ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА

Кафедра Детали машин

РАСЧЕТ КРИВОШИПНО–ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к расчетно-графической работе по Теории механизмов и машин для студентов специальностей НР-130503, ПСТ-130501, НБ-130504, МОП-130602, АТХ-190601, СТЭ-190603, ПДМ-190205, СП-150202, ПТИ-260703, ТМ-151001, МКC-151002, МХП-240801, МСО-190207

очной и заочной полной и сокращенной форм обучения

Тюмень 2007

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составители: профессор, к.т.н. Кривохижа Василий Николаевич

ассистент, Панков Дмитрий Николаевич

© государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

2007 г

Исходные данные

Для заданного положения кривошипно–ползунного механизма (рис.1) необходимо:

1. Произвести структурный анализ механизма;

2. Построить план скоростей, план ускорений;

3. Выполнить силовой расчет механизма.

Дано:

Размеры:

,

,

,

;

Число оборотов кривошипа постоянно и равно ;

;

;

Массы звеньев:

,

,

.

Рис. 1 Кривошипно-ползунный механизм

1. Структурный анализ механизма

1.1 Назначение механизма

Преобразовать вращательное движение кривошипа в поступательное движение ползуна

1.2 Звенья механизма

Номер звена	Наименование	Подвижность	Число подвижных звеньев
1	Кривошип	Подвижное	3
2	Шатун	Подвижное
3	Ползун	Подвижное
4	Стойка	Неподвижное

1.3 Кинематические пары

Обозначение	Соединяемые элементы	Тип пары			Индекс пары	Число пар
		Вид движения	Характер соединения	Подвижность		Одно подвижных	Двух подвижных
О	1,4	Вращательное	Низшая	Одноподвижная	В(1,4)
А	1,2	Вращательное	Низшая	Одноподвижная	В(1,2)
В	2,3	Вращательное	Низшая	Одноподвижная	В(2,3)
В	3,4	Поступательное	Низшая	Одноподвижная	П(3,4)

1.4 Определение степени подвижности механизма

Лишних и пассивных связей нет.

1.5 Расчленяем механизм на группы Ассура

Группа Ассура класса, 2–го порядка, 2–го вида;

;

;

.

Структурная формула:

.

6. Начальный механизм

І класса

;

;

.

1.7 Структурная формула начального механизма:

Структурная формула кривошипно-ползунного механизма:

.

1.8 Кривошипно-ползунный механизм класса

2. Построение планов скоростей и ускорений

а)

б)

в)

Рис. 2 К построению планов скоростей и ускорений

1. Определяем угловую скорость кривошипа

2. Определяем скорость точки A

Вектор скорости точки A – направлен перпендикулярно кривошипу OA в сторону вращения.

Задаемся коэффициентом масштаба плана скоростей и вычисляем величину отрезка

Откладываем этот отрезок в указанном направлении (рис 2,б).

3. Составляем векторное уравнение для определения скорости точки B группы Ассура (2,3):

(1)

В уравнении (1) вектор полностью известен и по величине и по направлению (отрезок , изображающий этот вектор, уже отложен). Вектор направлен перпендикулярно звену AB, а вектор – по направляющей xx. Величины этих векторов неизвестны.

Согласно векторному уравнению, через конец вектора (через точку a) проводим направление вектора , а через начало вектора (через полюс P) – направление вектора . Точку пересечения указанных направлений обозначим b. Тогда отрезки и в выбранном масштабе будут соответствовать скоростям и .

Измеряем эти отрезки по плану скоростей:

, ;

вычисляем соответствующие скорости:

; .

4. Скорость точки S₂ определяем по теореме подобия

,

откуда

,

где s₂ – точка на плане скоростей, соответствующая точке S₂ механизма.

Откладывая отрезок на плане скоростей, вдоль отрезка , получим точку s₂. Соединяя эту точку с полюсом, получим отрезок изображающий в масштабе вектор . Измеряем величину этого отрезка.

и вычисляем скорость

5. Определяем угловую скорость шатуна

.

Для определения направления угловой скорости следует вектор перенести в точку B механизма и посмотреть, как она в соответствии с направлением этого вектора движется относительно точки А. В нашем случае направлена по часовой стрелке.

6. Определим ускорение точки А. Так как угловая скорость кривошипа постоянна, то полное ускорение точки А равно ее нормальному ускорению.

.

Вектор – направлен по кривошипу OA от точки O к точке A (к центру вращения кривошипа).

Задаваясь коэффициентом масштаба плана ускорений , определяем величину отрезка , изображающего вектор на плане ускорений:

Откладываем этот отрезок в указанном направлении (рис.2,в).

7. Составляем векторное уравнение для определения ускорения точки B группы Ассура (2,3):

(2)

Разложим ускорение на составляющие

, (3)

тогда

(4)

В уравнении (4) вектор уже полностью известен, а величина вектора вычисляется по формуле

.

Определим величину отрезка , изображающего вектор на плане ускорений,

.

Векторы в уравнении (4) направлены следующим образом: , (направлен от точки B к точке A), .

В соответствии с правой частью векторного уравнения к вектору прикладываем вектор (т.е. от точки a откладываем в указанном направлении отрезок ), а через конец вектора (через точку n) проводим направление вектора . В соответствии с левой частью уравнения через полюс проводим направление вектора . Точку пересечения указанных направлений обозначим буквой b. Таким образом, отрезки и изображают в масштабе соответственно ускорения и . Измеряем величины этих отрезков:

, .

вычисляем ускорения:

Соединяя точки a и b, получим отрезок , который в соответствии с уравнением (3) изображает вектор полного относительного ускорения . Измеряем величину отрезка

и вычисляем ускорение

8. Определяем ускорение точки S₂. По теореме подобия имеем:

,

откуда

Откладывая этот отрезок вдоль отрезка , получим точку s₂. Соединяя ее с полюсом , получим отрезок , изображающий вектор . Измеряем этот отрезок

и вычисляем ускорение

.

По аналогии

9. Находим величину углового ускорения шатуна

Для определения направления следует вектор перенести в точку B механизма и посмотреть, как она в соответствии с этим вектором движется относительно точки A. В нашем случае направлено против часовой стрелки.