- •Методические указания
- •1. Гоувпо «Воронежский государственный технический университет», 2006 Введение
- •2.Требования к оформлению курсового проекта
- •2.1. Оформление графической части
- •2.2.Оформление расчетно-пояснительной записки
- •2.2.1Общие требования
- •2.2.2Нумерация страниц рпз
- •2.2.3Иллюстрации
- •2.2.4Таблицы
- •2.2.5Формулы и уравнения
- •2.2.6Единицы физических величин
- •2.2.7Ссылки
- •2.3.Динамический синтез механизма
- •2.4.Динамический анализ (силовой расчет) рычажного механизма
- •2.5.Синтез кулачкового механизма
- •3.Пример выполнения курсового проекта по теме «Проектирование и исследование механизма строгального станка»
- •3.1.3Адание
- •3.2. Динамический синтез рычажного механизма (лист 1 графической части)
- •3.2.1Построение схемы механизма
- •3.2.2Построение повернутых планов скоростей
- •3.2.3Приведение внешних сил
- •3.2.4Определение работы приведенного момента.
- •3.2.5Определение величины работы движущего момента
- •3.2.6Определение приращения кинетической энергии
- •3.2.7Определение приведенного момента инерции
- •3.2.8Определение момента инерции маховика.
- •3.3.Динамический анализ рычажного механизма (лист 2 графической части)
- •3.3.1 Определение углового ускорения кривошипа
- •3.3.2Построение планов скоростей и ускорений
- •3.3.3Определение сил инерции
- •3.3.4Структурный анализ
- •3.4.Синтез кулачкового механизма (лист 3 графической части)
- •3.4.1Кинематические диаграммы толкателя
- •3.4.2Начальный радиус кулачка
- •3.4.3Углы давления
- •4.Заключение
- •Список литературы
- •Приложение а
- •Курсовой проект
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.3.2Построение планов скоростей и ускорений
На втором листе графической части проекта вычерчиваем схему механизма в заданном положении Б, для которого необходимо выполнить силовой расчёт (приложение В). Для этого же положения строим план скоростей.
Отрезок <pB12>, изображающий скорости точки B12, примем равным 100 мм. Скорость точки B1,2
VB1=1cplAB=10 0,175=1,75 (м/с)
Масштабный коэффициент плана скоростей
Необходимые для построения плана ускорений скорости сводим в таблицу 4.
VB3B2 |
VB3 |
VD |
VED |
1,2 |
1,33 |
1,47 |
0,42 |
Ускорение точки В2 равно ускорению точки В1
(3.4)
Нормальное ускорение точки В2 равно нормальному ускорению точки В1
(3.5)
Тангенциальное ускорение:
(3.6)
Пользуясь тем же разложением, что и при определении скоростей, получим следующие уравнения ускорений:
(3.7)
(3.8)
Ускорение Кориолиса в уравнении (3.7)
(3.9)
Угловая скорость звена 3
(3.10)
Подставляя найденное в формуле (3.9), получим :
Направление получим поворотом вектора , в сторону 3 на 900.
Нормальное ускорение точки В3 в уравнении (3.8)
(3.11)
Расстояние lBC снимаем со схемы механизма:
lAB=<BC>c=104 5 10-3=0,52 (м) (3.12)
Подставляя найденное в (3.11), получим:
По уравнениям (3.7), (3.6) строим план ускорений. Отрезок , изображающий ускорение , примем равным 100 мм. При этом масштабный коэффициент плана ускорений
(3.13)
Для определения ускорения точки Е будем иметь следующее уравнение:
(3.14)
Ускорение точки D в этом уравнении определим по теореме подобия. Из теоремы следует, что отрезок
(3.15)
Следующее ускорение из уравнения (3.14)
(3.16)
Ускорение найдем по теореме подобия, , . Ускорения и нам не потребуется, т. к. массы звеньев 2 и 4 не заданы.
Ускорения, необходимые для определения сил инерции, сводим в таблицу 5.
|
|
|
3,5 |
5,6 |
8,7 |
Угловое ускорение звена 3:
Направление 3 – по часовой стрелке.
3.3.3Определение сил инерции
Главный вектор и главный момент сил инерции звена определяют по формулам:
Pu= – m aS, (3.17),
Mu = – IS (3.18)
Для звена 1 с маховиком:
Pu1 = 0,
т.к. .
Для звена 3:
(3.19)
Формула (3.19) показывает смещение вектора P3 для исключения момента М3.
На чертеже
(3.20)
Для звена 5:
3.3.4Структурный анализ
Механизм обладает одной степенью свободы. Таким же должно быть число степеней свободы системы, с которой начинается образование механизма. В эту систему должны входить стойка и одно из звеньев, связанных с ней одноподвижной кинематической парой. Примем в качестве такого кривошип, т.к. на него действует неизвестная, внешняя нагрузка – движущий момент Mд . Этот момент был определен в предыдущем разделе, исходя, из предложения о том, что Mд = const. В этом разделе мы определим его более точно.
Схема образования исследуемого механизма выглядит следующим образом (рис. 5):
Рисунок 5
Силовой расчет ведётся в порядке, обратном образованию механизма, т.е. сначала будет рассчитана группа 5,4, затем 3,2 и в последнюю очередь – 1,0.
3.3.5Расчёт группы 5,4
Из равновесия звена 4 следует, что
.
Отсюда .
Из равновесия звеньев 4 и 5 следует, что
(3.21)
Графическое решение уравнения (29) дает
R05=420 (Н),
Из равновесия звена 5 следует, что
MD = – G5<ES5> – Pc<hp> + R05<x> = 0 (3.22)
Откуда:
Из равновесия звена 4 следует, что
(3.23)
3.3.6Расчёт группы 3,2
Звено 2 находится в равновесии под действием двух сил R32 и R12, следовательно,
R32 = – R12.
Из равновесия звеньев 2 и 3 следует, что
(3.24)
Откуда:
Из равновесия структурной группы 3, 2 следует, что
Отсюда графическим путём находим:
R03 = 800 Н
3.3.7Расчёт начальной системы 1,0
Из равновесия звена 1 следует, что
Отсюда:
(3.28)
3.3.8Проверка силового расчета
Проверку выполним с помощью «Рычага Жуковского». Для этого к повернутому плану скоростей приложим внешние силы механизма и силы инерции. Момент Mу представим в виде пары сил Pу, приложенных перпендикулярно кривошипу в точках А и В. При этом
Mу = Pу lAB.
Момент Mu1 также представим в виде пары сил Pu1 с плечом lАВ. При этом:
План скоростей дополним отрезком
(3.27)
Этот отрезок изображает скорость точки Т3 пересечения силы Pu3 с кулисой CD. Формула (3.27) вытекает из теоремы подобия.
Силы, проходящие через полюс «Рычага Жуковского» не показываем, т.к. они не дают момента относительно этого полюса. Сумма моментов всех изображенных сил должна быть равна нулю. Отсюда следует, что
(3.28)
Чтобы не путать этот момент с найденным из формулы (3.28), обозначим его . Ошибка составляет
,
что приемлемо, т.к. допускаемая ошибка составляет 10%.