ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автомобильно-дорожный

Кафедра Транспортно-технологических машин и оборудования

Дисциплина: Теория механизмов и машин

Курсовой проект по теории

и механизмов и машин

«Кинематическое и динамическое исследование машины с кривошипно-ползунным механизмом»

(Компрессор 2-цилиндровый простого действия)

Выполнил студент группы 1-CТ-2 В.В. Богданов _______________

Проект защищен с оценкой: _______________________________

Доцент кафедры ТТМ А.А. Иванова _________________________

СПб 2010

Содержание

Содержание…………………………………………………………………………………..2

1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА……………………………………………………………………………………..3

1.1 Определение геометрических параметров звеньев для построения кинематической схемы………………………………………………………………………….4

1.2 Определение величин скоростей и построение планов скоростей…….................6

1.3 Определение величин ускорений и построение планов ускорений……………….8

1.4 Проверка расчетов…………………………………………………………………………11

1.5 Построение диаграмм: ……………………………….11

2. УРАВНОВЕШИВАНИЕ СИЛ ИНЕРЦИИ И РАСЧЕТ ПРОТИВОВЕСА…............12

2.1 Расчет замещающих масс………………………………………………………………..13

2.2 Расчет сил инерции и построение годографа сил инерции без противовеса……………………………………………………………………………………..13

2.3 Расчет сил с противовесом………………………………………………………...........13

2.4 Расчет противовеса……………………………………………………….......................14

3. ВЫРАВНИВАНИЕ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВАЛА КОМПРЕССОРА С ПОМОЩЬЮ МАХОВИКА………………………………………………………......................15

3.1 Расчет и построение графиков приведенного к пальцу кривошипа момента инерции компрессора и энергии вращения приведенных масс.……………………….15

3.2 Определение избыточной работы сил полезного сопротивления ………………..16

3.3 Графическое интегрирование, график избыточной работы……………………..…17

3.4 Построение диаграммы энергомасс и определение момента инерции маховика………………………………………………………………………..........................18

1Кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма.

Целью является определение перемещения S_b, скорости U_b, ускорения W_b точки B механизма. Выполняется расчетно-графическим методом с помощью планов скоростей и ускорений, для выбранных положений механизма в интервале одного полного оборота кривошипа. Построение их основано на представлении о характере движения звеньев и их точек.

I - кривошип, II - шатун, III - ползун, IV – стойка(опора).

r – радиус кривошипа, l – длина шатуна

1. 1)Число подвижных звеньев механизма n=n₀-1

n₀ – общее число звеньев, n=4-1, n=3

2)Кинематические пары - Р

P₁: 1-4 [1В] P₂=0 P₃=0

1-2 [1В]

2-3 [1В]

3-4 [1П]

3) Подвижность плоского механизма Wn=3n-(2P₁+P₂)

Wn=3*3-(2*4+0), Wn=1,

это значит, что для того, чтобы определить выходные параметры механизма достаточно задать одно значение входного параметра.

1.1 Определение перемещений и построение плана положений механизма

1) Масштабный коэффициент для схемы механизма

K_s= , K_s= , где - длина кривошипа на чертеже, принимаем , тогда ; .

2) , .

3) .

На чертеже строим 8 основных положений кривошипа механизма с интервалом , нумеруем положения точки А, начиная с , против часовой стрелки через . Известно, что экстремальные значения скорости точки В достигается при углах и , определяем их из условия, что , - дано, тогда , а . В этих точках Ub=max, а ускорение Wb=0. Две точки дополнительного положения механизма.

Величины перемещения поршня ; - перемещение поршня в i-том положении.

Откладываем на оси Х точки 0, 8, соответствующие началу хода поршня, для этого необходимо, длину кривошипа r на чертеже и шатуна l наложить на ось Х r+l. от точки 0 откладываем заданный максимальный ход поршня S₄ = 100мм на чертеже.

Откладываем от точек 1, 1^’, 2, 3, 4, 5, 6, 6^’, 7 длину шатуна в масштабе чертежа. Откладываем от данных точек до пересечения с осью Х и наносим на ось Х точки1, 7; 1^’, 6^’; 2, 6; 3, 5; 4.

Строим на чертеже длины хода поршня от начальной точки 0, 8 . Находим действительный ход поршня в метрах . Полученные значения заносим в таблицу 1:

Табл. 1
Позиция		Sb, м
0	0	0
1	19	0,047
1'	46	0,11
2	56	0,14
3	89	0,22
4	102	0,25
5	89	0,22
6	56	0,14
6'	46	0,11
7	19	0,047
8	0	0

1.2 Определение величин скоростей и построение плана скоростей.

Абсолютная скорость точки А:

, м/с , где - угловая скорость кривошипа; r – радиус кривошипа.

, n₁ = 190 об/мин – дано, =19.8 рад/сек, Ua=2,88 м/сек = const.

Н аходим масштабный коэффициент плана скоростей . - длина вектора скорости на чертеже, принимаем =100мм. .

Построение плана скоростей. Пример для точки 1.

1) Из полюса - скоростей проводим линию действия вектора скорости точки В.

2) От полюса откладываем в масштабе чертежа .

3) Откладываем из точки а вектор на чертеже - это вектор относительного вращательного движения точки В вокруг точки А, при не связанном шатуне. Искомая точка b даст длину отрезка скорости .

Таким образом 70 мм.

4) Угловая скорость шатуна :

, , , , =6,72 рад/сек.

Аналогично строим планы скоростей для остальных позиций кривошипа, находим значения угловой скорости шатуна и полученные значения заносим в таблицу 2.

Табл. 2	Ku=	0,0188	Ua=1,88m/s	Ua=100mm	w1=18,8 rad/s
Позиция	Uba , мм	Uba, м/с	w2, рад/с	Ub, мм	Ub, м/с
0	100	2,48	9,92	0	0
1	70	1,68	6,72	80	1,98
1'	2	0,48	1,92	102	2,52
2	0	0	0	100	2,48
3	70	1,68	6,72	63	1,5
4	100	2,48	9,92	0	0
5	70	1,68	6,72	63	1,5
6	0	0	0	100	2,48
6'	20	0,48	1,92	102	2,52
7	70	1,68	6,72	80	1,98
8	100	2,48	9,92	0	0

1. 3. Планы ускорений, определение величин ускорений. Ускорение точки А.

.

, 49,4 м/с² , т. к. , то и . Тогда полное ускорение точки А: .

Масштабный коэффициент планов ускорений:

, , 0,494(м/с²)/ .

Нормальная составляющая ускорения точки В относительно точки А равно

, где берем из плана скоростей. АВ – длина шатуна, → Вычисляем значения и переводим его в отрезки вектора , при 0,494(м/с²)/ , определяем для всех положений механизма по формуле , полученные значения заносим в таблицу 3.

Табл. 3	Kw=	0,353
Позиция	w2	Wba, м/с2	Wba, мм
0	9,92	23,04	47
1	6,72	11,2	22,8
1'	1,92	0,92	1,87
2	0	0	0
3	6,72	11,2	22,8
4	9,92	23,04	47
5	6,72	11,2	22,8
6	0	0	0
6'	1,92	0,92	1,87
7	6,72	11,2	22,8
8	9,92	23,04	47

У скорение точки В, . Поскольку траектория

точки В прямолинейна, то по этой прямой направлены ускорения точки В.

Порядок построения планов ускорений.

Из полюса проводим горизонталь, т.е. линию действия ускорении точки В. В масштабе откладываем =100 мм. Из точки а проводим в масштабе вектор ускорения параллельный АВ. Из конца вектора провести -р до пересечения с линией действия вектора Wb, строим замыкающий вектор .

Находим угловое ускорение звена 2 из выражения следовательно . Полученные расчетно-графическим методом значения Wb можно проверить по формуле , м/с².

Полученные результаты расчетов заносим в таблицу 4.

Табл. 4	Kw=	0,494
Позиция	Wba, мм	Wba, м/с2	e2, рад/с2	Wb, мм	Wb, м/с2
0	0	0	0	14,4	70,56
1	70	34,3	137,2	8,2	40,18
1'	102	49,9	199,9	0	0
2	100	49	196	20	9,8
3	70	34,4	137,2	56	27,44
4	0	0	0	58	28,46
5	70	34,4	137,2	56	27,44
6	100	49	196	20	9,8
6'	102	49,9	199,9	0	0
7	70	34,4	137,2	8,2	40,18
8	0	0	0	14,4	70,56