Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория механизмов и машин. Учебное пособие
.pdf
№
n
r2S
l
вар.
Задание 9
Кинематическая схема механизма
Исходные данные
мм
,
mm
грамм
об/мин.
42
mm
грамм
R
53
1 1700 75,0 870 626 1/4,2
2 2000 70,0 880 630 1/4,1
3 2100 88,9 730 580 1/4,0
4 1800 80,0 1200 630 1/3,9
5 1100 92,5 1520 1150 1/3,8
6 2800 100,0 850 590 1/3,7
7 2600 114,3 1600 1200 1/3,6
8 4000 108,0 1280 820 1/3,8
9 3200 127,0 890 670 1/3,7
10 3500 75,0 890 725 1/3,8
Дополнительные условия:
1. Кривошип уравновешен
2
2. Момент инерции шатуна
3. Центр тяжести шатуна L35,0L
AS
s
2
ml17,0J
81
Задание 10
n
r2S
l
Кинематическая схема механизма
Исходные данные
№
вар.
об/мин.
мм
,
mm
грамм
42
mm
грамм
R
53
1 5200 68,5 462 370 1/3,50
2 4900 78,0 336 330 1/3,85
3 4600 78,0 340 349 1/4,25
4 3800 69,8 487 390 1/4,00
5 4300 62,0 348 305 1/4,50
6 1500 150 1100 900 1/3,6
7 1350 170 1560 1250 1/3,7
8 4000 63,5 505 495 1/3,8
9 3000 64,0 490 394 1/4,1
10 3600 90,0 410 328 1/4,3
Дополнительные условия:
1. Кривошип уравновешен
2. Момент инерции шатуна
3. Центр тяжести шатуна L35,0L
AS
s
2
2
ml17,0J
82
Пример выполнения контрольной работы
Схема механизма:
Исходные данные:
Дополнительные условия:
1. Кривошип уравновешен
2. Момент инерции шатуна
3. Центр тяжести шатуна L35,0L
Приложение В
2
s
AS
2
ml16,0J
4. )м/кг(9)м(lm
V
5.
;
2
30/
S
n
.ср
;
max.x
m)35,0/3,0(m
;
23
m2m
21
.)град(15...13
Оглавление
Введение
1. Структурный анализ механизма
2. Кинематический анализ механизма
2.1. Определение недостающих размеров механизма по заданным усло-
виям
2.2. Построение планов положений механизма
2.3. Построение планов скоростей
2.4. Построение планов ускорений
2.5. Определение скоростей и ускорений графическим методом
2.6. Сравнение скоростей и ускорений, определенных графическим и гра-
фоаналитическим методами
3. Кинетостатический анализ механизма
3.1. Определение сил, действующих на механизм
3.2. Определение реакций в КП и уравновешивающей силы методом кине-
тостатики
3.3. Определение уравновешивающей силы методом Жуковского
3.4. Сравнение результатов расчета уравновешивающей силы
83
Заключение
Список использованных источников
Введение
Научной основой создания новых высокоэффективных, надежных
машин и приборов и технологических линий является теория механизмов и
машин – наука об общих методах исследования и проектирования.
Рационально спроектированная машина должна удовлетворять социальным требованиям – безопасности обслуживания и создания наилучших
условий для обслуживающего персонала, а также эксплуатационным, технологическим и производственным требованиям. Эти требования представляют собой сложный комплекс задач, которые должны быть решены в
процессе проектирования новой машины.
Контрольная работа посвящена структурному, кинематическому и
кинетостатическому анализу плоского рычажного механизма. Необходимо
определить скорости и ускорения механизма графическим и графоаналитическим методами, а также реакции в кинематических парах механизма и
уравновешивающую силу, приложенную к начальному звену.
1. Структурный анализ механизма
1. Вид механизма: плоский рычажный.
2. Назначение механизма: механизм служит для преобразования
вращательного движения кривошипа 1 в поступательное движение поршня
3 (см. схему механизма).
3. Названия звеньев: 1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – ползун; 4 – стойка, неподвижное звено.
4. Класс и вид кинематических пар (КП):
О (4, 1) – низшая, вращательная кинематическая пара 5 класса;
А (1, 2) – низшая, вращательная кинематическая пара 5 класса;
B (2, 3) – низшая, вращательная кинематическая пара 5 класса;
В1 (3, 4) – низшая, поступательная кинематическая пара 5 класса.
5. Определяем степень подвижности механизма по формуле П.Л. Чебышева для плоских механизмов:
45
,104233pp2-n3 = W
где n = 3 – количество подвижных звеньев; p5 – число КП 5 класса; p4 –
число КП 4 класса.
Отсюда следует, что для данного механизма требуется одно началь-
ное звено.
7. Раскладываем механизм на структурные группы Ассура:
84
2
OA
L
L e L Sin
2
2
2 2 2 2
S L L e L L e
Начальный Группа Ассура 2 класса, 2 вида,
механизм 2 порядка
Данный механизм является механизмом 2 класса, так как наивыс-
ший класс группы Ассура – второй.
2. Кинематический анализ механизма
2.1. Определение недостающих размеров механизма по заданным
условиям
Для построения плана положения механизма необходимо знать дли-
ны всех его звеньев.
Зададим эксцентриситет
L
OA
e
,
где
– длина кривошипа.
Тогда, подставляя это выражение в формулу
лучаем:
);11(SinL
L
OA
L
OA
;19,0L2L
OA
AB
AB
ABOA
;SinL
0
L
Подставив эти выражения (2) и (3) в формулу
( ) ( )
OA AB AB OA
найдем длину шатуна:
AB
2
2
AB
2
AB
AB
2
2
AB
AB
2
ABAB
2
AB
2
AB
2
2
;L344,0L864,1S
AB
OA AB
L19,0eL38,0L
.
ABABOA
2
AB
,
по-
,
2
ABAB
2
;L036,0)L62,0(L036,0)L38,1(S
AB
AB
2
;)L19,0()L38,0L()L19,0()LL38,0(S
;L036,0L38,0L036,0L9,1S
;L59,0L367,1S
ABAB
85
;L77,0S
0,38 0,38 0,260 0,1
м
2
2
0,35 0,35 0,260 0,091
м
80
80
м
OA
мм
мм
АS мм
мм
AB
Длина кривошипа
ABAB
.м26,0LL77,02,0
L L
OA AB
.
Эксцентриситет
L
OA
e
1,0
.м05,0
Расстояние, на котором располагаются центр масс шатуна
L L
AS AB
2
.
2.2. Построение планов положений механизма
Строим 8 совмещенных планов положений механизма. Сначала оп-
ределяем масштабный коэффициент длин. Приняв на чертеже отрезок
ОА
мм, получим:
L
OA
L
0,1
0,00125
.
Находим длины отрезков:
2
L
0,260
0,00125
0,091
0,00125
208
72,8
;
;
L
AB
AB
Д
L
AS
2
Построение плана положений механизма проводим методом засечек
(см. рис. В.1).
e
e
L
0,05
0,00125
Рис. В.1
40
.
86
ОА мм
А
V V V
А OА
V V L
1) Отмечаем положение оси вращения кривошипа О и на расстоянии
e от неё проводим горизонтальную ось хх;
2) За начальное положение механизма выбираем одно из крайних,
при котором кривошип и ползун располагаются на одной прямой.
Для этого на оси хх радиусом ОВ, длина которого равна сумме
длин кривошипа и шатуна, делаем засечку и отмечаем крайнее положение шатуна – точка В0 и начальное положение кривошипа –
точка А0;
3) Из точки О радиусом 80
проводим окружность – траекторию движения точки А, на которой на одинаковом расстоянии
друг от друга отмечаем 8 положений точки А (А0, А
1, … , А7
);
4) В каждое положение кривошипа устанавливаем ножку циркуля,
раствор которого равен отрезку AB и делаем засечки на горизонтальной оси хх, получая соответствующие положения ползуна B1,
B
2, … , B7
5) Соединив точки А0, А
;
1, … , А7
соответственно с точками B0, B
1, … , B7,
получаем 8 совмещенных планов механизма.
2.3. Построение планов скоростей
Вычисляем линейные и угловые скорости всех точек механизма для
8 положений механизма при условии, что угловая скорость начального
звена постоянна.
1) Определяем линейную скорость точки А начального звена. Так как
точка А совершает вращательное движение с постоянной угловой скоростью
Поскольку точка О неподвижна (
, то её линейную скорость найдем из выражения
1
A O O
V
O
.
0
)
1A O
.
Скорость точки А будет направлена по касательной к окружности радиусом, равным длине звена ОА (перпендикулярно звену ОА), в сторону
вращения этого звена:
nS
V
ср
;
30
30V
ср
n
S
308,0
);c/об(120
2,0
87
1
мVс
ра мм
VVV
аs ab
с
ра мм
1
=289,8
c
;с/рад6,75312014,32n2
OA1A
.c/м36,751,06,753LV
2) Определяем масштабный коэффициент плана скоростей
75,36
V
А
60
1, 256
,
где
V – действительное значение скорости точки А;
А
ра
– отрезок, выра-
жающий эту скорость на чертеже в мм.
3) Находим линейную скорость точки B. Так как шатун совершает
плоско-параллельное движение, то
BAAB
.
4) Строим планы скоростей для 8 положений механизма. Выбираем
точку Рi (полюс плана скоростей); в этой точке будут располагаться все
точки, скорости которых равны нулю. Из точки Рi (i = 0 ÷ 7) проводим
вектор скорости точки А перпендикулярно звену ОА в направлении его уг-
ловой скорости. Длина этого вектора равна длине отрезка
ра
, выбранного
при расчете масштабного коэффициента плана скоростей. Отмечаем на
чертеже точку а. Далее через точку а проводим прямую перпендикулярную звену АВ. Через точку Р
проводим прямую, параллельную направле-
i
нию движения ползуна В (параллельно оси хх (см. рис. В.1)). На пересечении этих двух линий отмечаем искомую точку b. Соединяем точки А и В
между собой. Полная скорость точки В будет определяться отрезком рb.
Скорость точки S2 , центра тяжести шатуна, найдется из принципа подобия
плана скоростей:
L L AS AB
0.35 0.35 0,35
AS AB
2
2 2
5) Находим действительные значения скоростей всех точек механизма:
0V
;
aрV
VVA
bрV
VVВ
м
V
А
– масштабный коэффициент плана скоростей;
;см
;см
baV
2
SрV
VBA
V2VS
где
O
V
– соответствующие отрезки с плана скоростей, измеренные, мм.
6) Определяем действительное значение и направление угловой скорости шатуна:
V
BA
L
A2B
75, 36
0, 26
88
.
;см
рb ,
;см
ab
Для определения направления угловой скорости шатуна
A
S2
У
гл. №
перенести вектор
сторону вектор
V
в точку B плана механизма и определить, в какую
V
BA
создает вращение шатуна вокруг точки А; направление
BA
этого вращения покажет направление угловой скорости шатуна
2
.
2
нужно
В табл. 1 приведены длины отрезков, выражающих соответствующие
скорости на планах скоростей, в табл. 2 – значения линейных и относительных скоростей всех точек механизма, а в табл. 3 – значения угловых
скоростей шатуна, рассчитанные для восьми положений механизма по
вышеприведенным формулам.
Таблица 1
№
Отр., мм
[pva] 60 60 60 60 60 60 60 60
[pvb] 0 58,5 65,2 27,1 6,7 34,2 58,7 52,1
[ab] 60 52,9 10,2 41,7 61,3 47,9 8,5 36,4
[as2] 21 18,5 3,6 14,6 21,5 16,8 3 12,7
[pvs2] 39 53,9 61,7 46,9 38,7 47,2 59,1 54,7
0, 8 1 2 3 4 5 6 7
Таблица 2
№
Скор.,м/с
V
VB 0 73,48 81,89 31,04 8,42 42,96 75,6 64,44
VAB 75,36 66,4 12,8 52,4 77 60,2 10,7 45,7
V
0, 8 1 2 3 4 5 6 7
75,36 75,36 75,36 75,36 75,36 75,36 75,36 75,36
49 67,7 77,5 85,9 48,6 59,3 74,2 68,7
Таблица 3
Скор., с
-1
ω2
0, 8 1 2 3 4 5 6 7
289,8 255,4 49,2 201,5 296,2 231,5 41,2 175,8
2.4. Построение планов ускорений
Вычисляем линейные и угловые ускорения всех точек механизма
для 8 положений механизма.
1) Определим полное ускорение точки А для ведущего звена.
Так как точка А совершает вращательное движение с постоянной угловой скоростью ω1, то ее полное ускорение найдем из выражения
n
ааа
,
А
АA
n
а
где
точки А к точке О);
– нормальное ускорение точки А (направлено вдоль звена ОА от
А
а
– тангенциальное ускорение точки А (направлено
А
перпендикулярно звену ОА в сторону вращения).
89
2
/ c
2
мaс
ра мм
А
a
В А ВА А ВА ВА
а а а а а а
В данном случае
а
= 0, так как точка А вращается с постоянной уг-
А
ловой скоростью ω1, значит
а а мL
A АО AO
n
2) Находим масштабный коэффициент плана ускорений:
2 2
1
a
753, 6 0,1 56791,3
56791, 3
А
50
1135,83
.
,
где
ра
– отрезок, выражающий это ускорение на чертеже, мм.
– действительное значение ускорения точки А;
3) Находим ускорение точки B(аВ).
Так как шатун АВ совершает плоско-параллельное движение, ускорение точки В может быть определено из выражения
где
– нормальное ускорение точки В при вращении вокруг точки А
BA
n
a
(направлено вдоль звена АВ от точки В к точке А);
n
,
a
– тангенциальное
BA
ускорение точки А (направлено перпендикулярно звену АВ в сторону вращения).
n
Величина нормального ускорения точки В
a
находится по форму-
BA
ле
2
АВ
V
BA
L
.
АВ
Значения ускорения
n
BA
n
a
приведены в табл. 4.
BA
2
La
2
Уск.,
2
м/с
a
№
n
BA
0, 8 1 2 3 4 5 6 7
21842,8 16957,5 630,2 10560,6 22803,8 13938,6 440,3 8032,7
Величина тангенциального ускорения точки В
делим её путем построения планов ускорений, используя известное на-
правление полного ускорения этой точки (вдоль направляющей хx).
4) Порядок построения планов ускорений.
Выбираем положение полюса плана ускорений, точки Ра. В этой
точке будут находиться все точки, ускорения которых равны нулю. Из
90
Таблица 4
a
неизвестна. Опре-
BA
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]