- •1. Синтез, структурное и кинематическое исследование рычажного механизма двигателя.
- •1.1. Проектирование кривошипно-ползунного механизма.
- •1.2. Структурное исследование рычажного механизма.
- •1.3. Построение схемы механизма.
- •1.4. Построение планов скоростей механизма.
- •1.5. Построение планов ускорений механизма.
- •1.6. Годограф скорости центра масс s звена 2.
- •1.7. Кинематические диаграммы точки в ползуна 3.
- •2. Силовой расчет рычажного механизма.
- •2.2.1 Определение давления газов на поршень.
- •2.1 Определение сил тяжести звеньев.
- •2.3 Определение сил инерции звеньев.
- •Определение реакций в кинематических парах групп Ассура
- •Построение плана сил
- •2.5 Силовой расчет входного звена.
- •2.6 Определение уравновешивающей силы по методу н.Е.Жуковского.
- •3. Расчет маховика
- •3.2. Построение диаграмм кинетической энергии, приведенного момента инерции звеньев механизма и энергомасс. Определение момента инерции маховика.
Построение плана сил
Из произвольной точки в масштабеоткладываем последовательно все известные силы:перенося их параллельно самим себе в план сил. Далее через конец векторапроводим линию перпендикулярную оси цилиндра ОВ, до пересечения с прямой, проведенной изпараллельно оси звена АВ. Точка пересечения этих прямых определит модули реакцийи. Так как силы тяжестиив масштабе получаются меньше 1мм, их не откладываем. Итак,
,
Определяем реакцию во внутренней паре со стороны ползуна 3 на шатун 2, рассматривая равновесие звена 2. Запишем уравнение равновесия:
В этом уравнении силы известны по величине и направлению. Откладываем их последовательно в масштабе. Реакциязамкнет этот многоугольник. Модуль её равен:
Аналогично определяем реакции и в другой группе Ассура, состоящей из звеньев 4,5. Прикладываем к звеньям 4,5 все известные силы; , отбрасывая связи, заменяем их реакциямии. Намечаем плечии. Из суммы моментов всех сил относительно точки С определяем реакцию:
Для определения модулей реакций истроим план сил по уравнению:
=0
В этом уравнении неизвестны по модулю реакции и. Направления их известны:направлена по оси звена АС, аперпендикулярно оси ОС. Остальные все силы известны. Откладываем их последовательно друг за другом, начиная св масштабе.инайдутся в пересечении.
,
Из векторного уравнения равновесия звена 4 определяем реакцию со стороны ползуна 5 на шатун 4.
=0
В этом уравнении все силы известны, кроме , которая и замкнет векторный многоугольник.
==127,238160 Н.
2.5 Силовой расчет входного звена.
Прикладываем к звену 1 в точке А силы , а также пока еще неизвестную уравновешивающую силу, направив её предварительно в произвольную сторону перпендикулярно кривошипу ОА. Так как центр масссовпадает с точкой О, то=0, а, то и. Силой тяжестиможно пренебречь, так как она в 1000раз меньше силы. Вначале из уравнения моментов всех сил относительно точки О определяем
В шарнире О со стороны стойки 6 на звено 1 действует реакция , которую определяем построением многоугольника сил согласно векторному уравнению. Откладываем последовательно 3 известные силы:, в масштабе. Соединив началос концом, получим реакцию.
2.6 Определение уравновешивающей силы по методу н.Е.Жуковского.
Строим для положения 7 в произвольном масштабе повернутый на 90º план скоростей. В одноименные точки плана переносим все внешние силы (без масштаба), действующие на звенья механизма, в том числе и силу . Составляем уравнение моментов всех сил относительно полюса р плана скоростей, беря плечи сил по чертежу в мм.
Расхождения результатов определения уравновешивающих сил методом Жуковского и методом планов сил равно:
3. Расчет маховика
Построение диаграмм приведенных моментов сил движущих и сил полезного сопротивления, работ сил движущих и сил полезного сопротивления, приращения кинетической энергии машины.
Используя формулу определим приведенный момент сил, давление газов для 12 положений.
где Р3 и Р5- силы давления газов на поршни 3 и 5, определяются таким же способом, как при силовом расчете;
- скорость точки приложения силы Р3
- скорость точки приложения силы Р5
138 рад/с - угловая скорость входного звена;
- угол между векторами и
- угол между векторами Р5 и
Углы и на тактах выхлопа, всасывания н сжатия равны 180°, а на рабочем ходу равны 0°. По вычисленным значениям строим диаграмму в масштабе= 30 Нм/мм. Методом графического интегрирования строим диаграмму работ сил движущих. Для этого выбираем полюсное расстояние Н=24 мм (обычно беру в пределах 10 … 40мм). Через середины интервалов 0-1, 1-2,.... 10 - 11 проводим перпендикуляры к оси абсцисс (штриховые линии). Точки пересечения этих перпендикуляров с диаграммой=f(проецируем на ось ординат и соединяем найденные точки 1′, 2′,…,11′ с полюсом р. Из начала координат диаграммы А=f(проводим прямую, параллельную лучу р-1′, параллельную лучу р-2', и т.д. Масштаб диаграммы работ определяем по формуле
где где х=120мм
Так как то диаграмма Апс= f(есть прямая линия. Кроме того, при установившемся движении за цикл работа движущих сил равна работе всех сопротивлений. На основании этого соединяем начало координат О диаграммы А=f(с конечной точкой, которая и является диаграммой Апс= f(сил полезного сопротивления.
Если графически продифференцировать эту диаграмму, то получим прямую, параллельную оси абсцисс. Эта прямая является диаграммой приведенных моментов сил полезного сопротивления (
Таблица №5. Расчетная таблица определения приведенного момента сил давления газов (движущих)
№ положения |
Давление в левом цилиндре р3, МПа |
Р3, Кн |
, м/с |
Давление в правом цилиндре р5, МПа |
Р5, Кн |
, м/с | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
0 |
0,10 |
1,33 |
0 |
0,10 |
1,33 |
16,2 |
-121,1 | |||||||
1 |
0,10 |
1,33 |
6,5 |
0,10 |
1,33 |
12,4 |
-141,3 | |||||||
2 |
0,10 |
1,33 |
12,4 |
0,10 |
1,33 |
6,5 |
-141,3 | |||||||
3 |
0,10 |
1,33 |
16,2 |
0,10 |
1,33 |
0 |
-121,1 | |||||||
4 |
0,10 |
1,33 |
15,7 |
0,10 |
1,33 |
6,5 |
-166 | |||||||
5 |
0,10 |
1,33 |
9,7 |
0,24 |
3,18 |
12,4 |
-294,2 | |||||||
6 |
0,10 |
1,33 |
0 |
0,60 |
7,96 |
16,2 |
-724,9 | |||||||
7 |
0,10 |
1,33 |
9,7 |
1,56 |
20,70 |
15,7 |
-1899,3 | |||||||
8 |
0,10 |
1,33 |
15,7 |
3,00 |
39,80 |
9,7 |
-2287,5 | |||||||
9 |
0,10 |
1,33 |
16,2 |
5,10 |
67,66 |
0 |
-121,1 | |||||||
10 |
0,10 |
1,33 |
12,4 |
6,00 |
79,60 |
9,7 |
4247,5 | |||||||
11 |
0,10 |
1,33 |
6,5 |
5,10 |
67,66 |
15,7 |
5922,5 | |||||||
12 |
0,10 |
1,33 |
0 |
2,28 |
30,25 |
16,2 |
2754,6 | |||||||
13 |
0,10 |
1,33 |
6,5 |
1,44 |
19,10 |
12,4 |
1282,7 | |||||||
14 |
0,24 |
3,18 |
12,4 |
1,02 |
13,53 |
6,5 |
272,7 | |||||||
15 |
0,60 |
7,96 |
16,2 |
0,10 |
1,33 |
0 |
-724,9 | |||||||
16 |
1,56 |
20,70 |
15,7 |
0,10 |
1,33 |
6,5 |
-1875,4 | |||||||
17 |
3,00 |
39,80 |
9,7 |
0,10 |
1,33 |
12,4 |
-2262,8 | |||||||
18 |
5,10 |
67,66 |
0 |
0,10 |
1,33 |
16,2 |
-121,1 | |||||||
19 |
6,00 |
79,60 |
9,7 |
0,10 |
1,33 |
15,7 |
4222,8 | |||||||
20 |
5,10 |
67,66 |
15,7 |
0,10 |
1,33 |
9,7 |
5898,6 | |||||||
21 |
2,28 |
30,25 |
16,2 |
0,10 |
1,33 |
0 |
2754,6 | |||||||
22 |
1,44 |
19,10 |
12,4 |
0,10 |
1,33 |
9,7 |
1258,8 | |||||||
23 |
1,02 |
13,53 |
6,5 |
0,10 |
1,33 |
15,7 |
377 |
Для построения диаграммы приращения кинетической энергии машины следует вычесть алгебраически из ординат диаграммы АД(ординаты диаграммы Апс=(АД- Апс