- •Теория механизмов и машин
- •Введение
- •1. Структурный анализ плоских механизмов.
- •1.1. Цель и задачи структурного анализа.
- •1.2. Число степеней свободы плоского механизма.
- •1.3. Определение структурной формулы механизма.
- •1.4. Наиболее распространенные при структурном анализе ошибки.
- •2. Структурный синтез механизмов
- •2.1. Основные понятия синтеза механизмов
- •2.2. Задачи синтеза
- •2.3. Основные условия синтеза
- •2.4.Ограничения
- •2.4.1. Условия существования кривошипа
- •2.4.2. Ограничение углов давления в рычажных механизмах
- •2.4.3. Коэффициент изменения средней скорости ведомого звена
- •2.5. Задачи синтеза рычажных механизмов
- •2.6. Синтез кривошипно-коромысловых механизмов
- •2.6.1. Синтез шарнирного четырехзвенника по трем положениям входного и выходного звеньев
- •2.6.2. Синтез шарнирного четырехзвенника по заданному коэффициенту изменения скорости
- •2.6.3. Синтез кривошипно-коромыслового механизма по известному углу размаха коромысла и длине стойки
- •2.7. Синтез кривошипно-ползунных механизмов
- •2.7.1. Синтез кривошипно-ползунного механизма по коэффициенту изменения средней скорости и ходу ползуна
- •2.7.2. Синтез кривошипно-ползунного механизма по заданному ходу ползуна и максимальным углам давления рабочего и холостого ходов
- •2.8. Синтез кулисных механизмов
- •2.8.1. Синтез кулисного механизма по заданному коэффициенту
- •2.8.2.Синтез механизма с вращающейся кулисой
- •3.Кинематический анализ плоских механизмов аналитическим методом.
- •3.1 Определение положений звеньев методом векторного замкнутого контура.
- •3.2 Определение скоростей и ускорений в плоских рычажных механиз- мах аналитическим методом.
- •3.2 Графоаналитический метод (метод планов)
- •3.2.1 Порядок кинематического анализа
- •3.2.2 Построение планов положений механизма
- •3.3 Построение планов скоростей и ускорений плоских механизмов II класса
- •2.4 Построение планов скоростей и ускорений кулисных механизмов
- •Пример 3.3
- •4. Динамический анализ рычажного механизма
- •4.1 Классификация сил, действующих на звенья механизмов
- •4.2 Определение инерционной нагрузки звеньев
- •1.3 Условие статической определимости плоских механизмов с низшими парами
- •1.4 Последовательность определения реакций в кинематических парах
- •1.5 Силовой анализ структурных групп второго класса (диад)
- •4.6 Силовой анализ входного звена
- •4.7 Определение уравновешивающей силы по методу Жуковского
- •4.8 Потери мощности на трение
- •4.9 Методические указания к выполнению раздела курсового проекта по тмм. Динамический анализ рычажного механизма
- •4.9.1 Исходные данные
- •4.9.2 Задачи динамического анализа
- •4.9.3 Объем задания
- •4.9.4 Вопросы для самопроверки
- •5.Анализ и синтез кулачкового механизма.
- •5.1.Объем и содержание задания:
- •5.2.Общие сведения.
- •5.3Построение графиков.
- •5.4.Определение масштабных коэффициентов графиков.
- •2. Масштабный коэффициент времени определяется по формуле:
- •4. Масштабный коэффициент ускорения толкателя или колебателя.
- •5.5.Определение минимального радиуса кулачка.
- •5.6.Построение профиля кулачка
- •Решение:
- •2. Определение масштабных коэффициентов графиков.
- •Определение минимального радиуса кулачка
- •Построение профиля кулачка
- •1. Закон движения толкателя задан графиком ψ-t (рис.3)
- •Решение:
- •1. Построение графиков приведено в случае 1.
- •2. Определение масштабных коэффициентов:
- •4. Построение профиля кулачка.
- •6.Требования к оформлению и защите курсового проекта по тмм.
- •6.1 Общие положения
- •6.1.1 Цель и задачи курсового проектирования
- •6.1.2 Задание на проектирование
- •6.1.3 Содержание проекта
- •6.1.4 Оформление проекта
- •6.1.4.1 Графическая часть
- •6.1.4.2 Расчетно-пояснительная записка
- •6.2. Защита курсового проекта
- •6.3 Порядок выполнения разделов проекта
- •6.3.1 Динамический синтез рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения
- •6.3.1.1 Порядок выполнения работы
- •6.3..1.2 Графическая часть (лист I)
- •6.3..1.3 Пояснительная записка к листу I
- •6.3.2 Динамический анализ рычажного механизма
- •6.3..2.1 Порядок выполнения работы
- •6.3.2.2 Графическая часть (лист 2)
- •6.3.2.3 Пояснительная записка к листу 2
- •6.3.3 Проектирование и кинематическое исследование зубчатой передачи и планетарного механизма
- •6.3.3.1 Порядок выполнения работы
- •6.3.3.2 Графическая часть (лист 3)
- •6.3.3.3 Пояснительная записка к листу 3
- •6.3.4 Синтез кулачкового механизма
- •6.3.4.1 Порядок выполнения работы
- •6.3.4.2 Графическая часть (лист 4)
- •6.3.4.3 Пояснительная записка к листу 4
- •5 Кинематический график (закон движения толкателя в кулачковом) механизме)
- •Пример выполнения курсового пректа по тм
- •Введение
- •1 Динамический синтез рычажного механизма по коэффициенту неравномерности хода машины
- •1.1 Цели и задачи
- •1.2 Структурный анализ рычажного механизма
- •1.3 Выбор масштабных коэффициентов. Описание построения планов положения механизма. Построение диаграммы внешних сил
- •1.4 Двенадцать повернутых на 900 планов скоростей
- •1.5 Динамическая модель рычажного механизма
- •1.6 Определение приведенной силы сопротивления и момента приведенной силы сопротивления
- •1.7 Расчет кинетической энергии и приведенного момента инерции
- •1.8 Построение графиков и кривой Виттэнбауэра
- •1.9 Определение избыточной работы и момента инерции маховика
- •1.10 Определение положения максимальной нагрузки и расчет углового ускорения
- •2 Динамический анализ рычажного механизма
- •2.1 Постановка задач
- •2.2 Построение плана скоростей и ускорений рычажного механизма
- •2.3 Определение инерционной нагрузки звеньев
- •2.4 Силовой анализ методом планов сил
- •2.5 Силовой анализ методом Жуковского
- •2.6 Потери мощности на трение в кинематических парах
- •2.7 Мощность двигателя
- •3. Синтез и анализ зубчатых механизмов
- •3.1 Постановка задачи
- •3.2 Расчет параметров эвольвентного зубчатого зацепления
- •3.3 Построение картины эвольвентного зацепления
- •3.4 Коэффициент торцового перекрытия
- •3.5 Определение передаточного отношения, и подбор чисел зубьев
- •3.6 Построение схемы редуктора и планов скоростей
- •3.7 Построение плана. Аналитический и графический расчет частот вращения
- •4 Синтез и анализ кулачкового механизма
- •4.1 Цели и задачи
- •4.2 Графическое исследование заданного закона движения
- •4.3 Определение масштабных коэффициентов
- •180* Хmax
- •4.4 Определение минимального радиуса кулачка
- •4.5 Построение профиля кулачка и определение радиуса ролика
- •4.6 Диаграмма изменения угла давления. Максимальные скорость и ускорение
- •Контрольные задания с примерами выполнения для студентов заочного курса обучения
- •Пример выполнения задачи 1
- •Пример выполнения задачи 2
- •Решение
- •1. Определим недостающие размеры:
- •2. Строим схему механизма в масштабе
- •3. Определение скоростей точек механизма
- •4. Определение ускорений точек механизма
- •Задача 3.
- •Пример выполнения задачи 3
- •Задача 4 Вариант 0
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Пример выполнения задачи 4
- •Литература
- •Теория механизмов имашин Учебное пособие к выполнению курсового проекта и контрольной работы по дисциплине «Теория механизмов и машин » для студентов механических специальностей
- •12027 Г. Могилев, пр. Шмидта, 3
1.7 Расчет кинетической энергии и приведенного момента инерции
Расчет приведенного момента инерции проводится по формуле 1.5.1. Запишем формулу в ином виде, который более удобен для вычислений:
Iп= 2*Тм.а./ 12 (1.7.1) с. 139 [5]
где Тм.а. – кинетическая энергия машинного агрегата, рассчитывается по формуле 1.7.2.
Тм.а.= Тдв.+ Т1 + Т3 + Т5 (1.7.2) с.139 [5]
где Тдв – кинетическая энергия двигателя, которая постоянна для двенадцати положений;
Т1 – кинетическая энергия первого звена, так же постоянна для всех двенадцати положений;
Т3 и Т5 – кинетическая энергия третьего и пятого звена соответственно.
В зависимости от вида движения, который совершает звено, рассчитывается кинетическая энергия Тi.
– вращательное движение:
Тi= Ii*2i/2 (1.7.3) с.409 [4]
где Ii – момент инерции i-го звена относительно оси вращения
– поступательное движение:
Тi= mi*V2i/2 (1.7.4) с.409 [4]
где mi – масса i-го звена;
Vi – скорость звена
– плоско-параллельное движение:
Тi= Isi*2i/2 + mi*Vsi2/ 2 (1.7.5) c.409 [4]
где Isi – момент инерции i-го звена относительно центра масс Si;
Vsi – скорость центра тяжести звена.
Угловая скорость двигателя рассчитывается по формуле 1.7.6.
дв= nдв./ 30 = 3.14 * 1250/ 30= 130.8 c-1 (1.7.6) с.68 [5]
Подсчитаем кинетическую энергию машинного агрегата для одного (первого) положения, т.к. вычисления для оставшихся одиннадцати положений будут аналогичными. Кинетическая энергия двигателя, первого и третьего звена рассчитывается
по формуле (1.7.3).
Тдв.= Iдв.*2дв./2 = 0,05 * 130,82/ 2= 427,7 (Дж)
Т1= I1*21/2= 2* 7,542/ 2= 56,8 (Дж)
Т3= I3*23/2= 0,43* 1,052/ 2= 0,24 (Дж)
Кинетическая энергия пятого звена рассчитывается по формуле (1.7.4).
Т5= m5*V2D/2= 40*0.492/ 2= 4.84 (Дж)
Необходимые значения скоростей и угловых скоростей берем из таблиц 1.1 и 1.2 соответственно. Значения моментов инерции заданы в условии. Подсчитаем
кинетическую энергию машинного агрегата по формуле (1.7.2).
Тм.а.= Тдв.+ Т1 + Т3 + Т5= 427,7 + 56,8 + 0,24 + 4,84= 489,58 (Дж)
Приведенный момент инерции подсчитаем по формуле (1.7.1).
Iп= 2*Тм.а./ 12= 2* 489,58/ 56,8= 17,24 (кг*м2)
Значения Тм.а. и Iп для двенадцати положений механизма представлены в табл 1.4
Таблица 1.4 – Кинетическая энергия звеньев, машинного агрегата и приведенного момента инерции
№пол. Тм.а. Iп |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
7’ |
8 |
9 |
10 |
11 |
Тдв, Дж |
427,7 |
||||||||||||
Т1, Дж |
56,8 |
||||||||||||
Т3, Дж |
0 |
0,24 |
0,55 |
0,74 |
0,76 |
0,62 |
0,34 |
0,03 |
0 |
0,29 |
2,17 |
2,77 |
0,68 |
Т5, Дж |
0 |
4,84 |
12,04 |
16,6 |
16,7 |
13,3 |
7,03 |
0,65 |
0 |
6,05 |
46,33 |
62,52 |
14 |
Тм.а.,Дж |
484,5 |
489,6 |
497,1 |
501,8 |
502 |
498,4 |
491,9 |
485,2 |
484,5 |
490,8 |
533 |
549,8 |
499, |
Iп,кг*м2 |
17,06 |
17,24 |
17,5 |
17,67 |
17,7 |
17,55 |
17,32 |
17,08 |
17,06 |
17,28 |
18,77 |
19,36 |
17,5 |
Для построения графика изменения приведенного момента инерции механизма в функции угла поворота звена приведения Iп=Iп(1) необходимо определить масштабный коэффициент I
I= Iп max/ [Iп]max= 19,36/ 387,2= 0,05 кг*м2/ мм (1.7.7) с.136 [3]