КуРсОвОй ТММ

Содержание

Введение……………………………………………………………………..…….3

1 Проектирование рычажного механизма…………………………………...…..4

2Динамический анализ механизма ………………………………………..……6

2.1Определение приведѐнных моментов сил……………………………….….7

2.2Расчѐт приведѐнных моментов инерции звеньев …………………………..9

2.3Построение диаграммы работ ……………………………………………...10

2.4Построение диаграммы кинетической энергии …………………………...10

2.5Построение диаграммы «Энергия-масса» ……………………………..…..11

2.6Определение Jдоп и построение истинных скоростей кривошипа ……….11

2.7Определение углового ускорения кривошипа…………………………..…13

2.8Определение момента инерции маховика………………………………….13

3 Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма ……..…..….14

3.1Определение скоростей …………………………………………………..…14

3.2Определение ускорений ………………………………………………….....16

4Силовой расчѐт кривошипно-ползунного механизма …………………..…..21

4.1Определение сил тяжести и сил инерции звеньев ………………………...21

4.2Силовой расчѐт группы Ассура …………………………………………....23

4.3Силовой расчѐт первичного механизма …………………………………...25

4.4Определение уравновешивающей силы методом рычага Жуковского …27

4.5Сравнительная оценка результатов………………………………………...27

5 Проектирование зубчатой передачи и планетарного механизма…………..29

5.1Проектирование зубчатой передачи………………………………………..29

5.2Проектирование планетарного механизма………………………………....34 6 Динамический синтез кулачкового механизма……………………………...38

6.1Построение кинематических диаграмм толкателя………………………...39

6.2Определение минимального радиуса кулачка……………………………..41

6.3Построение профиля кулачка………………………………………………42

Литература……………………………………………………………………….43

2

Введение

Одной из основных задач курсового проектирования по теории механизмов и машин является определение кинематических и силовых характеристик основного рычажною механизма машины: линейные размеры звеньев, истинный закон движения основного звена рычажного механизма.

Размеры звеньев определяются в результате синтеза (проектирования) механизма, а закон движения (угловая скорость и угловое ускорение) входного звена - в результате динамического исследования, а также определяется момент инерции маховика, который, как правило, устанавливают на входном валу основного рычажного механизма.

Кинематический анализ заключается в определении законов движения точек и звеньев механизма. Характеристиками механического движения являются перемещения, скорости и ускорения.

На звенья механизма действуют различные внешние силы и моменты сил, а в кинематических парах возникают силы взаимодействия (реакций) между соприкасающимися звеньями, которые являются внутренними силами. Чтобы механизм находился в равновесии под действием приложенных сил, необходимо к одному из его подвижных звеньев приложить уравновешивающую силу РУР или момент МУР, обычно прикладывают к входному звену основного рычажного механизма, которое либо получает энергию извне (рабочие машины), либо отдает энергию (двигатели).

Определение реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы составляет основное содержание силового расчета механизма. Силовой расчет можно провести, если известны внешние силы, моменты сил, размеры, массы, моменты инерции звеньев и их кинематические характеристики.

Кинематические и силовые характеристики, играют исключительно важную роль как на стадии проектирования механизмов и машин, так и в процессе их эксплуатации. Например, знание реакций в кинематических парах необходимо для расчета звеньев механизма на прочность, надежность, жесткость, износостойкость, вибростойкость, долговечность, а также для выбора подшипников и определения коэффициента полезного действия механизма.

В большинстве современных машин в качестве основных рычажных механизмов применяют кривошипно-ползунные. К таким машинам относятся поршневые насосы, компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, паровые машины, прессы, ковочные машины и т.п.

3

1 Проектирование рычажного механизма

Целью проектирования рычажного механизма является определение

линейных размеров звеньев и расположение направляющих.

По заданному ходу ползуна определим радиус кривошипа.

Радиус кривошипа определяется по формуле:

lАВ = 4 ∙ 0,05 = 0,2 м.

Запишем формулу для определения расстояния до центра масс шатуна от

Откуда графическая длинна кривошипа АВ = 200 мм.

Вычертим в масштабе индикаторную диаграмму.

Расположим ось абсцисс параллельно перемещению ползуна и разметим ее в соответствии с положениями, занимаемыми ползуном:

В результате проектирования определили размеры звеньев:

Радиус кривошипа - = 0,05 м,

Длина шатуна - lАВ = 0,2 м.

Вычертили кинематическую схему механизма и построили индикаторную диаграмму.

5

2 Динамический анализ механизма

Динамический анализ механизма заключается в определении истинного закона движения механизма и расчета маховика.

Воспользуемся методом Виттенбауэра и на динамической модели машины решим поставленные задачи.

По методу Виттенбауэра динамический анализ проводится по диаграмме

"энергия-масса". Необходимо знать значения приведенных моментов сил и приведенных моментов инерции звеньев рычажного механизма.

Приведенные моменты сил и приведенные моменты инерции зависят от положений рычажного механизма, т.е. от отношения скоростей.

Построим планы скоростей для 8 положений согласно векторным уравнениям:

где - скорость точки А (точки приведения), мс;

На плане скоростей примем эту скорость в виде отрезка (Pva)= 100мм,

- скорость точки В.

- скорость точки В относительно точки А, м/с;

0 - скорость стойки, м/с;

0 - скорость точки В относительно точки В 0 ,м/с.

Исходные данные для расчета:

Момент инерции кривошипа, I01 = 2,5 кг∙м2;

Момент инерции шатуна, IS2 = 0,1 кг∙м2;

Масса кривошипа, m1 = 100 кг;

Масса шатуна, m2 = 40 кг;

Масса ползуна, m3 = 200 кг.

6

2.1 Определение приведѐнных моментов сил

Вычислим значения приведенных моментов для 8 положений механизма.

Запишем формулу для определения приведенного момента сил:

приведения;

cos( 3^ S3) – угол между векторами силы тяжести ползуна и скорости;

2′ - отношение проекции скорости центра масс шатуна к скорости

точки приведения.

Подставим значения в формулу (2.3), получим:

G1 = 981 Н; G2 = 392 Н; G3 = 1961 Н.

Полученные вычисления занесем в таблицу 2.1.

7

2.2 Расчѐт приведѐнных моментов инерции звеньев

Приведенные моменты инерции звеньев вычислим по формуле:

По результатам строим диаграмму приведенных моментов инерции в зависимости от угла поворота кривошипа Iпр = f(φ1) в масштабах µφ и μJпр:

µφ = 0,03 радмм,

ПР

μJпр = мах , (2.7)

ПР

где ПР – графическая длина максимального приведенного момента инерции.

Подставим, получим:

μJпр = 1200,6 = 0,005 кгмм∙м2.

Построим график приведенных моментов инерции.

9

2.3 Построение диаграммы работ

Диаграмму работ строим в результате графического интегрирования диаграммы приведенных моментов сил. Для чего выбираем на расстоянии h

полюс интегрирования - Рм и методом хорд интегрируем диаграмму Мпр = f(φ1).

За цикл работа движущих сил равна работе сопротивления Ад = Ас. Начало и конец построенного графика соединим прямой и эта прямая является зависимостью Аср(с) = f(φ).

Тогда работа сил сопротивлений является зеркальной прямой Аср(с) Получим среднее значение движущих сил и построим график работы

сил сопротивления. Масштаб диаграммы работ вычисляется следующим образом:

2.4 Построение диаграммы кинетической энергии

10