6.2 Проектний розрахунок ланок механізму на міцність

В результаті динамічного аналізу плоского важільного механізму визначено зовнішні сили, які діють на кожну ланку та кінематичну пару. Такими зовнішніми зусиллями є сили інерції , моменти інерції, а також реакції в кінематичних парахR. Під дією зовнішніх сил ланки плоского механізму зазнають деформацій. Для даного плоского важільного механізму (рис. 6.1) переважаючими є сумісні деформації згину та розтягнення (або стиснення).

Аналіз навантаження групи Асура 4–5 (рис. 6.3) показує, що ланка 4 під час роботи механізму зазнає сумісну дію згину та розтягнення. На стадії проектування механізму важливо дати оцінку міцності його елементів. Для цього необхідно визначити за допомогою методу перерізів величину внутрішніх зусиль, що діють в перерізах елементів важільного механізму.

Розрахункову схему ланки 4 наведено у додатку Д. Навантаженість ланки дозволяє виділити дві ділянки: та. Використання методу перерізів дає для нормальної силитакі рівняння:

І–ша дільниця

; (6.50)

ІІ–га дільниця

. (6.51)

За цими рівняннями будується епюра , її наведено у додатку Д. Для поперечної силиQ_Yна відповідних дільницях записують такі аналітичні рівняння:

І–ша дільниця

, (6.52)

ІІ–га дільниця

. (6.53)

Епюру Q_y, яку побудовано за цими рівняннями, зображено у додатку Д.

Аналітичні рівняння записують також для згинаючого моменту на дільницях та:

І–ша дільниця

(6.54)

ІІ–га дільниця

(6.55)

Епюру подано у додатку Д. З неї видно, що небезпечний переріз ланки проходить крізь точку, бо в ній згинаючий моментнайбільший:

(6.56)

В цій точці також найбільша нормальна сила :

. (6.57)

Сумісні деформації згину та розтягування зумовлюють появу в матеріалі нормального напруження, яке визначається алгебраїчною сумою напружень від згину та розтягування:

(6.58)

де F– площа перерізу;

W– момент опору перерізу відносно осі.

Це напруження , згідно з умовами міцності, має бути не більшим за допущене []:

. (6.59)

Це рівняння дає можливість знайти геометричні розміри небезпечного перерізу через підбір параметрів FтаW.

Нехай для прямокутного перерізу (рис. 6.1)h= 2b. Тоді

(6.60)

Рисунок 6.1 – Переріз ланки

Підстановка в рівняння для напруження дає

. (6.61)

Звідси

. (6.62)

Корінь цього рівняння (виключаючи комплексні корені):

(6.63)

де

Для круглого перерізу використовуються співвідношення:

(6.64)

Підстановки та перетворення дають також кубічне рівняння:

, (6.65)

корінь цього рівняння:

(6.66)

де

У випадку перерізу більш складної форми (кільце, двотавр тощо) геометричні параметри знаходять підбором, приймаючи для орієнтированих розрахунків для сталі = 120 – 160 МПа.

Графічну частину розділу курсового проекту подано на аркуші формату А1 (додаток Д).

Додаток А

ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Схема 1

	Параметри	Варіанти
		1	2	3	4	5
1.	ОА, рад/с	30	40	50	60	70
2.	LOA, мм	60	80	100	120	140
3.	LOS1, мм	30	40	55	69	65
4.	LOC, мм	140	180	280	240	320
5.	LBC, мм	160	200	180	300	300
6.	LS3C, мм	80	100	90	150	140
7.	LAB, мм	200	220	240	260	200
8.	LAE, мм	100	50	70	60	55
9.	LES2, мм	150	130	150	150	120
10.	Момент інерції ланки	J = ml2/12
11.	Найбільша сила опору Р, Н	7	8	9	10	7,5
12	Маса ланок m=ql, q=0.1 кг/м	Для всіх варіантів

Схема 2

	Параметри	Варіанти
		1	2	3	4	5
1.	LO1A, м	0,03	0,04	0,025	0,05	0,04
2.	LO1О2, м	0,055	0,06	0,07	0,04	0,02
3.	LAB, м	0,05	0,06	0,08	0,04	0,04
4.	LО2B, м	0,045	0,05	0,06	0,05	0,03
5.	LО2Е, м	0,024	0,025	0,035	0,02	0,015
6.	LDE, м	0,06	0,07	0,08	0,06	0,05
7.	nO1A, об/хв	120	170	210	400	270
8.	LAS2, м	0,02	0,03	0,04	0,02	0,03
9.	LO1S1, м	0,014	0,02	0,01	0,025	0,04
10.	LO2S3, м	0,028	0,02	0,036	0,018	0,02
11.	LES4, м	0,023	0,04	0,035	0,028	0,02
12.	Вага ланки AO1,Н	44	40	36	32	30
13.	AB, Н	38	41	50	30	28
14.	BO2, Н	28	30	32	34	24
15.	ED, Н	40	50	40	50	40
16.	D, Н	60	50	40	60	10
17.	Момент інерції ланки AB, кг*м2	0,00094	0,00082	0,0008	0,00071	0,086
18.	Момент інерції ланки BO2, кг*м2	0,00084	0,00072	0,0008	0,0006	0,0005
19.	Момент інерції ланки DE, кг*м2	0,00058	0,0006	0,0007	0,0005	0,0006

Схема 3

	Параметри	Варіанти
		1	2	3	4	5
1.	Частота обертання n, об/хв	510	390	480	420	540
2.	LAB, мм	30	28	26	30	25
3.	LBС, мм	90	85	80	75	90
4.	LСЕ, мм	30	35	25	28	26
5.	LСD, мм	50	45	40	45	50
6.	Маса ланки СD, кг	6	7	8	9	5
7.	LEF, мм	65	60	58	55	50
8.	Маса ланки EF, кг	8	7	6	5	8
9.	LAD, мм	80	75	70	65	70
10.	Відстань d, мм	60	62	65	60	65
11.	Маса повзуна F, кг	10	12	13	16	11
12.	Найбільша сила опору Р, Н	100	50	60	80	120
14.	Маса ланки AB, кг	4	5	3	6	4
15.	Маса ланки BЕ, кг	12	13	14	11	15
16.	Центри тяжіння S1,S2,S3 ,S4,S5розташовані посередині відповідних ланок
18.	Момент інерції ланки	J = ml2/12

Схема 4

	Параметри	Варіанти
		1	2	3	4	5
1.	Частота обертання n, об/хв	400	360	420	390	510
2.	LAB, мм	30	26	28	30	25
3.	LBС, мм	95	80	85	90	75
4.	LED, мм	100	95	110	115	90
6.	LBЕ, мм	45	40	45	45	35
7.	Центри тяжіння S1,S2,S3 ,S4,S5розташовані посередині відповідних ланок
10.	Маса повзуна C, кг	2	2.5	1.5	1.8	3
10.	Маса повзуна D, кг	1	1.5	2.5	1.2	2
11.	Момент інерції ланки	J = ml2/12
12.	Найбільша сила опору Р, Н	15	20	10	5	10
13	Маса ланок m=ql, q=0.1 кг/м	Для всіх варіантів

Схема 5

	Параметри	Варіанти
		1	2	3	4	5
1.	Частота обертання n, об/хв	600	700	750	800	850
2.	LAB, мм	32	30	28	26	34
3.	LАС, мм	95	90	85	80	90
4.	LEF, мм	100	125	100	105	110
5.	LСD, мм	85	50	45	50	60
6.	LАЕ, мм	50	45	45	40	60
7.	Центри тяжіння S1,S2,S3 ,S4,S5розташовані посередині відповідних ланок
8.	Відстань a, мм	40	35	30	40	40
9.	Відстань b, мм	80	70	60	80	75
10.	Відстань c, мм	80	75	70	80	80
11.	Вага повзуна, Н	10	12	14	16	18
12.	Момент інерції ланки	J = ml2/12
13.	Найбільша сила опору Р, Н	400	250	200	250	300
14.	Маса ланок m=ql, q=0.1 кг/м	Для всіх варіантів

Додаток Б

ЗРАЗОК ОСНОВНОГО НАПИСУ ПЕРШОЇ СТОРІНКИ

ТЕКСТОВОГО ДОКУМЕНТА

Додаток В

ЗРАЗОК ОСНОВНОГО НАПИСУ ТЕКСТОВОГО ДОКУМЕНТА

Додаток Г

ЗРАЗОК ОФОРМЛЕННЯ ТИТУЛЬНОЇ СТОРІНКИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

Кафедра інженерної та комп’ютерної графіки

Курсовий проект

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

«Аналіз навантаженості плоских важільних механізмів»

Керівник роботи: Виконав:

Студент групи

Харків

2009

Додаток Д

ЗРАЗКИ ОФОРМЛЕННЯ ГРАФІЧНОЇ ЧАСТИНИ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 1988. – 640 с.

2. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Высшая школа, 1986. – 416 с.

3. Степин П.А. Сопротивление материалов. - 7-е изд. – М.: Высш. шк., 1983. – 303 с.

Навчальне видання

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до курсового проекту з дисципліни

«ПРИКЛАДНА МЕХАНІКА»

для студентів усіх форм навчання напряму підготовки