы в масштабе

где – заданное максимальное индикаторное давление, МПа;

h – принятая высота индикаторной диаграммы, мм.

Подставляя числовые значения в уравнение, получим:

По индикаторным диаграммам в соответствии с разметкой хода поршней 3 и 5 определяем давление в надпоршневом пространстве для каждого из положений механизма. Для этого строим индикаторные диаграммы, разместив ось перемещений S параллельно осям перемещения поршней. Проводя из каждой точки положения ползуна прямые, параллельные оси P, получим на диаграмме разметку положений точек D и B. При этом необходимо учесть, что нумерация положений на диаграммах должна соответствовать направлению рабочего и холостого хода поршней.

Величину давления в надпоршневом пространстве определяем их зависимости:

где y – ордината диаграммы для заданного положения, мм.

Силу давления газа на поршень определяем по формуле:

где – диаметр поршня, м.

Определяем значения сил давления газов на поршень для расчетного

2-ого положения:

Силы тяжести звеньев приложены к их центрам тяжести. Их величины определяем по формуле:

где – масса i-ого звена, кг;

g – ускорение свободного падения, м .

Подставляя числовые значения, определим величины сил тяжести звеньев:

Силы инерции звеньев определяем по формуле:

где a_s – ускорение центра масс звена в м/с².

Знак «минус» показывает, что направление силы инерции противоположно направлению вектора ускорения центра масс звена .

Подставляя числовые значения, определим величины сил инерции звеньев для заданного положения механизма:

Моменты сил инерций (инерционные моменты) звеньев определяем по формуле:

где I_S- момент инерции массы звена относительно оси, проходящей через центр масс перпендикулярно к плоскости движения (кгм²):

- угловое ускорение i-ого звена (с^-2).

Знак «минус» показывает, что направление момента сил инерции противоположно направлению углового ускорения звена .

Подставляя числовые данные, получим:

Тогда величины моментов сил инерции звеньев:

Определение реакций в кинематических парах начинаем с группы Ассура, состоящей из звеньев 4и 5.