Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Курсовое проектирование по теории механизмов и механике систем машин

..pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
15.71 Mб
Скачать

Рис. 6.7. Механизм движения автомобиля: а – схема автомобиля;

б– схема механизма движения; в – индикаторная диаграмма;

г– схема коленчатого вала; д – закон изменения ускорения толкателя

431

Стр. 431

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Таблица 6 . 1 0

Исходные данные

Параметр

Обозна-

Единица

Числовые значения длявариантов

п/п

чение

измере-

А

Б

В

Г

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

 

 

4

5

6

7

8

9

1

Средняя скорость

 

Vср

м/с

11,73

12

13

12,6

12,8

поршня

 

2

Диаметр цилиндров

 

d

м

0,102

0,1

0,106

0,108

0,104

 

Отношение длины

λ2

=

 

lВС

 

 

 

 

 

 

 

 

3

шатуна к длинекри-

 

 

 

4,5

4

3,8

4,2

4,3

lАВ

 

вошипа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение расстоя-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нияот центра ниж-

λ2

=

lВS 2

 

 

 

 

 

 

 

4

нейголовкишатуна

 

0,25

0,26

0,27

0,28

0,24

 

 

доегоцентра масс

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к длине шатуна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моментинерции

J2S = J4S =

 

 

 

 

 

 

 

шатуна относитель-

2

 

 

 

 

 

5

но оси, проходящей

= J6S

кгм

0,0095

0,0094

0,0096

0,0095

0,0095

 

через егоцентрмасс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Масса шатуна

т246

кг

0,87

0,86

0,85

0,87

0,85

7

Масса поршня 3

т356

кг

0,9

0,91

0,9

0,91

0,9

 

Максимальное дав-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ление вцилиндрах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

5

8

приполнойподаче

Pmax

Па

72 105

71 105

73 105

71,5 10

72,5 10

 

топлива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частота вращения

nimax

с–1

 

 

 

 

 

9

коленчатого вала

53,3

53,3

55

53,3

55

 

двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведенный к валу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двигателя момент

 

J1пр

кгм2

 

 

 

 

 

10

инерциивращаю-

 

3,2

3,1

3,0

3,3

3,25

 

щихсядеталей дви-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

Полнаямасса авто-

mавт

кг

1500

1450

1550

1475

1525

мобиля

 

Передаточноеотно-

 

им

 

 

 

 

 

 

12

шение главнойпере-

 

4,7

4,6

4,65

4,75

4,7

 

дачиведущегомоста

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Передаточноеотно-

 

ип

 

 

 

 

 

 

13

шениекоробкиско-

 

4,9

5,85

4,88

4,84

4,86

 

ростейнаПпередаче

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

Максимальная ско-

Vmax

км/ч

100

100

120

100

ПО

ростьавтомобиля

432

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр. 432

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

 

 

 

 

 

Окончание табл.

6 . 1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

 

6

7

8

 

9

 

Начальная скорость

Vнач

 

 

 

 

 

 

 

 

15

автомобиля прираз-

км/ч

11,0

 

10,0

11,0

12,0

 

13,0

 

гоне на 2-йпередаче

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угловая координата

ϕ1нач

 

 

 

 

 

 

 

 

16

кривошипа1 цилинд-

град

0

 

0

0

0

 

0

 

ра вначале разгона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моментсопротивле-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

ниянаколенчатом

Мс

Нм

85

 

84

86

87

 

85

валу двигателя от

 

 

 

движения автомобиля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угловая координата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

кривошипа1 цилинд-

ϕ1

град

30

 

60

90

120

 

150

 

радлясиловогорас-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модульзубчатых ко-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

лес z18 иz19 коробки

т

мм

3,0

 

4,0

3,0

4,0

 

3,0

 

отборамощности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Числа зубьев

z18, z19

16/16

 

14/18

16/18

16/20

 

14/16

 

Передаточноеотно-

u18

 

 

 

 

 

 

 

 

21

шение планетарного

4

 

4

3,5

3,5

 

3

 

редуктора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Числосателлитов

К

 

 

 

 

 

 

 

 

22

планетарного редук-

3

 

3

3

3

 

3

 

тора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ход толкателя впри-

h

 

 

 

 

 

 

 

 

23

водевыпускного кла-

м

0,01

 

0,012

0,014

0,01

 

0,015

 

пана

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Допустимый угол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

давления вкулачко-

θ

град

28

 

30

32

28

 

35

 

вом механизме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

Уголрабочего профи-

ϕр

град

120

 

120

115

130

 

120

 

ля кулачка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

Отношение ускорений

а1 / а2

3

 

3

2

1,5

 

3

 

толкателя

а3/а4

 

1

 

3

2

1

 

1

 

Отношение углов по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

воротакулачка при

ϕп / ϕсп

2

 

2,2

2

2,5

 

1

 

подъеме и опускании

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

клапана

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

Эксцентриситет

е

м

0,003

 

0,004

0

0,003

 

0,004

 

толкателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

Диаметр колеса

Dk

м

0,75

 

0,75

0,75

0,75

 

0,75

автомобиля

 

 

433

Стр. 433

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Таблица 6 . 1 1

Доли максимального давления в цилиндре двигателя в зависимости от положения поршня

Путь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поршня

sc

0

0,03

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,90

0,95

1,0

(в долях

хода Н)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Всасыва-

P/Pmax

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

ние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сжатие

P/Pmax

0,6

0,45

0,39

0,3

0,19

0,13

0,08

0,06

0,02

0,015

0,01

0,015

0,02

0,02

Сгорание

P/Pmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и расши-

0,6

1,0

0,9

0,7

0,49

0,38

0,29

0,23

0,19

0,16

0,14

0,07

0,04

0,02

рение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выхлопи

P/Pmax

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

продувка

Задание 8

Проектирование и исследование механизмов кривошипного горячештамповочного пресса

Кривошипный горячештамповочный пресс (КГШП), схема которого изображена на рис. 6.8, а, предназначен для изготовления деталей горячей объемной штамповкой.

От вала электродвигателя 1 через клиноременную передачу, состоящую из шкива 2 и маховика 3, установленного на одном валу с шестерней 4, движение передается на зубчатое колесо 5. Кинематическое замыкание цепи 15 с основным кривошипно-ползунным механизмом, состоящим из эксцентрика 7, шатуна 8 и ползуна 9, осуществляется с помощью пневматической муфты 6.

Пресс работает в режиме единичных ходов. При выключенной муфте основной механизм пресса неподвижен, причем ползун 9 находится

вкрайнем верхнем положении. При включении муфты 6 (предполагается ее мгновенное включение) движение передается на эксцентрик 7, шатун 8 и ползун 9. Ползун движется вниз, деформирует поковку и поднимается

висходное положение, после чего муфта выключается, электродвигатель разгоняет маховик 3 и совершается следующий ход основного механизма. Зависимость технологического усилия от хода ползуна представлена на рис. 6.8, б. Характеристика электродвигателя имеет вид, приведенный на рис. 6.8, в, аналитическая зависимость ее описывается системой

434

Стр. 434

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Рис. 6.8. Механизм штамповочного пресса: а – схема механизма; б – характеристика электродвигателя; в – рабочая характеристика

движения ползуна; г – кулачковый механизм; д – закон движения толкателя

435

Стр. 435

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Mд = 2Mk (S/Sk + Sk/S),

S =1 – n/n0, Sk = 1 – пk/п0, ппk,

где п0 – синхронная частота вращения ротора электродвигателя, пk, Мk критическая частота и момент ротора электродвигателя.

В состав средств автоматизации входят планетарный редуктор (рис. 6.8, г) и кулачковый механизм с дисковым кулаком и поступательным толкателем (рис. 6.8, д). Закон движения толкателя определяется второй передаточной функцией Sϕϕ'' = Acos kϕ.

Примечание: Коэффициент трения в шарнирах основного механизма f = 0,03, в поступательной паре fn = 0,1.

Таблица 6 . 1 2

Исходные данные

 

Обозна-

Единица

 

Числовые значения

 

п/п

Параметр

чение

измере-

 

для вариантов

 

 

 

 

ния

А

Б

В

Г

 

Д

1

2

3

4

5

6

7

8

 

9

1

Наибольшее усилие дефор-

FH

мН

63

40

25

16

 

10

мирования

 

2

Ход ползуна

Н

м

0,46

0,4

0,35

0,3

 

0,25

3

Отношение длины шатуна 8

λ8

7,2

6,7

6,3

6,3

 

6,3

 

к длине кривошипа 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение расстояния цен-

λS 8

 

 

 

 

 

 

 

4

трамасс шатуна 8 дооси

2/3

2/3

2/3

2/3

 

2/3

 

шарнира Вк длине шатуна 8

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Масса ползуна 9

т9

т

80

50

20

12

 

8

6

Масса шатуна 8

т8

т

50

30

15

8

 

6

7

Диаметр эксцентрика

dA

м

1,29

1,09

0,9

0,755

 

0,61

8

Диаметр оси шарнираО3

d0

м

0,82

0,68

0,56

0,45

 

0,36

9

Диаметр оси шарнираВ

dB

м

0,40

0,335

0,25

0,21

 

0,185

10

Передаточноеотношение

U1S

22,5

18,6

15,1

12,6

 

17,6

всегомеханизма

 

 

Моментинерциивсех вра-

J1

кгм2

 

 

 

 

 

 

11

щающихся масс, приведен-

240

140

40

14

 

8

 

ный к валу кривошипа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моментинерцииэксцентрика

 

кгм2

 

 

 

 

 

 

12

7 исвязанной с ним полу-

J7

4

2

0,5

0,3

 

0,15

 

муфты 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Синхроннаячастота враще-

no

–1

 

 

 

 

 

 

13

нияротораэлектродвигателя

с

16,7

16,7

16,7

16,7

 

25

 

Критическая частота враще-

nk

–1

 

 

 

 

 

 

14

нияротораэлектродвигателя

с

9,7

12,3

11,5

11,5

 

19,8

436

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр. 436

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

 

 

 

 

Окончание табл.

6 . 1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

5

6

7

8

9

 

Критический моментнавалу

mk

2

 

 

 

 

 

 

15

электродвигателя

кгм

 

7,63

5,24

3,09

2,17

0,723

16

Числозубьев колес 4 и5

z4/z5

 

12/66

12/59

11/73

10/47

10/52

17

Модульзубчатых колес 4, 5

т

мм

 

40

32

25

20

16

18

Передаточноеотношение

U1ав

 

22

19

15

13

17

планетарного редуктора

 

19

Числосателлитовпланетар-

К

 

3

3

3

3

3

 

ногоредуктора

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Ход толкателя 15 кулачково-

h

м

 

0,2

0,18

0,16

0,14

0,12

 

гомеханизма

 

 

 

 

 

 

 

 

21

Частота вращения кулачка

n14

с–1

 

0,67

0,85

I

1,5

1,33

22

Уголрабочего профиля

ϕр

град

 

360

270

180

90

180

 

кулачка

 

 

 

 

 

 

 

 

23

Допустимый уголдавления

θ

град

 

20

25

30

35

30

Силовой расчет производить в положении механизма, соответствующем началу деформирования заготовки.

Задание 9

Проектирование и исследование механизма привода качающегося конвейера с постоянным давлением груза на дно желоба

С помощью качающегося конвейера могут транспортироваться в горизонтальном направлении различные материалы: уголь, торф, руда, песок, зерно и т.д.

Конвейер (рис. 6.9, а) состоит из желоба 1, опорных колес 2 и механизма привода, состоящего из кулисно-ползунного механизма со звеньями 3, 4, 5, 6, соединенного с желобом 1, планетарного редуктора и зубчатой передачи.

Движение звену 3 кулисно-ползунного механизма (рис. 6.9, б) передается от электродвигателя М через муфту, планетарный редуктор с зуб-

чатыми колесами z1, z2, z3, z4 и зубчатую передачу z5, z6.

Механизм привода сообщает желобу прямолинейное переменновозвратное движение в горизонтальной плоскости. Характер изменения кинематических параметров желоба и груза при прямом и обратном ходах показан на рис. 6.9, в.

437

Стр. 437

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

438

Стр. 438

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

Подача груза на желоб осуществляется специальным питателем (не показанным на схеме), заслонка которого закрывается и открывается с помощью кулачкового механизма (рис. 6.9, д) с дисковым кулачком 9 качающимся толкателем 10. График изменения ускорения толкателя 10 ( аТτ , ϕд ) показан на рис. 6.10, г.

Груз двигается вместе с желобом тогда, когда сила трения между днищем желоба и грузом будет равна его силе инерцииили больше нее, т.е. при условии fnmrg mraж или aж fng, где fn коэффициент тренияскольжения между грузом и желобом в покое, g = 9,81 м/c2 – ускорение силы тяжести.

Когда скорость желоба убывает, а ускорение желоба аж будет отрицательным и больше акр = fng, т.е. |аж| ≥ акр = fng под воздействием накопленной кинетической энергии груз будет двигаться вперед, а сила трения между грузом и желобом Fd = fdmrg будет препятствовать этому движению. Здесь fd – коэффициент трения-скольжения между грузом и желобом при движении.

В момент начала скольжения груза по желобу (точка Ан на рис. 6.9, в) груз имеет начальную скорость, равную скорости желоба в этой точке,

т.е. VH.

Посколькунагруздействует силатрениягрузаодножелоба, грузбудет двигатьсяравномерно-замедленнососкоростьюVr = VH – a't, гдеа' = fdg.

График сил трения, приложенных к желобу, строится с учетом графиков перемещения, скорости и ускорения желоба и груза в зависимости от угла поворота кулисы 3.

График перемещения и скорости строится для 12 положений механизма на основе планов положений и планов скоростей.

График ускорения строится методом графического дифференцирования графика скорости.

Примечания:

1.Центры масс S3 и S5 расположены на осях вращения О3 и В соответственно.

2.Центр массы S6 шатуна 6 расположен посредине звена АС.

3.Центр массы Sж, желоба с грузом совпадает с осью, проходящей через точку С.

4. Моменты инерции звеньев 3 и 5 определять по формуле

Jis = 0,12 mili .

5.Звено 4 считать невесомым.

6.При определении приведенного к ведущему звену 3 момента инерции от сил трения следует учитывать постоянную силу трения меж-

439

Стр. 439

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)

ду желобом и направляющими FH = {тг + mжc)gf1 и силу трения между грузом и желобом Fr = mgfd в период их относительного движения.

7.Кулачок 9 получает движение от кулисы (звено 3) через цепную передачу 8 с передаточным отношением и38 = 1.

8.Ограничение колебаний угловой скорости звена 3 в пределах коэффициента неравномерности δ обеспечивается маховиком 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9 – 1

 

 

Исходные данные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Единица

 

Числовые значения

 

Параметр

Обозначение

измере-

 

 

длявариантов

 

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

А

 

Б

 

В

Г

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

 

4

5

 

6

 

7

8

9

 

Частота вращения кри-

 

п3

–1

 

 

 

 

 

 

 

1

вошипа-кулисы3

 

с

0,90

 

0,85

 

0,9

1,0

1,10

 

Частота вращенияэлек-

 

п3

–1

 

 

 

 

 

 

 

2

тродвигателя

 

с

24

 

24

 

24

24

24

3

Ход желоба

 

н

м

0,25

 

0,28

 

0,3

0,32

0,4

 

Допустимый уголдав-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

ления вкулисно-

 

αд

град

10

 

12

 

14

15

16

 

рычажном механизме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Расстояние между опо-

 

lo3B

м

0,050

 

0,055

 

0,060

0,065

0,070

рами О3 и В

 

 

 

 

Отношение длины кли-

λ2

=

lАВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

вошипа 5 кдлине шату-

 

0,25

 

0,28

 

0,30

0,32

0,35

lАС

 

 

 

на 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

Масса погонного метра

 

q

кг/м

50

 

60

 

60

50

50

 

звеньев 3, 5, 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Масса: желоба

 

т1

кг

300

 

250

 

300

250

400

 

груза вжелобе

 

тГ

 

5000

 

4000

 

4500

5000

5500

 

Коэффициент трения

 

fn

 

 

 

 

 

 

 

 

9

скольжениямежду гру-

 

0,58

 

0,60

 

0,62

0,65

0,70

зомижелобом: впокое

 

fд

0,3

 

0,32

 

0,35

0,36

0,38

 

в движении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведенный коэффи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

циенттрения в опорных

 

f1

0,08

 

0,09

 

0,10

0,10

0,11

колесах и их направле-

 

 

 

 

ниях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Суммарный приведен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный кзвену 3 момент

 

J 3пр

кгм2

 

 

 

 

 

 

 

11

инерциивсех зубчатых

 

5,0

 

6,0

 

5,5

6,3

7,0

 

колес и ротораэлектро-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

440

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр. 440

ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru)