Реферати українською » Промышленность, производство » Кінематичне і кінетостатіческое дослідження важільного механізму


Реферат Кінематичне і кінетостатіческое дослідження важільного механізму

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ДЕРЖАВНИЙ МОРСЬКИЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра деталей машин іПТМ

>РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ДоКУРСОВОЙ РОБОТІ ПОДИСЦИПЛИНЕ

"Деталі машин і ОК", ч.1 "Теорія механізмів і машин"

Схема № 9

Санкт-Петербург

2008


Завдання курсову роботу

Схема 9

Виробитикинематическое ікинетостатическое дослідженняричажного механізму

Зміст роботи

1.Структурний аналіз механізму.

2.Кинематическое дослідження механізму.

3. Силовий розрахунок механізму.


1.Структурний аналізричажного механізму

 

1.1 Схемаричажного механізму, і вихідні дані

Структурна схемаричажного механізму приведено на рис. 1.

>Рис. 1. Структурна схемаричажного механізму

Вихідні дані до розрахунку

Розміри ланок Маса ланок

>ОА = 140мм,m>OA = 27 кг,

АВ = 150мм,mAУ =mАВ' = 20 кг,

>AB'= 150мм.mУ =mУ' = 8,5 кг.

Частота обертаннякривошипа n>OA = 350 об./хв, w>OA =const.

Кут розрахункового становищакривошипа j = 60°.

>Движущая сила Р>дв = 5500 М.

Сила корисного опору Рз = 4200 М.


1.2 Класифікація кінематичних пар по чотирьох ознаками

>Кинематической парою називається рухливий поєднання двох ланок, котре обмежує їх відносне рух.

>Кинематические пари механізму показані на рис. 2.

>Рис. 2.Кинематические пари

За характером дотику елементів ланок кінематичні пари є нижчими.

За характером відносного руху ланок кінематичні пари є пласкими.

За кількістю умов зв'язку, накладених на відносне рух ланок, кінематичні пари є парами 5-го класу.

За характером замикання елементів ланок кінематичні пари є парами із геометричним замиканням.

1.3 Визначення ступеня рухливості механізму

Ступінь рухливості плоского механізму визначається за такою формулою П.Л. Чебишева

,

де - число ланок механізму, = 6;

; - число кінематичних пар п'ятого і четвертого класів, = 7, = 0.

Підставляючи значення параметрів в формулу Чебишева, одержимо

.

Кількість W показує, скільком ланкам що необхідно дати закон руху щоб одержати визначеності руху всього механізму.Звено, закон рухи якого заданий, називається початковим ланкою.

У означеному механізмі початковим ланкою є кривошипОА.

1.4 Визначення класу тут і порядку механізму поАссуру

Оскільки ступінь рухливості механізму дорівнює одиниці, то група початкової ланки складається з одного рухомого ланки 1 і стійки 6 (рис. 3). Така група з класифікаціїАссура належить до 1-му класу, 1-му порядку.

Він збирає групу початкової ланки з'єднана групаАссура 3-4 (рис. 4), що складається з шатуна 3, повзуна 4 й трьох кінематичних пар 5-го класу. Ця група належить до 1-му класу, 2-го порядку.

Він збирає групу початкової ланки також з'єднана групаАссура 2-5 (рис. 5), що складається з шатуна 2, повзуна 5 й трьох кінематичних пар 5-го класу. Ця група належить до 1-му класу, 2-го порядку.


 >Рис. 3. Група початкової ланки.1-ий клас,1-ий порядок

 >Рис. 4. ГрупаАссура 3-4.

>1-ий клас,2-ой порядок

>Рис. 5. ГрупаАссура 2-5.

>1-ий клас,2-ой порядок

Клас і Порядок механізму визначається класом, і порядком найскладнішою групи, що входить у його склад. Отже, даний механізм 1-го класу, 2-го порядку.


2.Кинематическое дослідженняричажного механізмуграфо-аналитическим методом

2.1 Побудова плану положень механізму

Масштабний коефіцієнт довжин – цей показник істинної довжиникривошипаОА до довжини відрізка в мм, який зображує його за кресленні. Прийнявши графічне значення довжиникривошипа = 35 мм, знайдемо значення Kl:

.

Графічні значення лінійних розмірів перебуває, як відносини істинних значень до значенням масштабного коефіцієнта довжин Kl:

;

.

Маючи графічні значення лінійних розмірів (довжин ланок АВ і АВ'), будуємо план шести положень механізму з однієї загальної точки Про обертаннякривошипаОА, починаючи з розбивки траєкторії руху точки А кінцякривошипа на 6 рівних частин. За1-ое становище прийнято праве "мертве" становище повзуна У. Методом зарубок перебувають становища всіх його ланок механізму кожного з шести положенькривошипа. На плані положень показані траєкторії центрів тяжкості ланок АВ і АВ' – точок М і L.

План положень механізму показаний на рис. 6 і кресленні курсової роботи.


>Рис. 6. План положень механізму

2.2 Побудова плану швидкостей механізму. Визначення швидкостей шарнірних точок, центрів тяжкості ланок і кутових швидкостей ланок.

2.2.1Угловая швидкість обертаннякривошипа визначається за такою формулою

.

2.2.2Линейная швидкість точки Акривошипа дорівнює

.

2.2.3 Масштабний коефіцієнт швидкості KV окреслюється ставлення істинного значення швидкості точки Акривошипа до довжини відрізка в мм, який зображує цю швидкість на кресленні. Прийнявши графічне значення швидкості = 51,25 мм, знайдемо значення KV


.

2.2.4 Для визначення швидкості точки У складемовекторное рівняння

.

- МВН - М

У цьому вся рівнянні два невідомих, отже, воно вирішується графічно.

З плану швидкостей знаходимо графічні значення швидкості точки У і відносній швидкості обертання точки У щодо точки А: . Справжні значення цих швидкостей рівні:

;.

Для становища № 2: ; . Для інших положень механізму значення швидкостей VB і VBA наведені у табл. 1.

2.2.5 Швидкість точки У' визначається аналогічно з векторного рівняння

,

- МВН - М

де також два невідомих, отже, воно вирішується графічно.

З плану швидкостей знаходимо графічні значення швидкості точки У' і відносній швидкості обертання точки У' щодо точки А: . Справжні значення цих швидкостей рівні:

.

Для становища № 2: ; . Для інших положень механізму значення швидкостей VB' і VB'A наведені у табл. 1.

2.2.6 Визначення швидкостей центрів тяжкості ланок:

 – всім положень;

;.

Для становища № 2: ; . Для інших положень механізму значення швидкостей VM і VL наведені у табл. 1.

2.2.7 Визначення швидкостей точок У, У', М і L особливих ("мертвих") положеннях механізму № 1 і № 4.

У цих положеннях абсолютні швидкості точок У і У' рівні нулю

;,

тому відносні швидкості VBA і VB'A чисельно рівні швидкості точки А, але мають протилежний зміст ; .

Швидкості точок М і L у заключних положеннях механізму № 1 і № 4 дорівнюватимуть


VM = VL =2/3·VA = 2/3·5,125 = 3,42 м/с.

План швидкостей для становища № 2 показаний на рис. 7, а план швидкостей для шести положень механізму наведено на кресленні курсової роботи.

>Рис. 7. План швидкостей механізму для становища № 2

2.2.8 Визначення кутових швидкостей ланок.Угловие швидкості ланок (>1/c) визначаються по рівнянню

.

Для ланокAB іAB' отримуємо для становища № 2:

;

.

Для інших положень механізму значення кутових швидкостей w>AB і w>AB' наведені у табл. 1.

Напрями кутових швидкостей ланокAB іAB' визначаються напрямами відносних швидкостей VBA і VB'A.

У табл. 1 наведено значення лінійних швидкостей крапок і кутових швидкостей ланок для шести положень механізму.

Таблиця 1

Справжні значення швидкостей

становища

VA

VB

VB'

VBA

V>B'A

VL

VM

w>AB

w>AB'

>м/c >1/c
1 5,125 0 0 5,125 5,125 3,42 3,42 34,2 34,2
2 5,125 7,96 0,92 4,35 4,35 3,69 5,87 29 29
3 5,125 0,92 7,96 4,35 4,35 5,87 3,69 29 29
4 5,125 0 0 5,125 5,125 3,42 3,42 34,2 34,2
5 5,125 0,92 7,96 4,35 4,35 5,87 3,69 29 29
6 5,125 7,96 0,92 4,35 4,35 3,69 5,87 29 29

2.3 Побудова плану прискорень механізму. Визначення прискорень шарнірних точок, центрів тяжкості ланок і кутових прискорень ланок.

2.3.1 Прискорення точки Акривошипа, коїть рівномірний обертальне рух, одно його нормальної складової

.

2.3.2 Масштабний коефіцієнт прискорень

,

де = 62,5 мм – відрізок на кресленні, який зображає прискорення точки А (прийнято).


2.3.3 Прискорення точки У визначається по рівнянню

-МВНВН -М

Нормальна складова відносного прискорення (для становища № 2) дорівнює

, та її графічне значення

.

З побудови плану прискорень знаходимо дотичну складову відносного прискорення

, .

Повне відносне прискорення одно векторної сумі нормальних пенсій і дотичній складових

; ;

.

Прискорення точки У знаходимо з побудови плану прискорень:

; .


2.3.4 Прискорення точки У' визначається по рівнянню

-МВНВН -М

Нормальна складова відносного прискорення (для становища № 2) дорівнює

, та її графічне значення

.

З побудови плану прискорень знаходимо дотичну складову відносного прискорення

, .

Повне відносне прискорення одно векторної сумі нормальних пенсій і дотичній складових

; ;

.

Прискорення точки У' знаходимо з побудови плану прискорень:

; .

2.3.5 Визначення прискорень центрів тяжкості ланок:


– всім положень механізму;

, – для становища № 2;

, – для становища № 2.

План прискорень для 2-го становища механізму показаний на рис. 8, а всіх шести положень – на кресленні курсової роботи.

>Рис. 8. План прискорень механізму для становища № 2

2.3.6 Визначення кутових прискорень ланок.Угловие прискорення ланок (>1/c2) визначаються по рівнянню

.

Для ланокAB іAB' отримуємо (для 2-го становища механізму):


;

.

Напрями кутових прискорень ланок визначаються напрямами дотичних складових відносних прискорень.

2.3.7 Визначення прискорень точок У, У', М і L і кутових прискорень ланокAB іAB' особливих ("мертвих") положеннях механізму № 1 і № 4.

З рівнянь

 і

випливає, що лінії дії прискорень точок А, У, і У', і навіть нормальних складових відносних прискорень і збігаються (спрямовані горизонтально), отжекасательние складові відносних прискорень , , а повні відносні прискорення aBA і aB'A рівні їх нормальним що становить:

,

.

>Ускорения точок М і L у тих положеннях також спрямовані горизонтально, а кінці векторів цих прискорень перебувають у 1/3 довжини aBA і aB'A від точки А.

Становище № 1:

;


;

;

.

Становище № 4:

;

;

;

.

Позаяк у положеннях № 1 і № 4 і , то кутові прискорення ланокAB іAB' рівні нулю.

У табл. 2 наведено значення лінійних прискорень крапок і кутових прискорень ланок для шести положень механізму.

Таблиця 2

Справжні значення прискорень

становища

aA

aB

aB'

a>tBA

aBA

a>t>B'A

a>B'A

aK

aL

aM

e>AB

e>AB'

м/с2

>1/с2

1 187,5 362,95 12,05 0 175,45 0 175,45 93,75 129 246 0 0
2 187,5 87,39 100,11 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 144,6 141,81 671,16 671,16
3 187,5 100,11 87,39 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 141,81 144,6 671,16 671,16
4 187,5 12,05 362,95 0 175,45 0 175,45 93,75 246 129 0 0
5 187,5 100,11 87,39 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 141,81 144,6 671,16 671,16
6 187,5 87,39 100,11 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 144,6 141,81 671,16 671,16

2.4 Побудова кінематичних діаграм повзуна У.

>Кинематические діаграми є графічне зображення кінематичних параметрів (переміщень, швидкостей і прискорень) будь-якого ланки досліджуваного механізму функції часуt чи кута повороту j початкової ланки.

Побудуємо кінематичні діаграми повзуна У до функцій кута повороту j початкової ланки.

Для побудови кінематичних діаграм P.S =S(j), V =V(j), a =a(j) повзуна У визначаємо масштабний коефіцієнт кута j, прийнявши його графічне значення рівним 120 мм

,

Приймаємо масштабні коефіцієнти для побудови кривих P.S =S(j), V =V(j) і a =a(j):

, , .

За базу відліку переміщень зручно вибрати одна з "мертвих" положень повзуна У. Приймемо за базу відліку праве "мертве" становище – становище № 1, відповідне точці У1 на плані положень.

При поворотікривошипа на 60° з положення 1 у безвихідь 2 повзун зміститься з точки У1 в точку У2, пройшовши відстань У12. Провівшиординату через точку 2 (див. рис. 9), відкладемо у ньому відрізок У12 масштабу KP.S. Аналогічно відкладаємо переміщення повзуна наординатах, проведених через точки 3, 4, 5, 6. Поєднуючи плавній кривій кінці відкладених ординат, одержимо криву переміщення повзуна У у функції кута поворотукривошипа P.S =S(j).

Криві V =V(j) і a =a(j) будуємо виходячи з побудованих планів швидкостей і прискорень, маючи значеннями VB і aB, які у табл. 1 і табл. 2.

>Кинематические діаграми повзуна У до функцій кута j повороту початкової ланки показані на рис. 9 і кресленні курсової роботи.

>Рис. 9.Кинематические діаграми повзуна У

підоймовий механізм кінематичний силовий


3. Силовий розрахунокричажного механізму

Силовий розрахунок механізму виконується для становища, заданого кутом j = 60°, тобто. для становища № 2.

 

3.1. Вихідні дані для силового розрахунку.

>Движущая сила, діюча на поршень У: Р>дв = 5500 М.

Сила корисного опору, діюча на поршень У': Рз = 4200 М.

Маса ланок:m>OA = 27 кг,mAУ =mАВ' = 20 кг,mУ =mУ' =8,5 кг.

>Ускорения центрів тяжкості ланок:

aB = 87,39 м/с2, aB' = 100,11 м/с2, aK = 93,75 м/с2, aM = 141,81 м/с2, aL = 144,6 м/с2.

>Угловие прискорення ланок: e>AB = 671,161/c2, e>AB' = 671,161/c2.

 

3.2 Визначення сил тяжкості ланок

Сили тяжкості ланок (М), зумовлені як твір маси в напрямі прискорення вільного падіння, рівні:

;

;

;

;

;


3.3. Визначення сил інерції і моментів сил інерції ланок

Сили інерції ланок (М), зумовлені як твір маси в напрямі прискорення центру ваги, рівні:

;

;

;

;

.

Сили інерції направлені на бік, протилежнуускорениям центрів тяжкості ланок.

Моменти сил інерції ланок (>Н·м) визначаються по рівнянню

,

де IP.S – момент інерції маси ланки щодо осі, що проходить через його центр тяжкості (>кг·м2), e – кутовий прискорення ланки (>1/с2).

Для ланокAB іAB' отримуємо:

;

.

Моменти сил інерції направлені на бік, протилежну кутовимускорениям ланок.


3.4Расчет групиАссура 2-5.

Схема навантаження групиАссура 2-5 силами і моментами, під впливом яких вона в рівновазі, зображено масштабу довжин (рис. 10).

>Рис. 10. Схема навантаження групиАссура 2-5

У цьому групі невідомі реакції в кінематичних парах R6-5, R1-2 і R2-5 = - R5-2, які можна знайти з рівнянь рівноваги ланок і групи загалом.

1. ;

,

де плечі сил, зняті з креслення (мм) і перелічені з урахуванням масштабного коефіцієнта довжин в істинні значення (м):

;

;

;

.


Тоді

Реакція R1-2 можна знайти відразу (за величиною і направлення) з векторного рівняння рівноваги групи

2. , чи

.

Приймаємо масштабний коефіцієнт сил ДоР = 70Н/мм. Графічні значення сил визначаються як ставлення істинних значень до величині ДоР, наприклад:

.

Побудуємо векторний багатокутник – план сил групиАссура 2-5 (рис. 11 і креслення курсової роботи), з яких

.


>Рис. 11. План сил групиАссура 2-5

З умови рівноваги повзуна 5 знайдемо реакцію у внутрішнійкинематической парі :

3. , чи

.

Вирішивши цевекторное рівняння тому жмногоугольнике сил (рис. 11),

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація