5. Графическое оформление проекта
Графические построения к каждому разделу курсового проекта выполняется на отдельном листе чертёжной бумаги формата А1 или А2 с соблюдением существующих стандартов на чертежах. Необходимо строго выдерживать различную толщину основных, пунктирных, вспомогательных линий. На чертежах обязательно сохранять все вспомогательные построения, делать соответствующие надписи и проставлять принятые масштабы. На графиках по осям координат следует указывать буквенные обозначения и размерности масштабов. Характерные точки на графиках обводятся кружками диаметром 1,5 – 2мм.
В ТММ размеры длин звеньев измеряются в метрах, а на чертеже откладываются в миллиметрах; отрезки, изображающие на планах векторы скоростей, ускорений, значения сил и т.д. также изображаются в миллиметрах. Поэтому масштабы имеют следующую размерность:
масштаб длин – μl (м/мм)
масштаб скоростей – μV (мс -1/мм)
масштаб ускорений – μa (мс -2/мм)
масштаб сил – μF (Н/мм)
При выборе масштабов μV и μa рекомендуется исходить из того, чтобы величины векторов скоростей и ускорений ведущего звена механизма были бы не меньше 50 мм, и желательно выбирать так, чтобы величина масштаба была стандартной. Например, при скорости точки А кривошипа VА = 2,7 м/с длину вектора рa, изображающего эту скорость, следует выбрать равной 54мм. В этом случае масштаб скорости будет равен:
μV = VА / рa
μV = 2,7 / 54 = 0,05 мс -1/мм
Каждый чертёжный лист должен иметь в правом нижнем углу штамп размером 185 х 55 мм, в котором записывается тема курсового проекта, наименование листа, раздела, указывается фамилия студента, выполнившего проект, руководителя и заведующего кафедрой.
6. Содержание курсового проекта
6.1. Структурный и кинематический анализ механизма.
Расчётно – пояснительная записка.
6.1.1. Производится структурный анализ механизма.
Приводится схема механизма, далее записывается наименование звеньев, из которых состоит механизм, указываются кинематические пары, которые имеются в механизме, обозначение этих кинематических пар, их схемы, указываются движения, которые совершают кинематические пары, класс кинематических пар, является высшей или низшей кинематическая пара. По формуле Чебышева определяется степень подвижности механизма, затем механизм разделяется на структурные группы Ассура.
6.1.2. Построение 12 – ти положений механизма.
Подсчитывается масштаб длины и даётся краткое описание построения двенадцати положений механизма.
6.1.3. Даётся краткое описание метода построения кинематических диаграмм, вычисляются масштабы кинематических диаграмм. Кинематические диаграммы строятся для рабочего звена механизма.
6.1.4. Построение планов скоростей механизма.
Приводятся расчётные формулы и векторные уравнения для определения скоростей точек механизма. Выбирается масштаб и даётся краткое описание построения планов скоростей. Полученные результаты сводятся в таблицу.
6.1.5. Построение планов ускорений механизма.
Приводятся расчётные формулы и векторные уравнения для определения ускорений точек механизма. Выбирается масштаб и даётся краткое описание построения планов ускорений. Ускорения вычисляются для двух положений, соответствующих рабочему и холостому ходу механизма. Полученные результаты сводятся в таблицу.
6.1.6. Определение угловых скоростей и угловых ускорений звеньев механизма.
Определяются угловые скорости для всех положений механизма и угловые ускорения для двух положений механизма. Полученные результаты сводятся в таблицу.
Графическая часть.
6.1.7. По исходным данным в принятом масштабе вычерчивается 12 положений механизма методом засечек. За нулевое положение, от которого начинается отсчёт движения, принимают крайнее положение кривошипа, соответствующее началу рабочего хода исполнительного звена.
6.1.8. Для механизмов, у которых рабочее звено ползун, строятся графики перемещения, скорости и ускорения ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа. График перемещения строится на основании 12 – ти положений механизма, график скорости строится путём графического дифференцирования графика перемещений, а график ускорения строится путём графического дифференцирования графика скорости.
Для механизмов, у которых рабочее звено коромысло, строятся графики углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения коромысла в зависимости от угла поворота кривошипа. График углового перемещения строится на основании 12 – ти положений механизма, график угловой скорости строится путём графического дифференцирования графика углового перемещения, а график ускорения строится путём графического дифференцирования графика угловой скорости.
6.1.9. Для всех 12 – ти положений механизма строятся планы скоростей в выбранном масштабе. Скорости центров масс звена определяются по методу подобия.
6.1.10. Для двух положений механизма, одно из которых соответствует рабочему ходу, а другое – холостому ходу, строятся планы ускорений в принятом масштабе.
6.2. Силовой анализ (расчёт) механизма.
Расчётно – пояснительная записка
6.2.1 Вычисляются силы сопротивления, силы тяжести и силы инерции звеньев для одного положения механизма, соответствующего рабочему ходу механизма.
6.2.2. Производится силовой расчёт группы Ассура, состоящей из четвёртого и пятого звеньев, а затем производится расчёт группы Ассура, состоящей из второго и третьего звеньев.
Порядок расчёта:
а) Силы инерции и моменты сил инерции, действующие на каждое звено, приводятся к одной результирующей силе инерции с точкой приложения: для звена, совершающего вращательное или неполное вращательное движение, точка приложения будет находиться в центре качания (К), для звена, совершающего плоскопараллельное движение, точка приложения будет находиться в полюсе инерции (Т). Требуется определить положение этих точек;
б) Составляются уравнения моментов сил для определения касательных составляющих реакций во вращательных кинематических парах;
в) Составляется векторное уравнение равновесия сил, приложенных к группе Ассура, графическое решение которого позволяет определить реакции в крайних кинематических парах. Выбирается масштаб плана сил.
г) Для определения реакции в средней кинематической паре составляется векторное уравнение равновесия сил, приложенных к одному из звеньев группы.
6.2.3. Производится силовой расчёт ведущего звена.
Порядок расчёта:
а) Составляется уравнение моментов сил, приложенных к кривошипу, для определения уравновешивающей силы, приложенной условно в точке А перпендикулярно кривошипу ОА;
б) Составляется векторное уравнение равновесия сил, приложенных к ведущему звену для определения реакции в шарнире О путём графического решения этого уравнения.
6.2.4. Определяется уравновешивающая сила с помощью рычага Жуковского. Для этого составляется уравнение моментов сил, приложенных к повёрнутому на 900 плану скоростей. Проводится сравнение величин уравновешивающей силы, полученной из силового расчёта и по методу Жуковского. Величина расхождения не должна превышать 10 %. Если полученное расхождение превышает указанный предел, то следует отыскать и исправить допущенные ошибки.
Графическая часть
6.2.5. Вычерчивается схема механизма в положении, соответствующем рабочему ходу, план скоростей и план ускорений.
6.2.6. Вычерчивается отдельно группа Ассура 4 – 5, к звеньям которой прикладываются все внешние силы, силы инерции и реакции, заменяющие действие отдельных звеньев механизма на данную группу.
6.2.7. Строится в масштабе план сил, с помощью которого определяются величины и направления реакций в кинематических парах данной группы.
6.2.8. Вычерчивается отдельно группа Ассура 2 – 3, к звеньям которой прикладываются все внешние силы, силы инерции и реакции, заменяющие действие отдельных звеньев механизма на данную группу.
6.2.9. Строится в масштабе план сил, с помощью которого определяются величины и направления реакций в кинематических парах данной группы.
6.2.10. Вычерчивается отдельно ведущее звено со всеми приложенными к нему силами и строится план сил, с помощью которого определяется реакция в шарнире О.
6.2.11. Строится повёрнутый на 900 план скоростей, к нему в одноимённые точки прикладываются все внешние силы (силы сопротивления и силы тяжести), силы инерции и уравновешивающая сила. Указываются плечи всех приложенных сил относительно полюса р.
6.3. Расчёт маховика.
Расчётно – пояснительная записка.
6.3.1. Определяется значения сил сопротивления и сил движущих, действующих на механизм для всех положений механизма. Полученные значения этих сил сводятся в таблицу.
6.3.2. Определяются значения приведённого момента сил полезного сопротивления или приведённого момента движущих сил для всех положений механизма. Полученные значения сводятся в таблицу. Вычисляются масштабы графика приведённых моментов.
6.3.3. Даётся краткое описание метода графического интегрирования при построении графика работ, краткое описание метода построения графика изменения кинетической энергии механизма, вычисляются масштабы этих графиков.
6.3.4. Вычисляется кинетическая энергия механизма для всех положений. Полученные значения сводятся в таблицу.
6.3.5. Вычисляются значения приведённого момента инерции звеньев механизма для всех положений. Результаты вычислений сводятся в таблицу. Определяются масштабы графика приведённого момента инерции звеньев механизма.
6.3.6. Даётся краткое описание построения диаграммы энергомасс, определяются значения углов ψmax и ψmin, краткое описание приложения этих углов к диаграмме энергомасс, по полученному отрезку LN на оси ординат вычисляется момент инерции маховика.
6.3.7. Вычисляются размеры и масса маховика.
Графическая часть
6.3.8. Вычерчивается в выбранных масштабах график приведённых моментов в зависимости от угла поворота кривошипа.
6.3.9. Методом графического интегрирования графика приведённых моментов строится график работ в зависимости от угла поворота кривошипа.
6.3.10. Строится график изменения кинетической энергии механизма в зависимости от угла поворота кривошипа.
6.3.11. Вычерчивается в выбранном масштабе график приведённых моментов инерции звеньев механизма в зависимости от угла поворота кривошипа.
6.3.12. Исключая из графика изменения кинетической энергии и графика приведённых моментов инерции звеньев механизма параметр φ, построим диаграмму энергомасс.
6.3.13. Проводим лучи, касательные к диаграмме энергомасс под углами ψmax и ψmin , получим на оси ординат отрезок LN.
6.3.13. Вычерчивается эскиз маховика.
6.4. Синтез зубчатого механизма.
Расчётно – пояснительная записка
6.4.1. Определение чисел зубьев колёс механизма.
Исходя из известных чисел оборотов двигателя и кривошипа, определяется общее передаточное отношение привода, далее определяется передаточное отношение планетарного механизма и простой зубчатой передачи. Зная общее передаточное отношение, определяются числа зубьев на тех колёсах, на которых число зубьев не известно. Если число зубьев получается не целым, производится округление в сторону ближайшего целого числа.
Далее проводится проверка на условия соосности, соседства и сборки. Если хотя бы одно из трёх условий не сойдётся, то следует пересчитать числа зубьев и повторить проверку.
Далее вычисляются радиусы делительных окружностей колёс планетарного механизма.
6.4.2. Определение геометрических параметров зубчатой передачи.
Вычисляются геометрические параметры простой зубчатой передачи.
6.4.3. Построение картины зубчатого зацепления.
Даётся краткое описание построения картины зубчатого зацепления.
6.4.4. Кинематическое исследование зубчатого механизма аналитическим методом.
Определяются частота вращения и угловые скорости всех зубчатых колёс аналитическим методом.
6.4.5. Кинематическое исследование зубчатого механизма графическим методом.
Приводятся расчётные формулы для определения скоростей точек зубчатых колёс. Выбирается масштаб и даётся краткое описание построения плана скоростей. Вычисляются значения скоростей точек зубчатых колёс.
Далее выбирается полюсное расстояние и вычисляется масштаб плана угловых скоростей зубчатых колёс. Пользуясь планом (картиной) угловых скоростей вычисляются угловые скорости всех зубчатых колёс. Вычисляется общее передаточное отношение, передаточное отношение планетарного механизма и передаточное отношение простой зубчатой передачи.
Полученные результаты значений угловых скоростей зубчатых колёс и передаточных отношений сравниваются с результатами аналитических расчётов. Погрешность не должна превышать 10%.
Графическая часть
6.4.6. Чертёжный лист делится примерно пополам. На одной стороне вычерчивается картина эвольвентного зацепления пары зубчатых колёс открытой передачи. На каждом колесе необходимо изобразить по три зуба, отметить теоретическую часть линии зацепления, выделить жирной линией рабочую часть линии зацепления. Необходимо также найти и заштриховать рабочие участки профилей зубьев, показать дуги зацепления, головку и ножку зуба, шаг зацепления и другие геометрические параметры колёс. Масштабы следует выбирать такими, чтобы зубья были высотой не менее 40мм.
6.4.7. На второй половине листа вычерчивается схема зубчатого механизма в выбранном масштабе в двух проекциях, строится план линейных и угловых скоростей, показывается направление вращения всех колёс и водила.