Министерство образования и науки Российской Федерации
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра теоретической механики
Пояснительная записка
к курсовому проекту по кинематическим и динамическим исследованиям механизмов насосов и компрессоров
на тему:
Автор проекта Мелёхина М.Ю.
Специальность 140401, техника и физика низких температур
Группа 08-М-ТФ1
Руководитель проекта Смелягин А.И.
Краснодар, 2010
Структурный анализ механизма поршневого компрессора.
Механизм состоит из:
Рис. 1. Механизм поршневого компрессора.
- кривошип 1;
- шатун 2,4;
- ползун 3,5;
Положение точек и звеньев механизма определяется углом поворота φ ведущего звена – кривошипа (1).
Анализ расчётной схемы показал, что в исследуемом механизме отсутствуют разнесённые кинематические пары и сложные шарниры.
Классификация кинематических пар
№ п/п |
№ звеньев образующих КП |
Условные обозначения |
Название |
Подвижность |
Высшие/ низшие |
Замыкание |
Открытая/ закрытая |
1 |
0-1 |
|
вращ. |
1 |
н |
г |
з |
2 |
1-2 |
|
вращ. |
1 |
н |
г |
з |
3 |
1-4 |
|
вращ. |
1 |
н |
г |
з |
4 |
2-3 |
|
вращ. |
1 |
н |
г |
з |
5 |
4-5 |
|
вращ. |
1 |
н |
г |
з |
6 |
3-0 |
|
поступ. |
1 |
н |
г |
з |
7 |
5-0 |
|
поступ. |
1 |
н |
г |
з |
Исполнительный механизм состоит только из одноподвижных кинематических пар.
P1 = 7,
где P1 – число одноподвижных кинематических пар.
p = p1= 7,
где p – общее число пар в механизме.
Классификация звеньев
№ п/п |
Номер звена |
Условное обозначение |
Название |
Движение |
Число вершин, t |
1 |
0 |
|
Стойка |
Отсутствует |
– |
2 |
1 |
|
Кривошип |
Вращательное |
3 |
3 |
2 |
|
Шатун |
Плоскопараллельное |
2 |
4 |
3 |
|
Ползун |
Поступательное |
2 |
5 |
4 |
|
Шатун |
Плоскопараллельное |
2 |
6 |
5 |
|
Ползун |
Поступательное |
2 |
Механизм состоит из: четырёх (n2 = 4) двухвершинных (t = 2) линейных звеньев: 2;4;3;5, одного (n3 = 3) трёхвершинного звена: 1, которое является базовым (T =3), пять (n = 5) подвижных звеньев.
Находим число присоединений к стойке.
Механизм имеет три (S = 3) присоединений к стойке.
Выделяем в механизме самостоятельные структурные группы, простые, элементарные и с разомкнутыми цепями в механизме.
В исследуемом сложном механизме можно выделить один элементарный механизм.
Выделяем простые, стационарные и подвижные механизмы.
Исследуемый механизм в своём составе имеет только простые стационарные механизмы.
Выявляем звенья закрепления и присоединения.
В исследуемом механизме звенья закрепления и присоединения отсутствуют.
Классифицируем механизм.
Механизм имеет постоянную структуру, является сложным и однотипным, состоит из одного элементарного механизма, к которому присоединены четыре структурные группы (ступени). Сложный механизм имеет в составе только замкнутые кинематические цепи.
Определяем подвижность механизма.
Анализ подвижных звеньев механизма и элементов кинематических пар показывает, что сложный механизм существует в трёхподвижном (П = 3) пространстве, в котором разрешены следующие простейшие независимые движения. Простейшие независимые движения: два поступательных движения X и Y вдоль соответствующих осей и одно вращательное φ вокруг оси Z Формула для определения подвижности примет вид:
W = 3n – 2p1 – p2,
в исследуемом механизме двухподвижные кинематические пары отсутствуют, следовательно p2 = 0.
Количество замкнутых контуров определим как:
k = p – n.
В исследуемом механизме количество замкнутых контуров равно
k = 5 – 4 = 1.
Подвижность исследуемого механизма равна
W = 3·5 - 2·7 = 1.
Строим и проводим анализ структурной математической модели механизма. Проверяем, соответствует ли исследуемый механизм структурной математической модели.
Механизм имеет семь (p = 7) одновершинных (p1 =7) кинематических пар, пять (n =5) подвижных звеньев, из них четыре (n2 = 4) двухвершинных (t =2) звеньев, одно (n3 = 1) трёхвершинное (t = 3) звено, базовое (Т = 3) трёхвершинное (t = 3), три (S = 3) присоединений к стойке; звеньев в закреплении нет (z = 0).
Подставим эти данные в структурную математическую модель.
Поскольку уравнения моделей превратились в тождества, то исследуемое устройство имеет правильную структуру и является механизмом.
Выделяем механизм I класса. В соответствии с классификацией И. И. Артоболевского механизм I класса для исследуемого механизма совпадает с элементарным механизмом.
Выделяем структурные группы Ассура. В исследуемом механизме можно выделить две одинаковые структурные группы.
Данные структурные группы имеют: два подвижных звена (n’=n’’=2), причём все звенья двухвершинные (t=2) и значит базовое звено также имеет две вершины (T=2); три (р=3) одноподвижных (р1=3) кинематических пары, две из которых внешнии. (S’=2)
Проверяем, соответствуют ли выделенные структурные группы их математическим моделям.
Поскоку все математические модели превратились в тождества => выделенные КЦ являются структурными группами Ассура.
Проверяем, не распадаются ли выделенные структурные группы на более простые. Из структурной схемы видно, что выделенные структурные группы являются наиболее простыми для трехподвижного пространства, в котором существует данный механизм.
Классификация структурных групп по И. И. Артоболевскому.
№ п/п
Структурная схема
Номер звеньев, образующих группу
Класс, порядок, вид
1
0-1
Механизм I класса
2
2-3
II класс
2 – порядок
2-вид
3
4-5
II – класс
2 – порядок
2-вид
Определяем класс сложного механизма поршневого компрессора. Механизм относится ко ІІ классу.