- •1.Описание работы машины и исходные данные для проектирования.
- •2.Динамический синтез и анализ машины в установившемся режиме движения.
- •2.1.Задачи динамического синтеза и анализа машины.
- •2.2.Определение размеров, масс и моментов инерции звеньев рычажного механизма.
- •2.3.Структурный анализ рычажного механизма.
- •2.4.Определение кинематических характеристик механизма.
- •2.4.1 Построение планов положений
- •2.4.2 Аналитический метод
- •2.4.3 Графический метод
- •2.5Определение сил полезного сопротивления
- •2.6 Динамическая модель машины
- •2.7 Определение приведенных моментов сил сопротивления и движущих сил
- •2.8 Определение переменной составляющей приведенного момента инерции и его производной
- •2.9 Определение постоянной составляющей приведенного момента инерциии момента инерции маховика
- •2.10 Определение закона движения звена приведения
- •2.11 Схема алгоритма программы динамического синтеза и анализа машины
- •2.13. Результаты расчета и их анализ
- •2.13 Выводы
- •3. Динамический анализ рычажного механизма
- •3.1 Задачи динамического анализа
- •3.2 Графический метод
- •3.2.1 Кинематический анализ
- •3.2.2 Силовой анализ
- •3.3. Аналитический метод
- •3.3.1 Кинематический анализ
- •3.3.2.Силовой анализ
- •3.4 Обработка результатов расчетов
- •3.13 Выводы
- •4.7 Обработка результатов расчетов и их анализ
- •4.7.1 Построение графиков кинематических характеристик и угла давления
- •4.7.2 Определение основных размеров (графический метод)
- •4.7.3 Определение центрового и действительного профиля кулачка
- •4.7.4 Выводы
3.4 Обработка результатов расчетов
По результатам компьютерных расчетов построены графики F30(SB), F21(1), F23(1) и годограф реакции F10(F10)
Масштабные коэффициенты и ординаты графиков для положения 11:
18 Н/мм
113 Н/мм
113 Н/мм
50 Н/мм
Значения ординат для всех остальных положений приведены в таблице 3:
Таблица 3
№ положения |
yF30, мм |
yF21, мм |
yF23, мм |
rF10, мм |
1 |
55 |
22 |
17 |
52 |
2 |
44 |
19 |
14 |
43 |
3 |
52 |
9 |
6 |
20 |
4 |
75 |
5 |
5 |
9 |
5 |
90 |
13 |
10 |
28 |
6 |
88 |
16 |
12 |
35 |
7 |
79 |
16 |
12 |
36 |
8 |
80 |
88 |
84 |
199 |
9 |
24 |
100 |
97 |
226 |
10 |
2 |
94 |
90 |
210 |
11 |
19 |
83 |
84 |
186 |
12 |
66 |
13 |
16 |
30 |
13 |
55 |
22 |
17 |
52 |
Уравновешивающий момент Мур является постоянным для всех положений совпадающий со значением приведенного момента движущих сил
Сопоставление результатов расчетов для положения 11:
Параметр |
Единица измерения |
Графический метод |
Аналитический метод |
VB |
м/c |
1,18 |
1,18 |
VS2 |
м/c |
1,2 |
1,19 |
2 |
рад/c |
1,12 |
1,11 |
ав |
м/c2 |
5,4 |
5,5 |
as2 |
м/c2 |
10,1 |
10,1 |
2 |
рад/c2 |
27,2 |
-27,1 |
F10 |
Н |
9310 |
9305 |
F21 |
Н |
9240 |
9275 |
F23 |
Н |
9450 |
9419 |
F30 |
Н |
350 |
342 |
Mу |
Н*м |
289 |
292,6 |
Идентификаторы:
F1 – φ1
W2 - 2
VB - vB
VS - vS
E2 – ε2
AB - aB
AS – aS2
FM – Mu2
F2X – Fu2X
F2Y – (Fu2Y –G2)
FI3 – Fu3
FM1 – Mu1
FMU - Mур
F21 – F21
F23 – F23
F10 – F10
B10 – φF10
F30 – F30
3.13 Выводы
Из анализа результатов проведенного исследования установлено:
1.Реакции F10, F21 и F23 имеют максимальные значения в положении 9.
2.Реакция F30 имеет максимальное значение в положении 5.
3. В течение всего цикла установившегося движения уравновешивающий момент имеет постоянную величину Му=293 Н*м, совпадающий со значением приведенного момента движущих сил , полученным при исследовании динамики машины (раздел 2)
4 Проектирование кулачкового механизма
4.1 Задачи проектирования
Задачами проектирования кулачкового механизма являются:
1.Определение основных размеров из условия ограничения угла давления.
2.Определение профиля кулачка обеспечивающий заданный закон движения толкателя.
4.2 Определение кинематических характеристик
Ход толкателя h= 0,07 м
Фазовые углы поворота кулачка:
Аналог ускорения S′′, аналог скорости S′ и перемещение S толкателя определяются следующим образом:
На фазе удаления: закон линейного изменения ускорения
где -позиционный коэффициент (0 ≤k ≤ 1)
На фазе возвращения: трапецеидальный закон изменения ускорения
Расчеты для положений 8 и 21:
Положение 8 ( фаза удаления):
Положение 21 (фаза возвращения):
Максимальные значения:
Определение основных размеров (аналитический метод)
Исходя из условия ограничения угла давления профиля кулачка, основные размеры механизма определяются следующим образом:
Смещение толкателя:
Минимальный радиус-вектор центрового профиля кулачка:
В этих формулах k=1, если кулачок вращается против часовой стрелки, и k=-1, если по часовой.
SA и SB- перемещение толкателя при и.
4.4 Определение полярных координат профиля кулачка
Полярные координаты () точек центрового профиля кулачка, обеспечивающего заданный закон движения толкателя, определяется следующим образом:
Рис 14
Радиус-вектор профиля
Полярный угол
Положение 8:
Положение 21:
4.5 Определение угла давления
Угол давления в любом положении механизма определяется по формуле , гдеk=(в зависимости от направления вращения кулачка).
Положение 8:
Положение 21:
4.6 Исходные данные для компьютерных расчетов
Тип механизма - №1
Вид синтеза - динамический
Направление вращения кулачка – против часовой стрелки
Замыкание высшей пары – кинематическое
Смещение толкателя – не задано
Ход толкателя h=0,07 м.
Фазовые углы поворота кулачка:
угол удаления φу=900
угол дальнего стояния φдс=270
угол возвращения φв=900
Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме θmax=300.
Законы движения толкателя:
при удалении: закон линейно изменяющегося ускорения
при возвращении: трапецеидальный закон изменения ускорения
Расчёт жёсткости пружины: не выполняется.