Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пособие по ТММ.pdf
Скачиваний:
132
Добавлен:
14.03.2016
Размер:
2.59 Mб
Скачать

Полученные точки с и s2 на плане соединяют прямыми с полюсом. Отрезки (рc) и (рs2 ) плана – vC и vS2 соответственно.

Скорость точки D определяют из двух векторных уравнений

vD = vC + vDC , vD = vO1 + vDO1, vO1 = 0 .

На плане через точку с проводят л. д. vDC CD, а через точку о1 – л. д. vDO11. Пересечение линий действия – точка d на плане. Отрезок ( pd ) плана – vD . Положение точки е на плане определяют из пропорции

lDO

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

× (

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pd

 

 

 

 

=

 

 

pd

 

 

 

EO1

 

0,16 × 94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

, pe =

 

 

 

 

=

= 47

мм.

lEO

 

 

 

 

 

lDO

0,32

 

pe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Отрезок ( pe ) откладывают от полюса вверх на продолжении л. д. vD .

Для определения скорости точки F записывают уравнение vF = vE + vFE , а на плане через точку е проводят л. д. vFE FE, а через полюс – vF параллельно оси левого цилиндра. Обе линии продолжают до взаимного пересечения в точке f точке плана. Отрезок прямой (pf ) плана – vF .

Угловые скорости звеньев

ω 2

=

v

BA =

53,5× 0,22

= 14,01

с–1,

w 5 =

vDO

=

94,5× 0,22

= 64,97 с–1,

 

 

 

 

1

 

 

l

 

 

0,84

lDO

0,32

 

 

 

BA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

ω 4

 

=

vDC =

1,5× 0,22

= 1,14

с–1,

ω 6 =

vFE =

8,5× 0,22

= 3,89

с–1.

 

 

 

 

 

lDC

0,29

 

 

 

 

lFE

 

0,48

 

 

 

Значение линейных скоростей точек звеньев механизма определяют как

например, vB =

(

 

 

)× m v . Значения скоростей точек звеньев сведены в таблицу 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точки

О

 

 

 

А

В

С

D

O1

E

F

S2

 

 

v, м/с

0

 

21,98

21,23

20,79

20,79

0

10,12

9,46

20,9

 

51

и aDOτ 1

План ускорений

Ускорение точки А кривошипа

2

 

æ

p n1

ö 2

æ

p × 1000

ö 2

2

aA = w 1

× lOA =

ç

 

÷

× lOA = ç

 

÷

× 0,21= 2302 м/с .

30

30

 

 

è

ø

è

ø

 

План ускорений строится с учетом масштабного коэффициента ускорений

μ a =

 

aA

=

2302 м с2

= 28,77

м с2

, где (

 

) отрезок на плане, изображающий a A .

 

pa

 

 

 

 

 

p1a

80 мм

мм

 

 

 

 

 

 

 

На плане из полюса откладывают этот отрезок параллельно звену ОА, направляя его к точке О звена ОА.

Для определения ускорения точки В записывают векторное уравнение

aB = aA + aBAn +

n

v2

(53,5 × 0,22)2

 

 

aBAτ , где aBA =

BA

=

 

= 164,92

м/с2

 

0,84

 

 

lBA

 

 

и определяют вектор aBAn

, который пристраивают к точке а плана параллельно

звену АВ и к точке А центру относительного вращения звена 2. Через конец этого вектора, проводят л. д. aBAτ ^ВА. В тоже время через полюс проводят л. д. аВ правого цилиндра параллельно оси цилиндра (прямая ОВ). Пересечение линий действия определит на плане точку в.

Положение точек с и s2 на плане определяют из пропорций

 

 

 

 

l

 

× (

 

)

 

0,588 × 68,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lAS

 

× (

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,29 × 68,5

 

 

ac =

 

=

= 47,95

 

мм, as2 =

2

=

=

23,6 мм.

 

 

lAB

0,84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lAB

 

0,84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ускорение точки D можно определить из двух векторных уравнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aDCn +

 

n

 

 

v2

 

 

 

(1,5 × 0,22)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aD = aC +

aDCτ , где aDC

=

 

 

DC

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,37 м/с2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lDC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aD

= aO

+ aDOn

+ aDOτ

, где aDOn

 

 

vDO2

(94 × 0,22)

2

 

 

м/с2.

 

 

 

 

 

=

 

 

 

1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1336,44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

1

 

 

1

 

lDO

 

 

 

0,32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормальные составляющие ускорений пристраивают на плане: к точке с вектор aDCn úú DC, а к полюсу – вектор aDOn 1 úú DO1. Оба вектора направляют параллельно звеньям и к центру их относительного вращения.

Через концы этих векторов, перпендикулярно к ним проводят л. д. aDCτ

. Точка пересечения л. д. – точка d. Отрезок (p1d ) плана – aD .

52

Положение точки е плана определяют из пропорции

 

 

lEO1 × (

 

)

=

 

 

 

 

=

p1d

55,5 × 0,16

= 27,75

мм.

p1e

 

 

 

0,32

 

 

lDO

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Отрезок (p1e) на плане откладывают от полюса на продолжении л. д. aD . Ускорение точки F определяют из уравнения

 

 

 

 

 

 

 

+ aFEτ , где

n

 

vFE2

 

 

(

8,5 × 0,22)2

= 7,28 м/с2

 

 

aF

= aE + aFEn

aFE =

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

lFE

 

 

 

0,48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и имея в виду, что л. д. aF

 

 

поршня 7 параллельна оси цилиндра (линия FO1).

На плане к точке е пристраивают aFEn

úú FE и направляя к центру (точка Е)

его относительного вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Через конец вектора aFEn

проводят л. д. aFEτ

^FE и продолжают ее до пере-

сечения с л. д. aF

 

поршня 7. Пересечение линий действия определяет на плане

точку f. Отрезок (

 

 

) плана – aF .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p1 f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угловые ускорения звеньев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e 2

=

aBAτ

=

 

(68× 28,77)

 

=

2329 с–2, e 5

=

 

aDOτ 1

 

=

(29 × 28,77)

= 2607,28 с–2,

lBA

0,84

 

 

 

lDO

 

0,32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

aτ

 

(21× 28,77)

 

 

 

 

с–2, e

 

 

=

aEFτ

=

(21,5× 28,77)

= 1288,66 с–2.

e 4 =

 

DC =

 

 

 

 

 

=

2083,34

6

lEF

 

 

 

 

 

 

0,29

 

0,48

 

 

lDC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значение линейных ускорений точек звеньев механизма определяют как, например, aB = (p1в)× m a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точки

 

О

А

В

С

D

O1

E

F

S2

 

 

а, м/с2

 

0

2302

978,18

1179,57

1611,12

0

 

805,16

733,63

1354,8

 

Задача № 22. Восьмизвенный механизм с низшими парами (рис. 32)

 

 

 

Исходные данные: lOA = 0,1 м; l= 0,39 м; lВС = 0,2

м; lCO1 = lDO1 = 0,12 м;

 

 

lCD = 0,21 м; lЕD = 0,36 м; x = 0,30 м; y = 0,22

м; y1 = 0,17 м; w1 = 10 с–1.

Определить скорости и ускорения всех точек звеньев механизма, построив планы скоростей и ускорений.

53

vO1 = 0

План механизма

План механизма строят по данным параметрам кинематической схемы с

учетом масштабного коэффициента длины

m l =

 

lOA

=

 

0,1 м

= 0,007

м

,

 

 

14 мм

мм

OA

 

 

 

 

 

 

где ОА = 14 мм – отрезок на плане, изображающий длину начального звена ОА.

План скоростей

Скорость точки А звена ОА: vA = w 1 × lOA = 10×0,1 = 1 м/с.

Из полюса (точка р) плана перпендикулярно звену 1 в направление действия

угловой скорости w1

откладывают отрезок ( ра ) = 50

мм, изображающий на

плане вектор vA . Тогда масштабный коэффициент скорости

 

 

μ v =

v A

=

1 м c

= 0,02 м c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ра

50 мм

мм .

 

Для

определения

скорости

точки В

записывают

векторное уравнение

vB = vA +

vBA и полагают, что скорость точки В звена 3 линией действия парал-

лельна направляющим звена 3. На плане через точку а проводят л. д. vВА^ВА, а через полюс плана – прямую л. д. vB3 , как сказано выше. Поскольку, в данном случае звенья 1, 2, 3 располагаются на одной прямой, точка в плана окажется в полюсе, то есть vB = 0, а vBA = – vA .

Для определения скорости точки С записывают два векторных уравнения

vC = vB + vCB , vC = vO1 + vCO1 ,

На плане через точку в проводят л. д. v^CB, а через полюс плана – л. д. vCO1 ^1. На плане точка с оказывается в полюсе, vC = 0.

54

План механизма

 

 

 

 

x

 

 

 

м мм

 

 

 

 

 

 

 

3

B

 

 

2

 

A

ω

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

C

y

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

S6

6

 

 

 

 

E

 

 

 

 

y1

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

План скоростей

 

 

 

План ускорений

 

 

 

 

 

(м c2) мм

 

(м c) мм

 

 

 

 

 

 

 

aE

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vBA

a

ED

= a τ

 

 

 

 

 

ED

 

 

 

vA

л.д. vB, vE

 

.

д

.

v

л

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 32

aC

=

τ aCO1

aCB = aCBτ

л.д.aB3

Для определения скорости точки D необходимо на плане (отрезок 1) по-

строить

cdo1 подобный и сходственно расположенный CDO1. Но отрезка 1

на плане нет, точка d находится в полюсе и vD = 0.

Для

определения скорости точки Е записывают уравнение vE = vD + vED и

считают известной л. д. vE7 . На плане через полюс проводят л. д. vE7 параллельно направляющим звена 7. Через точку d плана, а она в полюсе,

55

необходимо провести л. д. vED^ED. Пересечение этих линий действия происходит в полюсе и vE = 0.

План ускорений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ускорение точки А: aA =

w 12 × lOA = 102×0,1 = 10 м/с2.

 

 

Для построения

 

плана ускорений принимают масштабный коэффициент

ускорений μ a =

 

 

aA

=

10 м с2

= 0,2

м с2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50 мм

мм

 

 

 

 

 

p1a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где отрезок (

 

 

) представляет на плане вектор aA .

 

 

p1a

 

 

Далее

записывают

векторное

уравнение

aB = aA + aBAn + aBAτ ,

где

n

v2

(1)2

 

 

 

 

 

 

 

м/с2.

 

 

 

 

 

 

 

aBA =

BA

=

 

 

 

= 2,56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lBA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектор

aBAn пристраивают на плане к точке а, направляя его параллельно

звену ВА и к центру вращения звена ВА. Через конец этого вектора проводят л. д. aBAτ ^АВ. Через полюс плана – л. д. aB3 , параллельно направляющим звена 3. Пересечение этих линий действия – точка в плана. Отрезок (p1в) плана – aB .

Ускорение точки С плана определяют из двух векторных уравнений

aC =

aB + aCBn

+ aCBτ

, где aCBn =

vCB2

= 0 м/с2, так как v= 0,

 

lCB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vCO2

aC = aO

 

+ aCOn

+

aCOτ

, где aCOn 1 =

 

 

 

1

= 0 м/с2, так как vCO = 0.

 

 

lCO

 

1

1

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Через полюс плана проводят л. д. aCOτ

= aCO1 , перпендикулярно звену СО1, а

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

через точку в плана л. д. aCBτ

= aCB , перпендикулярно звену ВС и продолжают

до взаимного пересечения точке с плана. Отрезок прямой, соединяющий точки р1 и с aC .

Для нахождения точки d на плане можно воспользоваться правилом подобия, то есть на отрезке о1с плана строят Dо1сd подобный и сходственно расположенный DО1СD на плане механизма. Отрезок (p1d ) плана – aD .

56

Ускорение точки Е определяют из векторного уравнения

aE = aD + aEDn + aEDτ , где aEDn =

vED2

= 0 м/с2, так как vED = 0.

lED

 

 

На плане через точку d проводят л. д. aEDτ ED и через полюс л. д. aE . Отрезок ( pe ) плана – aE .

Для определения численных значений линейных скоростей и ускорений точек звеньев механизма необходимо отрезки планов скоростей и ускорений умножить на соответствующие масштабные коэффициенты скорости и ускорения.

Задача № 23. Кривошипно-ползунный механизм (рис. 33)

Исходные данные: lOA = 0,1 м; l= 0,3 м; lВС = 0,1 м; ω1 = 10 с–1.

Построить планы скоростей и ускорений для частного положения механизма. Найти угловую скорость и угловое ускорение звена 2.

План механизма

План механизма построен по заданным параметрам кинематической схемы

с учетом масштабного коэффициента длины μ l =

lOA

=

0,1 м

= 0,004

м

.

 

 

 

25 мм

мм

OA

 

 

 

 

План скоростей

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость точки А звена 1: v A = w 1 × lOA = 10 × 0,1 = 1

м .

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

Вектор скорости точки А откладывают из полюса плана скоростей, перпендикулярно звену 1 в направлении действия ω1 в виде отрезка ра = 50 мм .

57

 

 

План механизма

 

 

 

м мм

 

A

2

C

 

1

 

s2

 

ω 1

 

 

 

90

 

B

 

 

 

3

 

 

 

План ускорений

 

 

 

(м c2) мм

л.д. aBAτ

План скоростей

 

 

 

aB

л.д.aB

(м c) мм

 

 

 

vA, vB, vC, vD

л.д. v

a

 

 

 

s2

B

 

 

 

aA

 

 

 

 

v . .д л

A B

Рис. 33

Масштабный коэффициент скорости равен μ v =

vA

=

1 м c

= 0,02

м c .

ра

50 мм

 

 

 

мм

Для определения скорости точки В необходимо записать векторное уравнение vB = vA + vBA и знать л. д. скорости точки В ползуна 3, которая параллельна неподвижным направляющим ползуна. Из точки а на плане проводят л. д. vВА^АВ, а через полюс – vВОïïОВ. Пересечение линий действия происходит в полюсе плана, то есть vB = v A .

Для определения скорости точки с строят Dасв подобный и сходственно расположенный DАСВ на плане механизма. Но на плане скоростей точка а и в совпадают, следовательно и точка с окажется в полюсе. Все точки звена 2 в том числе и точка s2 будут иметь одну скорость, что соответствует мгновенному поступательному движению звена 2.

58

()
(p1в)

Угловая скорость звена 2

ω 2 =

vBA

= 0 с–1, так как vВА = 0.

 

 

 

lBA

План ускорений

Ускорение точки А: aA = w 12 × lOA = 102×0,1 = 10 м/с2.

Из полюса плана откладывают вектор aA в виде отрезка ( p1a) , направляя его параллельно звену 1 и к центру вращения звена 1 (точка О).

 

 

aA

 

10 м с2

 

м с2

Масштабный коэффициент ускорений μ a =

 

 

 

=

50 мм

= 0,2

мм .

 

 

 

p a

 

 

1

 

 

 

 

 

Для определения ускорения точки В звена 2 записывают векторное урав-

 

aB = aA + aBAn + aBAτ , где aBAn =

v2

нение

BA

= 0 м/с2.

 

 

 

lBA

На плане через точку а проводят л. д. aBAτ ^АВ, а через полюс – л. д. aB ползуна, параллельно направляющим ползуна (прямая ОВ). В пересечении этих линий действия – точка в. Отрезок плана – aB , а отрезок плана –

aBAτ = aBA .

Точку с плана определяют по правилу подобия: на отрезке ()плана строят Dасв подобный и сходственно расположенный DАСВ на плане механизма. В данном случае точка с оказывается в полюсе плана. Положение точки s2 звена 2

определится, если в Dасв плана провести медианы. Отрезок

(

 

 

)

плана –

aS

2 .

p s

2

1

 

 

Угловое ускорение звена 2: e 2 =

aBAτ

(52 × 0,2)

= 34,67

с–2.

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

lBA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 24. Синусный механизм (рис. 34)

Исходные данные: lOA = 0,1 м; w1 = 10 с–1.

Построив планы скоростей и ускорений, определить скорость и ускорение звена 3 механизма.

59

План механизма

Масштабный коэффициент длины, выбранный для построения плана меха-

 

 

lOA

 

0,1 м

 

м

 

 

 

 

низма

μ l =

=

= 0,005

, где OA

– отрезок на плане механизма, соот-

 

 

 

20 мм

мм

OA

 

 

 

 

 

 

 

 

ветствующий длине звена 1.

 

План механизма

3

м мм

x

A x

 

2

1

ω 1

 

45

План скоростей

План ускорений

 

(м c2) мм

 

(м c) мм

 

 

 

vA3A2

aA1

= aA2

 

 

v

vA3

 

aA3

vA1

 

 

 

 

r

 

 

 

aA3A2

Рис. 34

План скоростей

Точка А, принадлежащая звену 1 – А1, звену 2 – А2, звену 3 – А3. Скорости точек А1 и А2: vA1 = vA2 = w 1 × lOA = 10× 0,1 = 1 мc .

60

Для

определения скорости точки А3 записывают векторное

уравнение

vA3 = vA2

+ vA3A2 . Линия действия скорости точки А3^xx , а относительной скоро-

сти vA3 A2 ïïxx.

 

 

 

 

 

 

Выбирают масштабный коэффициент скорости

μ v =

vA

=

1 м c

= 0,02 м c .

 

 

 

 

 

ра

50 мм

мм

Из полюса плана скоростей (точка р) откладывают отрезок (pa1 ), изображающий на плане vA1 , направляя его перпендикулярно звену ОА в сторону действия w1. Через полюс проводят л. д. vA3 , а через точку а – л. д. vA3 A2 . В пересечении этих линий действия – точка а3 плана. Отрезок (pa3 ) плана – vA3 , а отрезок (a1a3 ) плана – vA3 A2 .

Значение vA3 = ( pa3 ) × m v = 36,5×0,02 = 0,73 м/с.

 

 

 

 

 

 

 

План ускорений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ускорение точек А1 и А2:

aA

= aA = w 12

× lOA = 102×0,1 = 10 м/с2.

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Масштабный коэффициент ускорений

μ a =

 

a

A

=

10 м с2

= 0,2

м с2

.

 

 

 

 

50 мм

мм

p1a

 

 

 

 

 

 

 

 

Из полюса (точка р1), параллельно звену 1, откладывают отрезок ( p1a1) = 50 мм, изображающий на плане aA1 , направляя его к центру вращения звена 1.

Для

определения

ускорения точки А3 записывают векторное

уравнение

aA3 = aAn3

+ aAτ 3 = aA2

+ aAr3A2

+ aAk3A2 и кроме того, полагают, что, л. д. aA3 параллельна

направляющим

звена 3. Ускорение Кориолиса aAk3A2 = 2vA3A2 × w 3 =

0, так как

w3 = 0. На плане через полюс проводят л.д. aA3 , а через точку а1 – плана л. д. aAr3 A2 ïï xx. В пересечении этих линий действия – точка а3 на плане. Отрезок ( p1a3 ) плана – aA3 .

Численное значение aA3 = ( p1a3 a = 34,5×0,2 = 6,9 м/с.

Задача № 25. Кулисно-рычажный механизм (рис. 35)

Исходные данные: lOA = 0,14 м; l= lCO1 = 0,43 м; x = 0,43 м; x1 = 0,18 м; y = 0,42 м; j = 40°; w1 = 10 с–1.

61