- •1Структурный и кинематический анализ главного механизма
- •1.1Структурный анализ механизма
- •1.2Построение плана положений механизма
- •1.3Построение планов скоростей
- •1.4Построение планов ускорений
- •1.5Кинематические диаграммы
- •1.6Сравнение результатов кинематического исследования, выполненного графическим и графоаналитическим методами
- •2Кинематический анализ кулачкового механизма
- •2.1Построение плана положений
- •2.2Построение диаграммы перемещений толкателя
- •2.3Построение диаграмм скорости и ускорения толкателя.
- •2.4Построение диаграммы изменения угла давления.
- •3Кинематический анализ сложного зубчатого механизма
- •3.1Выходные данные
- •3.2Кинематический анализ сложного зубчатого механизма, выполненный аналитическим способом
- •3.3Кинематический анализ сложного зубчатого механизма, выполненный графическим способом.
- •3.4Сравнение результатов кинематического анализа
- •3.5Синтез эвольвентного зацепления
- •4Кинетостатический (силовой) анализ главного механизма
- •4.1Выходные данные
- •4.2Определение действующих сил и сил инерции
- •4.3Силовой расчет группы Ассура без учета сил трения
- •4.3.1Звенья 2-4.
- •4.3.2Звенья 3-5.
- •4.4Силовой расчет начального механизма.
- •4.5Определение уравновешивающего момента с помощью рычага н. Е. Жуковского.
- •4.6Сравнение уравновешивающих моментов, найденных двумя методами
- •4.7Определение сил трения
- •4.8Силовой расчет групп Ассура с учетом сил трения.
- •4.8.1Звенья 2-4
- •4.8.2Звенья 3-5
- •4.9Силовой расчет начального механизма
- •5Динамический анализ механизма. Подбор маховика
- •5.1Определение приведенных моментов движущих сил и полезного сопротивления
- •5.2Определение работы сил полезного сопротивления и движущих сил
- •5.3Графическое определение изменений кинетической энергии
- •5.4Определение приведенного момента инерции механизма для рабочего цикла
- •5.5Методика построения диаграммы энергомасс (кривой Виттенбауэра) и нахождения по ней момента инерции маховика.
- •5.6Определение конструктивных размеров маховика
- •5.7Определение угловой скорости кривошипа за цикл
- •6Литература
1Структурный и кинематический анализ главного механизма
Выходные данные согласно заданию к курсовому проекту.
Схема двухпоршневого V - образного насоса (рис. 1.1)
Угловая скорость кривошипа , с-1 16
Погонная единица массы , кг/м 19
Коэффициент ( ) 6,2
Коэффициент ( ), Н/м 5000
Угол 100
Длина кривошипа , мм 140
Длина шатуна , мм 560
Неравномерность хода 1/5
Рис. 1.1. Кинематическая схема механизма
1.1Структурный анализ механизма
Механизм двухпоршневого горизонтального насоса состоит из 6 звеньев:
1 – кривошип ОА;
2, 3 – шатуны АB и AE;
4, 5 – ползуны (поршни) B и E;
6 – стойка.
Звенья механизма образуют 7 кинематических пар, из которых 5 вращательных и 2 поступательные.
Согласно формуле Чебышева степень свободы определиться как
где - количество звеньев, ;
- количество кинематических пар класса, ;
- количество пар класса, .
Таким образом, механизм имеет одну степень свободы.
На рис. 1 изображена структурная схема механизма с разбиением на группы Асура и начальный механизм.
Структурная схема наглядно показывает, что механизм состоит из начального механизма 1 класса (стойка 6 и кривошип 1) и двух групп Асура (шатун 2 и ползун 4, шатун 3 и ползун 5).
Рис. 1.2 Структурная схема механизма
Структурная формула механизма:
Механизм относится к механизмам II класса по классификации И. И. Артоболевского.
1.2Построение плана положений механизма
На листе формата А1 изображаем в масштабе план положений механизма. План строим в такой последовательности. Выбираем масштаб построения:
Выбираем произвольную точку О и из нее описываем окружность радиуса ОА. Начальное положение точки А (АО) выбираем согласно исходной схемы на продолжении направляющей ОE, при пересечении ее с вычерченной окружностью. От точки АО в направлении вращения кривошипа ОА разбиваем окружность на 12 равных частей, через каждые 30 градусов, проставляя при этом последовательно точки А1, А2 и т. д. Соединив полученные точки с центром окружности О, получим 12 положений кривошипа ОА. Точка E принадлежит шатуну АE и ползуну E и движется поступательно по направляющей ОE, поэтому для построения плана положений звена АE из каждой точки А раствором циркуля, равным длине шатуна АE в принятом масштабе, делаем засечки на направляющей, получая точки E1, E2 и т. д. План положений для звена AB строим аналогично.
1.3Построение планов скоростей
Паны скоростей строятся по векторным уравнениям, которые составляются отдельно для каждой группы Асура в порядке присоединения их к ведущему звену.
Для ведущего звена ОА определяем величину скорости точки А:
Вектор перпендикулярен радиусу, т. е. отрезку ОА, и направлен в сторону, определяемую направлением . Задаемся масштабом плана скоростей
,
и вычисляем отрезок , изображающий в выбранном масштабе вектор
Из произвольной точки Р, называемой полюсом плана скоростей, откладываем в указанном направлении отрезок длиной 44,8 мм.
Составляем векторное уравнение, по которому определим скорость точки B, принадлежащей шатуну АB и ползуну B.
Скорость точки А известна, скорость относительного вращения точки B вокруг точки А перпендикулярна радиусу вращения отрезку АB и определяется по формуле
.
Скорость точки B направлена вдоль направляющей АB. Таким образом, получаем векторное уравнение, в котором два вектора известны по направлению, но неизвестны по величине, а третий вектор известен по направлению и по величине. Решая это векторное уравнение графическим способом, получим план скоростей для группы Асура, состоящей из звеньев 2 и 4. В соответствии с векторным уравнением через конец вектора (точку а) проводи направление вектора , перпендикулярное BА, а через полюс - направление вектора , параллельное АB. На пересечении этих направлений поставим точку B, а отрезки и в масштабе будут представлять скорости и . Для определения их величины достаточно измерить соответствующие отрезки и умножить их на масштабный коэффициент :
Пользуясь построенным планом скоростей, можно определить угловую скорость по формуле:
Для определения направления переносим вектор в точку B механизма и рассматриваем движение этой точки относительно точки А по направлению скорости .
Аналогично строим план скоростей для группы Ассура (звенья 3 и 5) по уравнению:
и определяем угловую скорость шатуна AE:
Для определения направления переносим вектор в точку E и рассматриваем движение этой точки относительно точки A.
Изложенным выше способом строим планы скоростей для остальных 11 положений.
Результаты построения заносим в таблицу 1.1.
Таблица 1.1
Полож. |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
, град |
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
210 |
240 |
270 |
300 |
330 |
[PA], мм |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
44,80 |
[AВ], мм |
8,03 |
29,34 |
42,25 |
44,16 |
34,77 |
15,76 |
8,03 |
29,34 |
42,25 |
44,16 |
34,77 |
15,76 |
[РВ], мм |
46,10 |
39,94 |
18,94 |
9,70 |
34,38 |
45,80 |
42,14 |
28,70 |
11,71 |
5,86 |
23,21 |
38,40 |
[AЕ], мм |
44,80 |
39,10 |
22,94 |
0,00 |
22,94 |
39,10 |
44,80 |
39,10 |
22,34 |
0,00 |
22,94 |
39,10 |
[РЕ], мм |
0,00 |
17,51 |
33,83 |
44,80 |
43,77 |
27,29 |
0,00 |
27,29 |
43,77 |
44,80 |
33,83 |
17,51 |
VAВ, м/с |
0,40 |
1,47 |
2,11 |
2,21 |
1,74 |
0,79 |
0,40 |
1,47 |
2,11 |
2,21 |
1,74 |
0,79 |
VВ, м/с |
2,30 |
2,00 |
0,95 |
0,48 |
1,72 |
2,29 |
2,11 |
1,43 |
0,59 |
0,29 |
1,16 |
1,92 |
VAЕ, м/с |
2,24 |
1,96 |
1,15 |
0,00 |
1,15 |
1,96 |
2,24 |
1,96 |
1,12 |
0,00 |
1,15 |
1,96 |
VЕ, м/с |
0,00 |
0,88 |
1,69 |
2,24 |
2,19 |
1,36 |
0,00 |
1,36 |
2,19 |
2,24 |
1,69 |
0,88 |
ВА, с-1 |
0,72 |
2,62 |
3,77 |
3,94 |
3,10 |
1,41 |
0,72 |
2,62 |
3,77 |
3,94 |
3,10 |
1,41 |
ЕА, с-2 |
4,00 |
3,49 |
2,05 |
0,00 |
2,05 |
3,49 |
4,00 |
3,49 |
2,00 |
0,00 |
2,05 |
3,49 |