Степень подвижности Групп Ассура:

2. Кинематический анализ механизма.

   1. . Построение плана шести положений.

План положений механизма – это изображение нескольких планов механизма, построенных в одном масштабе для соответствующего количества положений начального звена и отображающих изменение положений всех звеньев механизма и любых точек за один кинематический цикл.

Для построения плана шести положения выбирается единой масштабный коэффициент

= , где L - истинный линейный размер звена; l - длина изображающего его отрезка, мм.

Тогда все длины отрезков, изображающих звенья на чертеже можно пересчитать по формуле = ,

Определение масштабного коэффициента:

μ= = = 0,0025 м/мм;

= = 240мм;

= = 80 мм;

= = 160 мм;

= =80 мм;

= 200 мм;

2.2 Построение плана скоростей.

Чтобы определить линейные скорости всех характерных точек звеньев механизма для ряда фиксированных положений в течение одного кинематического цикла, необходимо построить план скоростей.

План скоростей – это чертеж, на котором в выбранном масштабе в виде отрезков изображены векторы, по модулю и направлению соответствующие скоростям характерных точек звеньев механизма в конкретный момент его движения (при некотором фиксированном положении звеньев на соответствующем плане механизма).

Определение угловой скорости , при :

Определение скорости точки А:

;

;

Определение масштабного коэффициента:

;

где - истинное значение величины линейной скорости входного звена, м/с; –длина отрезка на плане скоростей, мм.

Определение скоростей положений:

Положение 1:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=11.46 * 0.0126= 0,144 м/c

Скорость центров масс:

Положение 2:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=58.96 * 0.0126= 0,743 м/c

Скорость центров масс:

Положение 3:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=75. 49 * 0.0126= 0,951 м/c

Скорость центров масс:

Положение 4:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=50.31 * 0.0126= 0,634 м/c

Скорость центров масс:

Положение 5:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=0 * 0.0126= 0 м/c

Скорость центров масс:

Положение 6:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=52.87 * 0.0126= 0.666 м/c

Скорость центров масс:

Положение 7:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=86.9 * 0.0126= 1.095 м/c

Скорость центров масс:

Положение 8:

Скорость точки В

Скорость точки С

∥ Y ⊥СВ

= 0.0126=57.67 * 0.0126= 0.727 м/c

Скорость центров масс:

2.3 Построение плана ускорений для четвертого и третьего положений.

План ускорений – это чертеж, на котором в выбранном масштабе в виде отрезков изображены векторы, по модулю и направлению соответствующие ускорениям характерных точек звеньев механизма в конкретный момент его движения (при некотором фиксированном положении звеньев на соответствующем плане механизма).

Ускорение входного звена:

Определение масштабного коэффициента:

где - истинное значение величины ускорения входного звена, м/с²; – длина отрезка на плане ускорений, мм

Определение ускорений для второго положения:

Ускорение точки А:

;

= м/с²;

Ускорение точки B:

;

.

;

Ускорение точки C:

; ॥ Y

Угловые ускорения

Ускорения центров масс

* =80* 0.079=6.32

Определение ускорений для третьего положения:

Ускорение точки А:

;

= м/с²;

Ускорение точки B:

;

.

;

Ускорение точки C:

; ॥ Y

Угловые ускорения

Ускорения центров масс

Определение ускорений для четвертого положения:

Ускорение точки А:

;

= м/с²;

Ускорение точки B:

;

.

;

Ускорение точки C:

; ॥ Y

Угловые ускорения

Ускорения центров масс

Сравнение с графиками для третьего и четвертого положения:

Третье положение

Рассчитанная скорость:

Скорость по графику: =

Процент расхождения скорости: (0.692-0.51)/0.692*100=26%

Рассчитанное ускорение:

Ускорение по графику: =

(8.9-7.96)/8.9*100=10%

Четвертое положение

Раcсчитанная скорость:

Скорость по графику: =

(0.193-0.090/0.193*100=53%

Расcчитанное ускорение: =

Ускорение по графику:

(5.78-3.49)/5.78*100=39%

3. Силовой анализ механизма.

   1. Определение уравновешивающей силы аналитическим способом.

Первое положение:

=(8000*0,28+0.1*0.28*8000)/1.008=2444.44

Второе положение:

Третье положение:

Четвертое положение:

Пятое положение:

Шестое положение:

Седьмое положение:

Восьмое положение:

3.2 Определение уравновешивающей силы для второго положения методом «рычага Жуковского».

Рычаг Н.Е. Жуковского представляет собой графическую интерпретацию принципа Даламбера – Лагранжа об элементарной работе приложенных к механической системе сил: рычаг Н.Е. Жуковского для механизма с одной степенью свободы всегда находится в равновесии. Из условия равновесия момент от уравновешивающей силы Fyp относительно полюса 𝑝 равен сумме моментов всех сил, приложенных к механизму относительно полюса 𝑝:

Решая уравнение равновесия, получим выражение для вычисления уравновешивающей силы:

Fур=(Fu5*90.99+g5*90.99+g1*79.48+g2*67.85+g3*33.98+g4*28.28-Fnc*90.99-Fu4*19.9-Fu3*22.21-Fu2*14.87+(Mc4+Mc3-Mc2)/0.0126)/80

Расчет сил инерции звеньев:

Расчет сил тяжести звеньев:

Расчет моментов инерции звеньев:

Fур=

(Fu5*90.99+g5*90.99+g1*79.48+g2*67.85+g3*33.98+g4*28.28-Fnc*90.99-Fu4*19.9-Fu3*22.21-Fu2*14.87+(Mc4+Mc3-Mc2)/0.0126)/80=

(7.2*90.99+196.2*90.99+98.1*79.48+294.3*67.85+294.3*33.98+196.2*28.28-8000*90.99-74.2*19.9-111.9*22.21-286.8*14.87+(0.61+1.1-12.21)/0.0126)/80=-8439.43

3.3 Определение уравновешивающей силы методом кинетостатики.

Определение реакций в кинематических парах относится к задачам кинетостатического расчета механизма. Кроме статически действующих сил, приложенных к звеньях механизма, учитываются также силы инерции.

Условие статического равновесия:

Приведение момента сил инерции к масштабу чертежа:

Определение реакций:

Группа Ассура 4-5

Определение коэффициента для плана сил:

Пересчет сил для заданного масштаба:

=200 мм

Определение реакций из построенного плана сил:

Так как более 3 неизвестных, рассмотрим равновесие отдельно равновесие 2-го и 3-го звеньев

Уравнение моментов относительно точки B для 3-го звена:

= /40=1.98 мм

Уравнение моментов относительно точки S2 для 2-го звена

Пересчет сил для заданного масштаба:

Определение реакций из построенного плана сил:

= 11486.6 H

= 11808 H

Уравнение моментов относительно точки O₁ для 1-го звена:

Сравнение уравновешенной силы, полученной методом кинетостатики, и полученной из рычага Жуковского:

3.4 Определение приведенного момента сил.

3.5 Выбор электродвигателя.

Электродвигатель АИР160S2 (15квт)

2930 об/мин

4. Динамический анализ механизма.

   1. Расчёт момента инерции маховика.

=195.56/13.383=14.64

= 60

=483.3/13.383=36.11

=134.79/13.383=10.1

=0

133.33/13.383=9.96

=545.4/13.383=40.75

=625.39/13.383=46.7

4.2 Уравновешивание механизмов с помощью маховика.

Маховик на кривошип

Маховик на двигатель

;

4. Зубчатое зацепление

Дано:

Решение:

Делительные диаметры:

Диаметры окружностей впадин зубьев:

Диаметры окружностей вершин зубьев:

Диаметры окружностей впадин зубьев:

Диаметры окружностей впадин зубьев:

b1= *0.4=83.75*0.4=33.5 мм

b2= *0.4=316.25*0.4=126.5 мм

Заключение.

В данной курсовой работе я исследовал структуру, кинематику и динамику рычажного исполнительного механизма различными способами.

С помощью аналитического метода я определил кинематические и динамические характеристики механизма в виде аналитических выражений, содержащих конечное число алгебраических или тригонометрических определяющих функцию явно, неявно или параметрически.

С помощью графоаналитического и графического метода анализа механизма я получил графические вычисления, основанные на геометрических построениях.

Список литературы.

1. Анализ плоских рычажных механизмов : Учебное пособие / Т. В. Виноградова, Ю. В. Кулида; СПбГАСУ. – СПб., 2017. – 000 с.

2. Теория механизмов и машин: Учебно-методическое пособие. – Чмиль В.П.; СПб.: Издательство "Лань", 2017.–280 с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература).

3. Петров С. Г., Клюшкин И. В., Теория машин и механизмов, Санкт- Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, 2019