
- •Динамика машинного агрегата
- •Структурный анализ рычажного механизма
- •Определение размеров и параметров рычажного механизма
- •3.3. Определение кинематических характеристик механизма.
- •3.3.1. Графическая кинематика механизма.
- •3.3.1.1. Построение планов положений.
- •3.3.2. Аналитическая кинематика механизма.
- •3.4. Определение внешних сил на поршне.
- •3.5. Динамический анализ машинного агрегата.
- •3.5.1. Динамическая модель.
- •3.5.2. Определение приведенного момента инерции.
- •3.5.3. Определение приведенных моментов сил.
3.5.3. Определение приведенных моментов сил.
Mп – условный момент сил на звене приведения элементарная работа или мощности которого равняется сумме элементарных работ или сумме мощности Pi всех внешних сил или моментов сил на звеньях машины.
В курсовом проекте общий момент представляется из двух частей.
,
где
-приведенный
момент движущих сил,
-приведенный
момент сил сопротивления.
В
ДВС легкового автомобиля сначала
рассчитывается
,
например, из равенства мощностей.
Схема сил на звеньях механизма представлена на рис.3.6.
Расчет
производим в соответствии с рис.3.6 из
равенства мощностей по формуле на с.21
в [2]:
где G2 – сила веса звена 2,
G3 – сила веса кривошипа 3,
Для расчетного положения №2:
Результаты
расчета
для 12 положений приведены в табл.3.6
распечатки первого листа.
3.5.4.
Определение работ Ад,Ас
, приведенного момента инерции
и изменения кинетической энергии
.
Т.к.
работа
,
то рассчитываем сначала работы движущих
сил
по дискретным значениям
численным интегрированием методом
трапеций:
где
- угловой шаг интегрирования,
В
начале цикла
За цикл установившегося движения работа
движущих сил равна работе сил сопротивления
,
т.е. в курсовом проекте
.
Считая
при установившемся движении постоянным,
то получим:
,
отсюда
Работа сил сопротивления в каждом положении:
Избыточная
работа
равна сумме работ:
3.5.5.
Определение постоянной составляющей
приведенного момента инерции
и момента инерции маховика
.
Используем
метод Мерцалова Н.П., при котором
рассчитывается значение изменяющейся
кинетической энергии от звеньев с
=const.
,
где
-
кинетическая энергия звеньев с переменным
.
,
Результаты
расчетов
приведены в табл.3.6 распечатки первого
листа. Из массива значений
находим наибольшее значение
и наименьшее
,
тогда максимальный перепад кинетической
энергии:
.
Тогда
постоянная часть
,
которая обеспечит более равномерное
вращение кривошипа с заданным коэффициентом
неравномерности
при средней скорости установившегося
движения
,
будет равно:
.
Момент инерции маховика определяется как :
,
где
-
момент инерции всех вращающихся звеньев
машины.
Принимая маховик в форме диска, определяем его маховой момент:
.
Задаваясь
конструктивно наружным диаметром
,
определяем массу маховика:
3.6. Динамический анализ движения звена приведения.
Необходимо
определить действительную угловую
скорость
кривошипа 1 и его угловое ускорение
внутри цикла установившегося движения
при найденном параметре
.
Скорость
определим из уравнения кинетической
энергии вращающихся звеньев с
:
,
откуда
.
Кинетическую
энергию T1
определяют по
методу Мерцалова Н.И., используя
зависимость
(см. рис.3.7).
Из
рис.3.7
,
где
-
среднее значение
,
-
среднее значение изменения
,
,
-
рассчитанные ранее значения
в i-ом
положении.
Угловое ускорение определяется из уравнения движения звена приведения в дифференциальной форме:
,
откуда
.
Результаты
расчетов
и
для 12 положений приведены в распечатке
ЭВМ 1 листа (табл.3.6).
3.7. Расчет динамики машины на компьютере.
Процесс расчета на ЭВМ включает следующие этапы:
1) Составление математического и логического алгоритма расчета.
2) Составление графического алгоритма программы.
3) Запись программы на алгоритмическом языке.
4) Набор и отладка программы на компьютере.
5) Подготовка исходных данных.
6) Счет на ЭВМ.
3.7.1. Графический алгоритм расчета динамики машины на компьютере.
3.8. Обработка результатов вычислений.
По результатам расчетов на компьютере в табл. 3.4-3.6 строим на листе 1:
1) графики кинематических характеристик движения ползуна 3 с т.В (поз.4 листа 1).
а)
график перемещения
т.В ползуна от дальнего крайнего положения
1 в масштабе
с ординатами
(табл.3.4);
б)
график аналога скорости ползуна 3
в масштабе
с ординатами
(табл.3.4).
в)
график аналога ускорения ползуна 3
в масштабе
с ординатами
(табл.3.4).
2)
График переменной составляющей
приведенного момента инерции
и его слагаемых
,
,
в поз.5 листа 1 с масштабным коэффициентом
и ординатами
(табл.3.5),
,
,
.
3)
Графики приведенных моментов сил
движущих
и сопротивления
в поз.6 листа 1 с масштабным коэффициентом
и ординатами
,
.
4)
Графики работ движущих сил
и сил сопротивления
в поз.7 листа 1 с масштабным коэффициентом
и ординатами
и
.
5)
Графики изменения кинетической энергии
всей машины
и от постоянной части
в поз.8 листа 1 с масштабным коэффициентом
и ординатами
и
.
6)
Графики угловой скорости кривошипа 1
и углового ускорения
за цикл установившегося движения в
поз.9 листа 1 с масштабным коэффициентом
и
и ординатами
,
.
3.9. Анализ результатов вычислений и построений.
Для
обеспечения более равномерного вращения
кривошипа с заданным коэффициентом
необходима постоянная часть
.
Т.к. полученный
,
то необходим маховик с моментом инерции
.
С
маховиком угловая скорость
внутри цикла изменяется незначительно
между максимальным значением
и минимальным
,
соответственно угловое ускорение
и
.
Выводы:
-
Для обеспечения равномерного вращения кривошипа 1 с заданным коэффициентом
необходима постоянная часть приведенного момента инерции
и моментом инерции маховика
.
-
Как видно из графиков
и
в поз.9 л.1 кривошип вращается неравномерно с
и
, что дает практический коэффициент неравномерности
-
Максимальное значение приведенного момента инерции
в положение №4
,
в положении №2
-
Необходима номинальная мощность двигателя
.
Коэффициент
динамичности вращения
.
Коэффициент
инерционности вращения привода:
.
Малые
значения
,
КД,
и КI
говорят о
хорошем качестве работы машины.