Анализ и синтез механизмов

li - максимальная длина звена, м.

Определяем массы звеньев:

Собственные моменты инерции звеньев относительно оси, проходящей через центр тяжести:

где - масса звена, кг.

- длинна звена, м.

Определяем моменты инерции:

Определяем силы веса по формуле:

(Принимаем g=10 м/с2 - ускорение свободного падения)

Определяем силы инерции по формуле:

Определяем моменты пар сил инерции по формуле:

Определяем плечи переноса сил по формуле:

Направление внешних сил проставлено на кинематической схеме механизма (лист №1 графической части курсового проекта)

2.2 Определение внутренних сил

2.2.1 Вторая группа Ассура

Структурная группа 2 класса, 2 порядка, 2 модификации.

Изображаем эту группу отдельно. Действие отброшенных звеньев 3 и 0 заменяем силами реакций и .

В точке О3 на звено 5 действует сила реакции со стороны стойки - , которая перпендикулярна СО3, но неизвестна по модулю и направлению.

В точке С на звено 4 действует сила реакции со стороны звена 2 - , тк величина и направление не известно, раскладываем её на тангенсальную и нормальную.

Линия действия тангенсальной составляющей силы реакции перпендикулярна СD. Величину и направление находим из уравнения моментов сил относительно точки D.

При расчете величина получилась со знаком (+), т.е. Направление силы выбрано верно.

Векторное уравнение сил, действующих на звенья 4 и 5:

Это векторное уравнение решаем графически, т.е. строим план сил.

Принимаем масштабный коэффициент:

Вектора сил будут равны:

Из плана сил находим:

2.2.2 Первая группа Ассура

Структурная группа 2 класса, 2 порядка, 3 модификации.

Изображаем эту группу отдельно. Действие отброшенных звеньев заменяем силами реакций.

В точке С на звено 2 действует сила реакции со стороны звена 4 - , которая равна по модулю и противоположно направлена найденной ранее силе , т.е. .

В точке О2 на звено 3 действует сила реакции со стороны стойки - , которая известна по точке приложения, перпендикулярна звену АВ и неизвестна по модулю и направлению.

В точке А на звено 2 действует сила реакции со стороны звена 1 - .

Линия действия этой силы неизвестна, поэтому раскладываем её на нормальную и тангенсальную. Величину находим из уравнения моментов сил относительно точки В.

При расчете величина получилась со знаком (+), т.е. Направление силы выбрано верно.

Векторное уравнение сил, действующих на звенья 2 и 3:

Это векторное уравнение решаем графически, т.е. строим план сил.

Принимаем масштабный коэффициент:

Вектора сил будут равны:

Из плана сил находим:

2.2.3 Определение уравновешивающей силы

Изображаем ведущее звено и прикладываем к нему все действующие силы. Действие отброшенных звеньев заменяем силами реакций.

В точке А на звено 1 действует сила реакции со стороны звена 2 -, которая равна по величине и противоположна по направлению найденной ранее силе реакции , т.е. .

В точке О1 на звено 1 действует сила со стороны звена 0 - , которую необходимо определить.

Для определения составим векторное уравнение сил звена 1:

Это векторное уравнение решаем графически, т.е. строим план сил.

Вектора сил будут равны:

Из плана сил находим:

Для уравновешивания звена 1 в точках А и О1 прикладываем уравновешивающие силы - перпендикулярно звену.

Сумма моментов относительно точки О1:

Знак - положительный, следовательно, направление силы выбрано, верно.

Уравновешивающий момент:

Построенный силовой анализ кривошипно-ползунного механизма изображен на листе №1 графической части курсового проекта.

2.2.4 Определение уравновешивающей силы методом Н.Е. Жуковского

Для определения уравновешивающей силы методом Н.Е. Жуковского строим повернутый в любую сторону план скоростей. Силы, действующие на звенья механизма, переносим в соответствующие точки рычага Жуковского без изменения их направления.

Плечи переноса сил и на рычаге находим из свойства подобия:

Направление плеча переноса от точки S2 за точку А.

Направление плеча переноса от точки S4 к точке С.

Уравнение моментов сил, действующих на рычаг относительно полюса:

Уравновешивающий момент:

2.2.5 Определение погрешности.

Сравниваем полученные значения уравновешивающего момента, используя формулу:

Допустимые значения погрешности менее 3% следовательно, расчеты произведены верно.

На этом силовой анализ кривошипно-ползунного механизма закончен.

3. Расчет маховика

3.1 Момент сопротивления движению

Приведенный к валу кривошипа момент сопротивления движению определяем по формуле:

где: = 1200 Н - сила полезного сопротивления, действует только на рабочем ходу. На холостом ходу = 0.

1 = 6,81м/с - угловая скорость ведущего звена (кривошипа).

VS5 -скорость выходного звена (ползуна), определенная для 12 положений в первой части курсового проекта.

Значения для 12 положений механизма сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1.

3.2 Приведенный момент инерции рычажного механизма

Приведенный момент инерции определяем по формуле:

где: = 0,016кгм2 - момент инерции звена 1;

m5 = 6 кг - масса пятого звена;

Значения для 12 положений механизма сводим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2.

3.3 Построение графиков (метод Виттенбауэра)

По данным таблицы 5.1. строим диаграмму изменения момента сопротивления в функции от угла поворота кривошипа МС=МС(?1).

По оси абсцисс откладываем отрезок произвольной длинны, соответствующий полному обороту кривошипа, и делим его на 12 частей, соответствующих 12 положениям механизма.

Масштабный коэффициент угла поворота:

Примем = 360 мм.

По оси ординат откладываем значение МС для каждого положения механизма в определенном масштабе.

Примем ?м = 2,5 Нм/мм.

Графически интегрируя график МС=МС(?1), строим график работы сил сопротивления в зависимости от угла поворота кривошипа АС=АС(?1).

Примем Н = 60 мм.

Масштабный коэффициент графика работы:

Работа сил сопротивления за один оборот кривошипа равна работе движущих сил. Соединяя прямой линией начало и конец графика работы сил сопротивления, строим график работы движущих сил АД=АД(?1).

Графически дифференцируя график АД=АД(?1) на графике МС=МС(?1) строим график МДМД(?1) = const (горизонтальная прямая линия).

Величина движущего момента, Нм.

Строим график ?Т= ?Т(?1) в масштабе ?Т= ?А=2,63Нм/мм.

По данным таблице 5.2. строим график изменения приведенного момента инерции в функции от угла поворота JПР=JПР(?1). Ось угла поворота направляем вертикально вниз, откладываем на ней отрезок и делим его на 12 частей

Значение JПР откладываем по горизонтальной оси для каждого положения

Примем ?J = 0,01 кгм2/мм.

Имея диаграммы ?Т= ?Т(?1) и JПР=JПР(?1) строим диаграмму энергомасс ?Т= ?Т(JПР), для этого сводим одноименные точки и соединяем их плавной линией.

3.4 Определение момента инерции маховика

Для определения момента инерции маховика определяем углы наклона касательных к диаграмме Виттенбауэра ?max и ?min.

где: СР =1 = 6,811/с - угловая скорость кривошипа,

?=0,04 - коэффициент неравномерности хода.

0,0916

?max=5,23o

0,0846

?min=4,83o

К Диаграмме Виттенбауэра проводим касательные под найденными углами к горизонтальной оси JПР. Эти касательные пересекают ось ординат в точках а и в. замеряем отрезок ав.

Страницы: 1, 2, 3