Применение системы автоматизированных расчётов при выполнении курсовых работ

Система автоматизированных расчётов курсового проекта (САРКП) по теории механизмов разработана как система, обладающая достаточно развитым аппаратом диалога и обеспечивающая: удобный, понятный и простой диалог; простой ввод исходных данных с возможностью исправления ошибок ввода;быструю и удобную корректировку исходных данных; контроль знаний студента по разделам курса, связанным с использованием программ вычислений.

Под проектом понимают совокупность проектных документов, выполненных в заданной форме в соответствии с установленным перечнем,необходимых для создания в заданных условиях объекта проектирования с заданными характеристиками, свойствами, взаимодействием между его частями.

Задания по проектированию — это описание объекта проектирования в заданной форме, содержащее необходимую для проектирования информацию о назначении объекта, его действий и основных его параметрах.

Проектные процедуры при выполнении процесса проектирования содержат совокупность алгоритмов и проектных операций, в том числе и типовых проектных решений. Эти проектные процедуры могут выполняться либо как не автоматизированные, либо с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР). Совокупность предписаний, необходимых для выполнения проектирования, называют алгоритмом функционирования САПР. Автоматизированное проектирование (АП) имеет техническое, математическое, программное, информационное, методическое и организационное обеспечение. В рамках проекта ОПМ1 наибольшее внимание уделяется математическому обеспечению АП — совокупности математических моделей и алгоритмов проектирования, представленных в заданной форме, и программному обеспечению АП — совокупности машинных программ, представленных в заданной форме. Информационное обеспечение АП содержит совокупность сведений, необходимых пользователю САПР.

Такой подход позволяет создать программу, готовую к выполнению, и хранить её на магнитном диске. Пользователь при расчёте конкретных параметров машинного агрегата использует конкретные рабочие подпрограммы для соответствующего механизма.

Обращение к подпрограммам осуществляется с помощью соответствующих операторов. Каждая подпрограмма имеет имя (идентификатор) и список формальных параметров. Идентификаторы подпрограмм отображают этап проектирования, вид проектируемого механизма и его структурные особенности, параметры синтеза и целевые функции.

В САРКП предусмотрены следующие этапы проектирования машины:синтез механизма по заданным условиям и ограничениям (присваивается имя S); определение передаточных функций (имя A); расчёт параметров динамической модели (имя D); определение закона движения механизма (имя W); определение сил в кинематических парах механизма при плоском движении звеньев (имя P); определение износа элементов кинематических пар (имя Q); исследование влияния внешних воздействий и синтез виброзащитной системы машины (имя U);оптимизация параметров механизма машины или конструкции (имя V).

Подпрограммы для отдельных этапов проектирования конкретизируются по видам механизмов: рычажные (R), кулачковые (K), зубчатые передачи (S), планетарные механизмы (P), манипуляторы (M). Наиболее распространенные схемы механизмов имеют цифровые символы. Например, для рычажных механизмов приняты следующие обозначения: четырёхзвенник шарнирный (10), кривошипно-ползунный (20), кулисный (30), тангенсный (40), синусный (50). Шестизвенные рычажные механизмы имеют обозначения, соответствующие порядку присоединения двухповодковых групп. Вторая цифра (0) в шифрах таких механизмов заменяется на номер группы. Например: R12 — первой присоединена двухповодковая группа с тремя вращательными парами, а второй — группа, у которой две пары вращательные и одна внешняя пара — поступательная. Механизм R21 имеет обратный порядок присоединения двухповодковых групп.

Шестизвенные кулисно-ползунные механизмы имеют имя или R34, или R32. Идентификатор подпрограммы представляет собой последовательность букв и цифр в пределах до шести символов.

Позиции 5 и 6 в имени подпрограммы отводятся для обозначения параметров синтеза, режима работы, методов оптимизации целевых функций при проектировании или исследовании механизмов.

Рассмотрим несколько примеров идентификации подпрограмм:

AR2010 — подпрограмма определения передаточных функций (А) кривошипно-ползунного (R20) механизма, размеры которого определенны по заданным положениям входного и выходного звеньев (10).

SS11 — подпрограмма расчётов проектируемой (S) зубчатой передачи (S) при вписывании в заданное межосевое расстояние (11).

AR3400 — подпрограмма определения передаточных функций (А) шестизвенного кулисно-ползунного механизма (R34) при заданныз размеров звеньев (00).

Идентификаторы первым символом имеют букву, соответствующую этапу проектирования, а вторым символом — букву, относящуюся к виду механизма. При разработке иных подпрограмм разработчик может выбирать выбирать идентификатор по своему усмотрению, но он не должен совпадать со служебными словами; первым символом в последовательности должна быть буква.

Alt-A Число 02.11.11 Alt-B Шифр задания 5Д Alt-C Вариант задания 2 Alt-D Руководитель Поезжаева Е.В. Alt-E Исполнитель Николаев Р.А. Alt-F Группа СДМу-10-2

Alt-X Вид расчета [X] Alt-A Кинематический расчет [X] Alt-B Силовой расчет [X] Alt-C Динамический расчет Число положений N = 13 Шаг расчета H = 30 градусов Alt-Y Тип механизма ( ) Alt-D Двигатель - начальная точка F0 = 0 градусов (•) Alt-E Компрессор - начальная точка F0 = 180 градусов Alt-Z Направление вращения кривошипа ( ) Alt-F По ходу часовой стрелки (•) Alt-G Против хода часовой стрелки

Alt-A Угловая скорость кривошипа w1, 1/c 90 Alt-C Длина кривошипа L1, м 0.03 Alt-D Длина шатуна L2, м 0.12 Alt-E Координата центра масс кривошипа L3, м 0.012 Alt-F Координата центра масс шатуна L4, м 0.06 Alt-G Масса кривошипа M1, кг 0.25 Alt-H Масса шатуна M2, кг 0.4 Alt-I Масса поршня M3, кг 0.6 Alt-J Момент инерции кривошипа J1, кг*м^2 0.000045 Alt-K Момент инерции шатуна J2, кг*м^2 0.0013 Alt-L Неравномерность хода d 0.02

Alt-A Сила P ( 1), H 30000 Alt-B Сила P ( 2), H 30000 Alt-C Сила P ( 3), H 30000 Alt-D Сила P ( 4), H 30000 Alt-E Сила P ( 5), H 30000 Alt-F Сила P ( 6), H 30000 Alt-G Сила P ( 7), H 30000 Alt-H Сила P ( 8), H 3000 Alt-I Сила P ( 9), H 3000 Alt-J Сила P (10), H 3000 Alt-K Сила P (11), H 3000 Alt-L Сила P (12), H 3000 Alt-M Сила P (13), H 3000

ВЦ каф.ТММ Дата - 02.11.11 Исполнитель - Николаев Р.А. Группа - СДМу-10-2 Руководитель - Поезжаева Е.В. Задание - 5Д Вариант - 2 И с х о д н ы е д а н н ы е : Число положений N = 13 Шаг расчета H = 30 Тип механизма - компрессор. Начальный угол f0 = 180 [град] Кривошип вращается против хода часовой стрелки

Таблица 1. «П е р е м е щ е н и е т о ч е к м е х а н и з м»

i	XS1,м	YS1,м	XS2,м	YS2,м	Sc,м
1	-0.01200	0.00000	0.12000	0.00000	0.00000
2	-0.01039	0.00600	0.11645	0.00750	0.00308
3	-0.00600	0.01039	0.10641	0.01299	0.01219
4	0.00000	0.01200	0.09188	0.01500	0.02625
5	0.00600	0.01039	0.07641	0.01299	0.04219
6	0.01039	0.00600	0.06449	0.00750	0.05504
7	0.01200	0.00000	0.06000	0.00000	0.06000
8	0.01039	-0.00600	0.06449	-0.00750	0.05504
9	0.00600	-0.01039	0.07641	-0.01299	0.04219
10	0.00000	-0.01200	0.09188	-0.01500	0.02625
11	-0.00600	-0.01039	0.10641	-0.01299	0.01219
12	-0.01039	-0.00600	0.11645	-0.00750	0.00308
13	-0.01200	0.00000	0.12000	0.00000	0.00000

Таблица 2. «С к о р о с т и т о ч е к м е х а н и з м а»

i	Vxs2,м/с	Vys2,м/с	Vs1,м/с	Vs2,м/с	Vс,м/с	W2,1/с
1	0.00	-1.35	1.08	1.35	0.00	-22.50
2	1.20	-1.17	1.08	1.68	1.06	-19.64
3	2.19	-0.68	1.08	2.29	2.05	-11.52
4	2.70	0.00	1.08	2.70	2.70	0.00
5	2.49	0.68	1.08	2.58	2.63	11.52
6	1.50	1.17	1.08	1.90	1.64	19.64
7	0.00	1.35	1.08	1.35	0.00	22.50
8	-1.50	1.17	1.08	1.90	-1.64	19.64
9	-2.49	0.68	1.08	2.58	-2.63	11.52
10	-2.70	0.00	1.08	2.70	-2.70	0.00
11	-2.19	-0.68	1.08	2.29	-2.05	-11.52
12	-1.20	-1.17	1.08	1.68	-1.06	-19.64
13	0.00	-1.35	1.08	1.35	0.00	-22.50

Средняя скорость поршня, м/с V = 1.719

Таблица 3. «У с к о р е н и я т о ч е к м е х а н и з м а»

i	Axs2 м/с^2	Ays2 м/с^2	As1 м/с^2	As2 м/с^2	Aс м/с^2	E2 1/с^2
1	-212.625	0.000	97.200	212.625	-182.250	0.000
2	-179.466	-182.250	97.200	255.779	-180.069	1069.063
3	-90.014	-315.666	97.200	328.249	-151.875	1825.213
4	31.355	-364.500	97.200	365.846	-60.750	2090.323
5	152.986	-315.666	97.200	350.785	91.125	1825.213
6	241.423	-182.250	97.200	302.490	240.819	1069.063
7	273.375	0.000	97.200	273.375	303.750	0.000
8	241.423	182.250	97.200	302.490	240.819	-1069.063
9	152.986	315.666	97.200	350.785	91.125	-1825.213
10	31.355	364.500	97.200	365.846	-60.750	-2090.323
11	-90.014	315.666	97.200	328.249	-151.875	-1825.213
12	-179.466	182.250	97.200	255.779	-180.069	-1069.063
13	-212.625	0.000	97.200	212.625	-182.250	0.000

Конец кинематического расчета

Таблица 4. «Внешняя нагрузка»

i	F,град	P,н
1	180	30000.0
2	150	30000.0
3	120	30000.0
4	90	30000.0
5	60	30000.0
6	30	30000.0
7	0	30000.0
8	330	3000.0
9	300	3000.0
10	270	3000.0
11	240	3000.0
12	210	3000.0
13	180	3000.0

Таблица 5. «Инерционные нагрузки звеньев»

i	Fs1,н	Fs2,н	Fs3,н	Mz2,нм
1	24.3	93.5	109.3	0.00
2	24.3	79.3	108.0	-1.39
3	24.3	40.9	91.1	-2.37
4	24.3	12.5	36.4	-2.72
5	24.3	64.2	-54.7	-2.37
6	24.3	102.3	-144.5	-1.39
7	24.3	116.1	-182.2	0.00
8	24.3	102.3	-144.5	1.39
9	24.3	64.2	-54.7	2.37
10	24.3	12.5	36.4	2.72
11	24.3	40.9	91.1	2.37
12	24.3	79.3	108.0	1.39
13	24.3	93.5	109.3	0.00

Таблица 6. «Реакции в кинематических парах и уравновешивающая сила»

i	Py,нм	F01,н	F21,н	F23,н	F03,н
1	-0.4	49.1	22.4	111.1	-40.6
2	3.4	59.9	34.5	108.7	-37.2
3	11.6	70.28	53.2	86.9	-16.8
4	11.5	49.5	52.7	38.7	23.7
5	-5.3	28.4	49.2	91.3	68.4
6	-17.0	77.9	70.1	171.8	83.0
7	-4.4	98.3	76.9	196.5	56.6
8	9.9	68.6	52.4	151.4	17.5
9	2.1	5.4	23.2	60.6	-3.3
10	-11.5	52.3	47.6	31.4	-7.3
11	-10.8	72.3	53.3	86.6	-15.2
12	-3.5	59.8	34.4	106.6	-30.6
13	-0.4	49.1	22.4	111.1	-40.6

Конец силового расчета

Таблица 7. «П р и в е д е н н ы й м о м е н т с и л»

i	F,град.	Мд,нм	S,см^2
1	180	0.05	0.01
2	150	-0.41	-0.09
3	120	-1.39	-0.47
4	90	-1.38	-0.73
5	60	0.64	-0.19
6	30	2.04	0.70
7	0	0.53	0.67
8	330	-1.18	-0.17
9	300	-0.25	-0.37
10	270	1.38	0.30
11	240	1.29	0.70
12	210	0.42	0.45
13	180	0.05	0.12

Сумма площадей под Мд,см^2 U = 0.929

Приведенный момент сил сопротивления,нм Mc = 0.148

Таблица 8. «Р а б о т а, э н е р г и я, у г л о в а я с к о р о с т ь»

i	Ад, дж	Ас, дж	Тмаш, дж	Jп, кг*м	Тмах, кг*м	Wр, с^-1
1	0.0	0.0	0.0	0.000252250	0.0	79.8
2	-0.1	0.1	-0.2	0.000364705	-0.2	60.6
3	-0.6	0.2	-0.7	0.000671423	-0.7	44.1
4	-1.3	0.2	-1.5	0.000981000	-1.5	34.5
5	-1.5	0.3	-1.8	0.000943043	-1.8	28.5
6	-0.8	0.4	-1.2	0.000520896	-1.2	23.4
7	-0.1	0.5	-0.6	0.000252250	-0.6	23.4
8	-0.3	0.5	-0.8	0.000520896	-0.8	34.3
9	-0.6	0.6	-1.3	0.000943043	-1.3	38.3
10	-0.3	0.7	-1.0	0.000981000	-1.0	44.0
11	0.4	0.8	-0.4	0.000671423	-0.4	54.8
12	0.8	0.9	0.0	0.000364705	0.0	74.2
13	0.9	0.9	0.0	0.000252250	0.0	90.0

Положение механизма и наибольшая кинетическая энергия маховика:

i = 1 Тмах = 0.0 [кг*м^2]

Положение механизма и наименьшая кинетическая энергия маховика:

i = 5 Тmin = -1.8 [кг*м^2]

Расчетный момент инерции маховика, Jм = 0.008272 [кг*м^2]

Неравномерность вращения кривошипа

Положение и наибольшая угловая скорость:

i = 1 W_1max = 79.8 [1/c]

Положение и наименьшая угловая скорость:

i = 6 W_1min = 23.4 [1/c]

Реальный коэффициент неравномерности хода кривошипа:

D1 = 0.626582

Конец динамического расчета

165