6. Расчет ведущего звена.

При исследовании механизмов двигателей кривошип условно принимают за начальное звено, и реакция в начальном вращательном механизме зависит от способа передачи энергии кривошипом рабочему звену.(Рис.2.7)

Составим сумму моментов всех сил, действующих на ведущее звено.

где, R₂₁ – реакция действия звена 2 на звено 1.

- плечо соответствующей реакции.

М_у – уравновешивающий момент.

Выразим из уравнения М_у и подставим соответствующие значения.

Составим сумму всех сил действующих на ведущее звено и найдем R₂₁

2.7 Построение рычага Жуковского для нахождения уравновешивающей силы.

В произвольном масштабе строим повернутый на 90 план скоростей для десятого положения механизма. На этот план как на жесткий рычаг (рычаг Жуковского) наносим все G_i, P_пс, F_иi, а М_иi - заменяем парой сил. (Рис.2.8)

Момент сил инерции М_и2 заменяем парой сил , .

= ,Н,

где l_АВ – истинная длина звена АВ в м.

= Н.

Данная пара сил приложена к точкам А и В звена АВ в направлении действия М_и2.

Момент сил инерции М_и3 заменяем парой сил , .

= ,Н,

где l_ВО3 – истинная длина звена ВО₃ в м.

= Н.

Данная пара сил приложена к точкам В и О₃ звена ВО₃ в направлении действия М_и3.

Момент сил инерции М_и4 заменяем парой сил , .

= ,Н,

где l_CВ – истинная длина звена CВ в м.

= Н.

Данная пара сил приложена к точкам C и В звена CВ в направлении действия М_и4.

Для того, чтобы рычаг Жуковского находился в равновесии, необходимо приложить уравновешивающую силу перпендикулярно звену ОА или отрезку Р_а

на рычаге в точке а. Составим сумму моментов всех сил, приложенных к рычагу Жуковского относительно полюса Р, ΣМ_Р(F_i)=0

Положительное направление сил выбираем против хода часовой стрелки.

Находим из последнего уравнения :

F’_y=1794,43 H

Для определения уравновешивающего момента используем формулу:

где - уравновешивающая сила;

l_ОА – истинная длина звена ОА в м.

2.8 Определение погрешности по моменту.

Погрешность по моменту определяем по формуле:

%,

где М_у – уравновешивающий момент, полученный с помощью структурного анализа механизма;

- уравновешивающий момент, полученный с помощью рычага Жуковского.

% = 2,62%.

3. Расчет маховика

3.1 Построение диаграммы зависимости момента сил полезного сопротивления от угла поворота ведущего звена, М_пс= М_пс().

Для построения диаграммы (рис.3.1) ось абсцисс разбиваем на 12 равных частей. Масштаб оси абсцисс _ определяется по формуле:

_=

где l_0-12 –расстояние на диаграмме, характеризующее один полный оборот кривошипа. Примем l_0-12 =240 мм, тогда

_=

Момент сил полезного сопротивления М_пс определяют по формуле:

где F_i и M_i – внешняя сила и момент, приложенные к звеньям механизма;

V_i – скорость той точки, к которой приложена сила F_i;

α_i – угол между направлением силы F_i и скорости V_i;

ω_i – угловая скорость того звена, к которому приложен момент M_i;

ω_пр – угловая скорость звена приведения.

В данном случае получили

где Р_пс – сила полезного сопротивления;

V_с – скорость точки С;

ω₂ – угловая скорость звена ОА.

Для положений 0-5,12 М_пс= 0. Для шестого положения:

Подставляя соответствующие для каждого положения Р_пс и V_С, получим:

Значения моментов сил полезного сопротивления заносим в таблицу 3.1.

Определяем масштаб оси ординат диаграммы моментов:

где - максимальное значение момента из таблицы 3.1 в

- максимальная ордината в мм на диаграмме моментов. Выбирается произвольно. Примем =92,75 мм, тогда

Определяем ординаты для остальных положений, характеризующие значения моментов сил полезного сопротивления в этих положениях:

где - значение момента в шестом положении;

- масштаб оси ординат диаграммы моментов.

Подставляя соответствующие значения М_пс для других рабочих положений в последнюю формулу, получим:

Таблица 3.1

Значения моментов сил полезного сопротивления.

Полож. механ. Параметр	0, 12	1	2	3	4	5	5’	6	7	8	9	10	11
1, 1/с	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53	7,53
VС, м/с	0	1,95	2,26	1,01	0,46	0,15	0	0,12	0,39	0,7	1,28	1,75	1,4
Pпс, Н	0	0	0	0	0	0	0	1600	1600	1600	1600	1600	1600
Мпс, Нм	0	0	0	0	0	0	0	25	83	148	271	371	297

3.2 Построение диаграммы зависимости работ сил полезного сопротивления от угла поворота ведущего звена, А_пс= А_пс().

Масштаб оси ординат данной диаграммы определяем по формуле:

где Н₁ – полюсное расстояние в мм, Н₁=60 мм;

- масштаб оси ординат диаграммы моментов;

- масштаб оси абсцисс, равный для всех четырех диаграмм.

Построение осуществляем методом графического интегрирования (рис.3.2). Для построения диаграммы ось ох разбиваем на интервалы, количество и величина которых должна совпадает с интервалами, построенными на диаграмме моментов. Также по оси ох в сторону отрицательных значений откладываем расстояние Н₁ – полюсное расстояние в мм. Выбирается произвольно. Получаем точку Р₁ (примем Н₁=60 мм).

Далее осуществляем следующие действия:

а) На диаграмме моментов вдоль оси ох проводим линию так, чтобы внешняя площадь (не являющаяся частью площади диаграммы) ниже проведенной линии приблизительно была равна внутренней площади диаграммы, находящейся выше проведенной линии (рис.3.2).

б) Проводим эту линию до пересечения с осью ординат и соединяем с точкой Р₁.

Соединяем полученные прямые плавными линиями и получаем диаграмму.

3.3 Построение кривой изменения работы движущих сил на диаграмме работ полезного сопротивления, А_дв= А_дв().

Для получения данной кривой (рис.3.2) необходимо конечную точку диаграммы моментов соединить с нулевой точкой (началом координат). Полученная линия – кривая работ движущих сил.

3.4 Построение кривой изменения момента движущих сил на диаграмме моментов, М_дв= М_дв().

Построение данной диаграммы осуществляем методом графического дифференцирования. Для этого нужно из точки Р₁ диаграммы моментов провести линию, параллельную кривой работ движущих сил, до пересечения ее с осью ординат. От точки пересечения проводим горизонтальную линию на всем отрезке

l_0-12. Получаем кривую изменения момента движущих сил.