masterdiplomoff

Смело звони!

8-905-830-89-62

8-963-076-92-07

Отзывы

Евгения Терехова

Я теперь дипломированный специалист благодаря вам!

14.12.2008

лена криворотова

нашла компанию в яндексе по запросам заказать реферат и заказать контрольные работы по юридическим предметам. сдала на отлично сессию. диплом закажу только у вас!

27.01.2016

Никита

преподаватель проверил сказал хорошо! спасибо! сказал по этой курсовой

18.10.2006

Оставить отзыв еще

Главная Каталог готовых работ

Анализ механизма

Предмет: Теория механизмов машин

Стоимость готовой работы 500 руб.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….…..

1. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА…………….…...

1.1. Исходные данные……………………………………………....….

1.2. Построение планов положений……………………………….…..

1.3. Построение диаграммы относительных параметров……….…..

1.4. Структурный анализ………………………………………...…….

1.5. Синтез и анализ механизма на ЭВМ………………………...…...

1.6. Кинематический анализ методом планов………………………...

1.6.1. Построение плана скоростей……………………………..

1.6.2. Построение плана ускорений…………………………….

1.7. Силовой расчет…………………………………………………….

1.7.1. Определение инерционных факторов…………..............

1.7.2. Силовой расчет группы Ассура II2 (4,5)………………...

1.7.3. Силовой расчет группы Ассура II1 (2,3)………..............

1.7.4. Силовой расчет группы механизма I класса….………...

2. РАСЧЕТ МАХОВИКА…………………………………………………..…

2.1. Определение приведенных факторов………………………….…

2.2. Построение диаграмм...…………………………………...............

2.3. Определение момента инерции маховика и его размеров……...

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………….……..

ВВЕДЕНИЕ Теория механизмов и машин (ТММ) является основой проектирования работоспособных технических объектов. Основные задачи ТММ – анализ механизмов с заданными параметрами и проектирование механизмов (определение их параметров), удовлетворяющих заданным требованиям. Результаты решения задач ТММ являются исходными данными для более детального проектирования объектов методами деталей машин, сопротивления материалов и специальных дисциплин. Объектом данного курсового проекта является машинный агрегат, структурная схема которого приведена на рис.1.

Вращение от двигателя Д через муфту М1 передается на ведущий вал передаточного механизма ПМ1 (планетарной передачи), который изменяет частоту вращения Д nд до заданной частоты вращения кривошипа nкр рабочей машины РМ. Ведомый вал ПМ1 соединяется с валом кривошипа РМ муфтой М2. Вращение от Д на вал кулачка кулачкового механизма КМ передается передаточным механизмом ПМ2, состоящим из зубчатых колес z1 и z2 и преобразующим nд в заданную частоту вращения кулачка nк. РМ выполнена на базе плоского рычажного механизма; плоский КМ состоит из вращающегося кулачка и толкателя.

РМ выполняет заданную технологическую операцию, КМ выполняет вспомогательные функции. Маховик М устанавливается на валу кривошипа РМ и служит для снижения коэффициента неравномерности вращения ? при установившемся движении до заданной величины.

Задача курсового проекта состоит в определении параметров, кинематических и силовых характеристик механизмов машинного агрегата, а также в определении некоторых его кинематических и силовых характеристик.

 

Проектируемый механизм работает следующим образом:

Пресс (рис.1) предназначен для изготовления деталей узлов машин. Для возвратно-поступательного перемещения рабочего органа пресса (пуансон) используется шестизвенный кривошипно-коромысловый механизм, состоящий из кривошипа 1, шатунов 2 и 4, коромысла 3 и ползуна (плунжера) 5. В приводе кривошипа использованы электродвигатель и планетарный редуктор (на рисунке не показаны).

При движении пуансона сверху вниз происходит формообразование готовой детали, сопровождающееся постепенным увеличением рабочего усилия от 0,1Qmax до Qmax (левая линия на графике рабочих сопротивлений). Максимальное значение рабочего усилия достигается при нахождении пуансона в крайнем нижнем положении. При обратном ходе пуансона (снизу вверх) сила сопротивления определяется только силами трения в механизме и может быть принята постоянной и равной 0,1Qmax. Рабочий цикл формообразования детали осуществляется за время одного оборота кривошипа машины и повторяется после достижения пуансоном крайней верхней точки. Сила сопротивления Q всегда противоположна направлению скорости пуансона.

Готовая деталь выталкивается с помощью кулачкового механизма, кулачок которого получает движение от электродвигателя через пару зубчатых колес.

 

1.Анализ рычажного механизма

1.1. Исходные данные

Структурная схема механизма приведена на рис.1. Геометрические

размеры и другие заданные постоянные параметры приведены в табл.1.1.

Согласно рекомендациям в заданиях вес звена 5 принят G5=2760 Н.

Рис.1. Структурная схема рычажного механизма

Таблица 1.1

Заданные параметры механизма

LО1А,

м

LАВ,

м

LО3В,

м

LВС,

м

ХО3, м YО3, м

n1,

об./мин

Qmax,

Н

?

0,39 1,88 1,41 1,41 1,49 1,41 75 4600 0,12

1.2. Построение планов положений

Для построения планов положений механизма принимается масштаб

Ks= 1

1

0,39

0,01

39

О А L м

О А мм

.

Заданные размеры механизма Li в принятом масштабе Ks изображаются

чертежными размерами li, определяемыми по выражению:

Li= i

S

L

k

[мм]. (1.1)

Чертежные размеры механизма, определенные по (1.1), приведены в

табл.1.2.

Таблица 1.2

Чертежные размеры звеньев механизма

О1А АВ О3В ВС ХО3 YО3

39 188 141 141 149 141

 

Лист

Используя найденные чертежные размеры, на листе 1 проекта

построены крайние и заданное положения механизма.

1.3. Построение диаграммы относительных параметров

и проверка работоспособности механизма

Межцентровое расстояние (расстояние между точками О1 и О3):

L0= 2 2 2 2

3 3 1,49 1,41 2,05 О О Х Y м .

Относительные параметры механизма

Р1= 1

0

0,39

0,19

2,05

О А L

L

; Р2=

0

1,88

0,92

2,05

АВ L

L

;

Р3= 3

0

1,41

0,69

2,05

О В L

L

.

Координаты точек пересечения прямых и эллипсов с осями координат:

1-Р1=1-0,19=0,81; 1+Р1=1+0,19=1,19.

Используя эти координаты, на листе 1 проекта построены прямые 1, 2 и

3, ограничивающие зону кинематической работоспособности.

Принимая допустимый угол давления max 45 , определяются

координаты малых и больших полуосей эллипсов:

Р2(а1)= 0,64

2cos 22,5

1 0,19

2cos(45 / 2)

1

max

1

o o

Р

;

Р2(b1)= 1,55

2sin 22,5

1 0,19

2sin( 45 / 2)

1

max

1

o o

Р

;

Р2(а2)= 1,06

2sin 22,5

1 0,19

2sin( 45 / 2)

1

max

1

o o

Р

;

Р2(b2)= 0,44

2cos 22,5

1 0,19

2cos(45 / 2)

1

max

1

o o

Р

.

Используя эти координаты, на листе 1 построены эллипсы 4 и 5, между

которыми расположена зона силовой работоспособности механизма.

Строится точка с координатами Р2=0,92 и Р3=0,69. Она оказывается

расположенной в зоне. Следовательно, заданный механизм обладает

кинематической и силовой работоспособностью.

1.4. Структурный анализ

Структурная схема механизма приведена на рис.1, где подвижные

звенья обозначены арабскими цифрами (1 – кривошип, 2 и 4 – шатуны, 3 –

коромысло, 5 – ползун). Кинематические пары V класса также обозначены

арабскими цифрами, обведенными кружками.

 

Лист

Поскольку механизм плоский, то его степень подвижности определяется по формуле П.Л.Чебышева

W=3n-2рV-рIV, (1.2)

где: n=5 – число подвижных звеньев, рV=7 – количество кинематических пар V класса, рIV=0 – количество кинематических пар IV класса.

Таким образом, степень подвижности рассматриваемого механизма

W=3·5-2·7-0=1.

Механизму необходимо одно начальное звено для полной определенности его движения. В качестве начального принято звено 1, закон его движения – вращение с частотой n1=const.

Структурно в состав механизма входят (рис.2):

Рис.2. Структурные элементы механизма

а) группа Ассура 2-го класса 2-го вида (рис.2,а);

б) группа Ассура 2-го класса 1-го вида (рис.2,б);

в) механизм 1-го класса (рис.2,в).

Таким образом, формула строения механизма имеет вид:

I(1)?II1(2,3)?II2(4,5). (1.3)

Поскольку наивысший класс групп Ассура, входящих в состав механизма – второй, то и механизм в целом относится ко второму классу.

1.5. Расчет механизма на ЭВМ

Для расчета механизма на ЭВМ подготовлена таблица исходных данных (табл.1.3).

По результатам расчетов на ЭВМ получена распечатка (см. следующую страницу), расшифровка обозначений которой и сравнение с результатами «ручного счета» приведено ниже (п.1.8). Строка «Положение центров масс» таблицы «Параметры звеньев» распечатки необходима для дальнейших расчетов и построений и расшифровывается следующим образом (точки Si – центры масс звеньев):

LS1=LO1S1=0; LS2=LAS2=0,627 м; LS3=LO3S3=0,47 м; LS4=LВS4=0,47 м.

Чертежные размеры, определяющие положения центров масс:

AS2=62,7 мм; O3S3=47 мм; ВS4=47 мм.

 

Лист

Таблица 1.3

Исходные данные для расчета механизма на ЭВМ

Обозначения в программе Обозначения в механизме Численные значения (ввод)

NG1 II1(2,3) 1

NG2 II2(4,5) 2

PS1 параметр сборки II1(2,3) 1

PS2 параметр сборки II2(4,5) -1

L1 LО1А 0,39

L2 LАВ 1,88

L3 LО3В 1,41

L4 LВС 1,41

L03 LО3В 1,41

X03 -ХО3 -1,49

Y03 YО3 1,41

X05 -ХО3 -1,49

Y05 0

D1N 174

D03 ВО С 3 0

D5 0 90

N1 n1 75

G5 0,6Qmax 2760

Q1 0,1Qmax 460

Q2 0,15Qmax 690

Q3 0,2Qmax 920

Q4 0,35Qmax 1610

Q5 0,5Qmax 2300

Q6 0,7Qmax 3220

Q7 Qmax 4600

Q8…Q12 0,1Qmax 460

1.6. Кинематический анализ методом планов

Поскольку одним из свойств групп Ассура является их кинематическая

определимость, то кинематический анализ проводится последовательно по

группам Ассура, причем порядок их рассмотрения совпадает с направлением

стрелок в формуле строения (1.3).

1.6.1. Построение плана скоростей

Механизм I класса (звено 1).

Угловая скорость кривошипа:

1

1

3,14 75

7,85

30 30

n

рад/с.

Вектор скорости точки А перпендикулярен звену 1 и направлен в

соответствии с направлением ?1. Модуль скорости

VА= ?1·LО1А=7,85·0,39=3,06 м/с.

 

Лист

На плане скоростей этот вектор изображается отрезком ра = 153 мм.

Тогда масштаб плана скоростей

3,06 /

0,02

153

A

v

V м с

k

ра мм

.

Группа Ассура II1(2,3).

Внешними точками группы являются точки А и О3, внутренней – точка

В. Составляется система векторных уравнений, связывающих скорость

внутренней точки со скоростями внешних точек:

О3 ВО3 . В

А ВА ; В

V V V

V V V

0 ВО3

О1А АВ

По этой системе строится план скоростей, замеряются длины

найденных отрезков и определяются модули скоростей:

VВ = (рb)·kV = 124,5·0,02 = 2,49 м/с;

VВА = (аb)·kV = 81,5·0,02 = 1,63 м/с.

Скорости точек S2, S3 находятся с помощью теоремы подобия.

Составляется пропорция, связывающая чертежные размеры звена 2 (АВ, АS2)

с отрезками плана скоростей:

AB

АS

ab

аs 2 2 ,

откуда определяется длина неизвестного отрезка

Этот отрезок откладывается на отрезке ab плана скоростей. Точка s2

является концом вектора S 2 V , начала всех векторов – в полюсе р. Поэтому

отрезок изображает вектор S 2 V .

Модуль вектора

VS2 = (рs2)·kV = 139·0,02 = 2,78 м/с.

Скорость точки S3 определяется аналогично по принадлежности

звену 3 …

Определяются величины угловых скоростей звеньев 2 и 3:

2

1,63

0,87

1,88

ВА

АВ

V

L

рад/с; 3

3

3

2,49

1,77

1,41

ВО

О В

V

L

рад/с.

Для определения направления ?2 отрезок ab плана скоростей

устанавливается в точку В, а точка А закрепляется неподвижно (рис.3,а);

тогда становится очевидным, что ?2 направлена против часовой стрелки. Для

определения направления ?3 отрезок рb плана скоростей устанавливается в

точку В, а точка О3 закрепляется неподвижно (рис.3,б); тогда становится

очевидным, что ?3 направлена против часовой стрелки.

 

Лист

Рис.3. Определение направлений угловых скоростей

Группа Ассура II2(4,5).

Внешними точками группы являются точки В и С0 (точка С0

принадлежит стойке), внутренней – точка С, принадлежащая звеньям 4 и 5 (в

дальнейшем обозначается без индексов).

По принадлежности точки С звену 5 вектор ее скорости известен по

направлению: С V //у-у. Поэтому для построения плана скоростей для данной

группы Ассура достаточно одного векторного уравнения:

ВС

В ВС

у у

С V V V

//

.

В результате построения плана скоростей определяются

VС = (рс)·kV = 34·0,02 = 0,68 м/с;

VСВ = (bс)·kV = 124,5·0,02 = 2,49 м/с.

Скорость точки S4 определяется по принадлежности звену 4

аналогично определению скорости точки S2 по теореме подобия …

Звено 5 совершает поступательное движение, поэтому скорости всех

точек звена одинаковы и равны скорости точки С.

Величина угловой скорости звена 4 определяется аналогично

предыдущему:

4

2,49

1,77

1,41

СВ

ВС

V

L

рад/с.

Для определения направления ?4 отрезок bс плана скоростей

устанавливается в точку С, а точка В закрепляется неподвижно (рис.3,в);

тогда становится очевидным, что ?4 направлена по часовой стрелке.

1.6.2. Построение плана ускорений

Механизм I класса (звено 1).

Точка А кривошипа 1 совершает вращательное движение вокруг О1,

поэтому ее ускорение есть сумма нормального и тангенциального ускорений:

О А

А

А О

n

А А

1 1

а а а .

 

Лист

Поскольку принято n1=const (следовательно ?1=0), то

1 1 0 А О А

а L .

Модуль ускорения

О1А

2

1

n

А А

а а L 7,852·0,39 = 24,06 м/с2.

На плане скоростей этот вектор изображается отрезком ?а = 120,3 мм,

направленным от А к О1. Тогда масштаб плана ускорений

2 24,06 /

0,2

120,3

A

а

а м с

k

а мм

.

Группа Ассура II1(2,3).

Внешними точками группы являются точки А и О3, внутренней – точка

В. Составляется система векторных уравнений, связывающих ускорение

внутренней точки с ускорениями внешних точек:

а а а .

а а а ;

3

3

1

ВО

ВО3

В О

n

ВО3

0

В О3

АВ

ВА

В А

n

ВА

А О

В А

а

а

В этой системе модули нормальных ускорений

2

2

n

ВА АВ

а L 0,872·1,88 = 1,42 м/с2;

2

3 3 3

n

ВО О В

а L 1,772·1,41 = 4,42 м/с2.

На плане ускорений векторы n

В А а и n

ВО3 а изображаются отрезками

аn’=

1,42

0,2

n

ВА

а

а

k

=7,1 мм; ?n’’= 3 4,42

0,2

n

ВО

а

а

k

=22,1 мм.

В результате построения плана ускорений определяются модули

ускорений:

аВ = (?b)·kа = 65,5·0,2 = 13,10 м/с2;

ВА а = (n’b)·kа = 79,5·0,2 = 15,90 м/с2;

ВО3 а = (n’’b)·kа = 61,5·0,2 = 12,30 м/с2.

Ускорение точек S2, S3 находятся с помощью теоремы подобия.

Составляется пропорция, связывающая чертежные размеры звена 2 (АВ, АS2)

с отрезками плана ускорений:

2 2 аs АS

ab AB

,

откуда определяется длина неизвестного отрезка

Этот отрезок откладывается на отрезке ab плана ускорений.

Соединением полюса ? с точкой s2 получается отрезок ?s2.

Модуль ускорения точки s2

аS2 = (?s2)·kа = 98,5·0,2 = 19,70 м/с2.

Ускорение точки S3 определяется аналогично по принадлежности

звену 3 …

 

Лист

Определяются величины угловых ускорений звеньев 2 и 3:

2

15,90

8,46

1,88

ВА

АВ

а

L

рад/с2; 3

3

3

12,30

8,72

1,41

ВО

О В

а

L

рад/с2.

Для определения направления ?2 отрезок _______n’b плана ускорений

устанавливается в точку В, а точка А закрепляется неподвижно (рис.4,а);

тогда становится очевидным, что ?2 направлена против часовой стрелки. Для

определения направления ?3 отрезок n’’b плана ускорений устанавливается в

точку В, а точка О3 закрепляется неподвижно (рис.4,б); тогда становится

очевидным, что ?3 направлена по часовой стрелке.

Рис.4. Определение направлений угловых ускорений

Группа Ассура II2(4,5).

Внешними точками группы являются точки В и С0 (точка С0

принадлежит стойке), внутренней – точка С, принадлежащая звеньям 4 и 5 (в

дальнейшем обозначается без индексов).

По принадлежности точки С звену 5 вектор ее ускорения известен по

направлению: С а //у-у. Поэтому для построения плана ускорений для данной

группы Ассура достаточно одного векторного уравнения:

//

n

С В СВ СВ

у у С В ВС

а а а а

uuur uuur uuur uuur

.

В этом уравнении модуль нормального ускорения

ВC

n

СВ

а L

2

4 1,772·1,41 = 4,42 м/с2.

На плане ускорений вектор n

DC а изображается отрезком

bn’’’=

4,42

0,2

n

СВ

а

а

k

=22,1 мм

В результате построения плана ускорений определяются модули

ускорений:

аС = (?с)·kа = 60,5·0,2 = 12,10 м/с2;

СВ а = (n’’’с)·kа = 61,5·0,2 = 12,30 м/с2.

Ускорение точки S4 определяется по принадлежности звену 4

аналогично определению ускорению точки S2 по теореме подобия …

 

Лист

Величина углового ускорения звена 4 определяется аналогично

предыдущему:

4

12,30

8,72

1,41

СВ

ВС

а

L

рад/с2.

Для определения направления ?4 отрезок n’’’с плана ускорений

устанавливается в точку С, а точка В закрепляется неподвижно (рис.4,в);

тогда становится очевидным, что ?4 направлена против часовой стрелки.

1.7. Силовой расчет

1.7.1. Определение инерционных факторов

Инерционные силовые факторы – силы инерции звеньев Риi и моменты

сил инерции Миi определяются по выражениям:

si

i

иi i si а

g

G

Р m а ; (1.4)

иi si i М I . (1.5)

Расчет инерционных силовых факторов сведен в табл.1.4.

Таблица 1.4.

Определение инерционных силовых факторов механизма

Звено (i) 1 2 3 4 5

Gi, Н 100 376 282 282 2760

Isi, кгм2 0,776 23,655 9,979 9,979 0

аsi, м/с2 0 19,70 4,40 11,20 12,10

?i, 1/с2 0 8,46 8,72 8,72 0

Риi, Н 0 755,1 126,5 322,0 3404,3

Миi, Нм 0 200,12 87,02 87,02 0

Силовой расчет проводится в последовательности, противоположной

направлению стрелок в формуле строения (1.3).

1.7.2. Силовой расчет группы Ассура II2(4,5)

На листе 1 проекта построена схема нагружения группы в масштабе

КS=0,01

мм

м

. Силовой расчет состоит из четырех этапов.

1. Составляется сумма моментов сил, действующих на звено 4,

относительно шарнира С:

4

34 4 4 4 4 4

0 С ВC И И и S G S

M R L M Р h k G h k ,

 

Лист

где фhG4 = 13 мм, hи4 = 55 мм – чертежные плечи сил G4 и Ри4, определяемые

замером на схеме нагружения группы. Из уравнения имеем:

4 4 4 4 4

34

87,02 322,0 55 0,01 282 13 0,01

161,3

1,41

и и и S G S

ВС

М Р h k G h k

L

Н

R

Т.к. 34 R >0, то ее действительное направление соответствует

предварительно выбранному.

2. Составляется векторная сумма сил, действующих на группу:

0

//

05 5 5 4 4 34 34

4,5

ВС

n

и и

у у

Р R Q G Р Р G R R .

Для построения плана сил по этому уравнению принимается масштаб

kр = 20 Н/мм. Определяются длины отрезков (табл.1.5).

Таблица 1.5.

Длины отрезков, изображающих известные силы

Сила Q G5 Ри5 Ри4 G4 34 R

Модуль, Н 2300 2760 3404,3 322,0 282 161,3

Отрезок fg ef de cd bc аb

Длина, мм 115 138 170,2 16,1 14,1 8,1

В результате построения плана сил определяются модули реакций

5 34

( ) 24,5 20 490 ; ( ) 222 20 4440 .

O P P

R gh K Н R hb K Н

3. Составляется векторная сумма сил, действующих на звено 5:

Р R Q G Р R 0 05 5 и5 45

5

.

По этому уравнению достраивается план сил группы и определяется

отрезок hd = 195 мм, тогда модуль неизвестной реакции

45

( ) 195 20 3900

P

R hd K Н .

4. Для определения точки приложения реакции R05 в общем случае

следует составить сумму моментов сил, действующих на звено 5,

относительно шарнира С. Однако в рассматриваемом механизме в этом нет

необходимости: силы, действующие на звено 5, образуют сходящуюся

систему, поэтому линия действия реакции R05 проходит через шарнир С.

1.7.3. Силовой расчет группы Ассура II1(2,3)

На листе 1 проекта построена схема нагружения группы в масштабе

КS=0,01

мм

м

. Силовой расчет состоит из четырех этапов.

1. Составляется сумма моментов сил, действующих на звено 2,

относительно шарнира В:

Лист

2

12 2 2 2 2 2

0 В АВ И И и S G S

M R L M Р h k G h k ,

где hG2 = 123 мм, hи2 = 91 мм – чертежные плечи сил G2 и Ри2, определяемые

замером на схеме нагружения группы. Из уравнения имеем:

2 2 2 2 2

12

376 123 0,01 755,1 91 0,01 200,12

717,9

1,88

G S и и S и

АВ

G h k Р h k М

L

Н

R

Т.к. 12 R >0, то ее действительное направление соответствует

предварительно выбранному.

2. Составляется сумма моментов сил, действующих на звено 3,

относительно шарнира В:

0

03 03 3 3 3 3 3 43 43

3

В В И И И S G S S

M R L M Р h k G h k R h k ,

где hG3 = 13 мм, h43 = 0 мм, hи3 = 88,5 мм – чертежные плечи сил G3, R43 и Ри3,

определяемые замером на схеме нагружения группы.

Из уравнения имеем:

3 3 3 3 43 43 3

03

03

282 13 0,01 126,5 88,5 0,01 4440 0 0,01 87,02

43,7

1,41

G S и и S S и

В

G h k Р h k R h k М

L

Н

R

Т.к. 03 R >0, то ее действительное направление соответствует

предварительно выбранному.

3. Составляется векторная сумма сил, действующих на группу:

3

2,3

12 12 2 2 43 3 3 03 03

// //

0 n n

и и В В

АВ О В

Р R R G Р R G Р R R

uuur uuur uuur uur uuur uuur uur uuur uuuur uuuur

.

Для построения плана сил по этому уравнению принимается масштаб

kр = 20 Н/мм. Определяются длины отрезков (табл.1.6).

Таблица 1.6

Длины отрезков, изображающих известные силы

Сила 12 R G2 Ри2 R43 G3 Ри3 03В R

Модуль, Н 717,9 376 755,1 4440 282 126,5 43,7

Отрезок kl lm mn no oр рq qr

Длина, мм 35,9 18,8 37,8 222 14,1 6,3 2,2

В результате построения плана сил определяются модули реакций

03 12

( ) 234 20 4680 ; ( ) 106,5 20 2130 .

P Р

R qs K Н R sl K Н

4. Составляется векторная сумма сил, действующих на звено 3:

3

43 3 3 03 23

0

и Р R G Р R R

uuur uuuur uuur uuuur uuuur uuuur

.

Лист

По этому уравнению достраивается план сил группы и определяется

отрезок sn = 71,5 мм, тогда модуль неизвестной реакции

23

( ) 71,5 20 1430

P

R sn K Н .

1.7.4. Силовой расчет механизма I класса

На листе 1 проекта построена схема нагружения группы в масштабе

КS=0,005

мм

м

. Силовой расчет состоит из двух этапов.

1. Составляется сумма моментов сил, действующих на звено,

относительно шарнира О1:

1

1 21 21

0 О S УР

M R h k M .

Из уравнения имеем:

Мур = R21·h21·kS = 21344,5·0,005 = 476,93 Н·м.

2. Составляется векторная сумма сил, действующих на звено 1:

1

21 1 01

Р R G R 0

uuur uuuur uuur uuuur

.

По этому уравнению на листе 1 проекта строится план сил в масштабе

kр = 20 Н/мм и определяется модуль неизвестной реакции

01

( ) 109 20 2180

P

R vt K Н .

На этом силовой расчет механизма завершен.

Лист

1.8. Сравнение результатов графоаналитического

и «машинного» расчетов

В распечатке результатов расчета на ЭВМ (в дальнейшем называемого

«машинный») приняты обозначения, которым соответствуют параметры

механизма, приведенные в табл.1.7.

Таблица 1.7.

Соответствие обозначений распечатки и обозначений механизма

V1 V2 V3 V5 VS2 VS3 VS4 BI O2 O3 O4

VA,

м/с

VВ,

м/с

VВ,

м/с

VD,

м/с

VS2,

м/с

VS3,

м/с

VS4,

м/с

?i, ° ? 2,

1/с

? 3,

1/с

? 4,

1/с

A1 A2 A3 A5 AS2 AS3 AS4 GI E2 E3 E4

аA,

м/с2

аВ,

м/с2

аВ,

м/с2

аD,

м/с2

aS2,

м/с2

aS3,

м/с2

aS4,

м/с2

?i, ° ? 2,

1/с2

? 3,

1/с2

? 4,

1/с2

R01 R12 R23 R03 R34 R45 R05 FIJ МУР

R01, Н R12, Н R23, Н R03, Н R34, Н R45, Н R05, Н ?ij, ° Мур, Нм

В таблице 1.7:

?i – угол между вектором скорости i V и осью х;

?i – угол между вектором ускорения i а и осью х;

?ij – угол между вектором реакции ij R и осью х.

Сравнение результатов графоаналитического и «машинного» расчетов

приведено в табл. 1.8, где приняты следующие обозначения:

П – обозначение параметра;

Пга – величина параметра по результатам графоаналитического расчета;

Пм – величина параметра по результатам «машинного» расчета;

? - относительное расхождение результатов, определяемое по

выражению

?= 100%

П

П П

М

ГА М

Лист

Таблица 1.8

Сравнение результатов графоаналитического и «машинного» расчетов

ЗАДАЧА СКОРОСТЕЙ

П, м/с VА VВ VС VS2 VS3 VS4

Пга 3,06 2,49 0,68 2,78 0,83 1,71

Пм 3,06 2,50 0,69 2,79 0,83 1,72

?, % 0,00 0,40 1,45 0,36 0,00 0,58

П, ° ?А ?В ?С ?S2 ?S3 ?S4

Пга 24,0 -8,0 -90,0 15,0 -8,0 -15,5

Пм 23,97 -7,94 -90,02 14,85 -7,94 -15,59

?, % 0,13 0,76 0,00 1,01 0,76 0,58

П, 1/с ? 2 ? 3 ? 4

Пга 0,87 1,77 -1,77

Пм 0,86 1,78 -1,78

?, % 1,16 0,56 0,56

ЗАДАЧА УСКОРЕНИЙ

П, м/с2 aA aB aС aS2 aS3 aS4

Пга 24,06 13,10 12,10 19,70 4,40 11,20

Пм 24,06 13,05 12,20 19,64 4,35 11,19

?, % 0,00 0,38 0,82 0,31 1,15 0,09

П, ° ?A ?B ?С ?S2 ?S3 ?S4

Пга 114,0 152,5 90,0 122,0 152,5 133,5

Пм 113,97 152,13 89,98 121,83 152,13 133,39

?, % 0,03 0,24 0,00 0,14 0,24 0,08

П, 1/с2 ? 2 ? 3 ? 4

Пга 8,46 -8,72 8,72

Пм 8,47 -8,70 8,70

?, % 0,12 0,23 0,23

СИЛОВОЙ РАСЧЕТ

П, Н R01 R12 R23 R03 R34 R45 R05 Мур, Нм

Пга 2180 2130 1430 4680 4440 3900 490 -473,93

Пм 2243,99 2191,61 1494,79 4690,60 4474,62 3930,50 554,79 -496,99

?, % 2,85 2,81 4,33 0,23 0,77 0,78 11,68 4,63

П, ° ?01 ?12 ?23 ?03 ?34 ?45 ?05

Пга 146,5 149,0 176,5 82,5 99,5 97,0 0,0

Пм 147,32 149,52 176,31 82,58 99,98 98,11 -0,02

?, % 0,56 0,35 0,11 0,10 0,48 1,13 0,00

ПРИВЕДЕННЫЕ ФАКТОРЫ

Положение 5 Расчет ЭВМ Погрешность ?, %

Q

П Р М 25,9 27,0 4,07

ПР I 10,68 10,27 3,99

Лист

АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

Исходные данные

NG1

NG2

PS1

PS2

L1

L2

L3

L4

LO3

X03

1

2

1

-1

0,39

1,88

1,41

1,41

1,41

-1,49

YO3

XO5

YO5

D1N

DO3

D5

N1

G5

Q1

Q2

1,41

-1,49

0

174

0

90

75

2760

460

690

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

Q9

Q10

Q11

Q12

920

1610

2300

3220

4600

460

460

460

460

460

Результаты расчета

Параметры звеньев:

Номер звена

1

2

3

4

5

Вес G

100,000

376,000

282,000

282,000

2760,000

Момент инерции Is,кгм2

0,776

23,655

9,979

9,979

0,000

Положение центра масс LS

0,000

0,627

0,470

0,470

0,000

Положение 5, угол кривошипа -66,0 град.

Задача скоростей:

V1,м/c

V2,м/c

V3,м/c

V5,м/c

VS2,м/c

VS3,м/c

VS4,м/c

3,06

2,50

2,50

0,69

2,79

0,83

1,72

B1,град

B2,град

B3,град

B5,град

BS2,град

BS3,град

BS4,град

23,97

-7,94

-7,94

-90,02

14,85

-7,94

-15,59

О2,р/с

О3,р/с

О4,р/с

0,86

1,78

-1,78

Задача ускорений:

А1,м/c

А2,м/c

А3,м/c

А5,м/c

АS2,м/c

АS3,м/c

АS4,м/c

24,06

13,05

13,05

12,20

19,64

4,35

11,19

G1,град

G2,град

G3,град

G5,град

GS2,град

GS3,град

GS4,град

113,97

152,13

152,13

89,98

121,83

152,13

133,39

E2,р/с

E3,р/с

E4,р/с

8,47

-8,70

8,70

Реакции в кинематических парах:

RO1,H

R12,H

R23,H

RO3,H

R34,H

R45,H

RO5,H

Мур,Нм

2243,99

2191,61

1494,79

4690,60

4474,62

3930,50

554,79

-496,99

FO1,град

F12,град

F23,град

FO3,град

F34,град

F45,град

FO5,град

147,32

149,52

176,31

82,58

99,98

98,11

-0,02

Максимальные реакции:

Реакция

RO1

R12

R23

RO3

R34

R45

RO5

Модуль, Н

10416,4

10423,8

9472,7

10937,1

9460,7

8793,5

4539,8

Угол, град.

-4,0

-4,5

-5,5

77,4

103,3

103,2

180,0

Положение

1

1

1

10

10

10

1

Приведенные факторы:

Положение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

МQпр, Нм

87,6

654,5

688,0

311,2

27,0

-81,7

-97,4

-106,6

-247,9

-652,5

-1104,7

-892,3

Iпр, кгм2

4,39

23,01

34,48

22,27

10,27

5,76

4,42

5,00

8,14

19,97

41,55

29,05

Лист

2. Расчет маховой массы

Расчет маховика, снижающего колебания скорости системы до

заданного уровня ?, является частным случаем второй задачи механики.

Расчет проводим графоаналитическим методом на основе

использования диаграммы энергомасс.

2.1. Определение приведенных факторов

1. Выбираем схему динамической модели с распределенными

параметрами. За звено приведения выбираем кривошип (рис.5).

Рис.5. Динамическая модель маховика

?1 – угловая скорость звена приведения;

Jпр – приведенный момент инерции звена приведения;

Р

ПР

Q

МПР,М – приведенные моменты сил движущих и сопротивления.

2. Записываем выражение Jпр для исследуемого механизма:

2

1

S 5

5

2

1

4

4

2

1

S 4

4

2

1

3

3

2

1

S 3

3

2

1

2

2

2

1

S 2

ПР 1 2

V

J m

V

J m

V

J m

V

J J m

3. Записываем выражение Q

ПР М для исследуемого механизма:

2 2 2 3 3 3 4 4 4

2 3 4

1 1 1

5

5

1 1

cos( , ) cos( , ) cos( , )

cos( , ) cos( , )

Q S S S S S S

ПР

С С С С

V G V V G V V G V

М G G G

V G V V Q V

G Q

4. Используя результаты кинематического анализа, рассчитываем Jпр и

Q

ПР М для исследуемого положения механизма.

2 2 2 2

2 2 2

2

376 2,78 0,87 282 0,83 1,77

0,776 23,655 9,979

9,81 7,85 7,85 9,81 7,85 7,85

282 1,71 1,77 2760 0,68

9,979 10,68 ;

9,81 7,85 7,85 9,81 7,85

ПР J

кг м

Лист

2,78 cos105 0,83 cos82 1,71 cos74,5

376 282 282

7,85 7,85 7,85

0,68 cos0 0,68 cos180

2760 2300 25,9 .

7,85 7,85

Q

ПР М

Н м

2.2. Построение диаграмм

1. По результатам расчетов на ЭВМ для 12 положений механизма

строим график Jпр(?) за цикл движения.

max

max

ПР

J

J

К

у

42

0,25

168

2 кг м

мм

;

2

К

b

2

0,039

180

рад/мм.

2. По результатам расчетов на ЭВМ для 12 положений механизма

строим график Q

П Р М (?) за цикл движения.

max

max

Q

ПР

Q

М

К

у

1100

10

110

Н м

мм

;

2

К

b

2

0,026

240

рад/мм.

3. График Q

ПР М делим на последовательные участки (не менее 12).

4. Методом графического интегрирования графика Q

ПР М строим график

изменения работы приведенного момента сил сопротивления Q

ПР А (?) и работу

сил сопротивления за полный цикл Q

Ц А :

а) Полученные криволинейные трапеции заменяем равновеликими по

площади прямоугольниками, высоты которых сносим на ось ординат (точки

1, 2, …, 12).

б) Полюс интегрирования F соединяем с полученными точками на оси

ординат, получаем углы ?1, ?2,…, ?12.

в) Из начала графика работ А, ?Е проводим прямую под углом ?1

получаем точку 1’, из точки 1’ проводим прямую под углом ?2 – получаем

точку 2’, из которой проводим прямую под углом ?3, получая точку 3’ и так

далее.

г) Соединив полученные точки 1’, 2’, 3’, …,12’ получаем работу сил

сопротивления за цикл движения Q

Ц А и график этой работы внутри цикла

Q

ПР А (?).

Масштаб графика работ: А Е М К К Н К К 50·0,026·10 = 13 Н/мм.

5. График работ движущих сил Р

ПР А (?) строится из условия равенства

нулю изменения кинетической энергии ?Ец= Р

Ц А + Q

Ц А =0 за полный цикл

периодически установившегося режима работы. Учитывая принятое

допущение Р

ПР М =const и равенство Q

Ц А = Р

Ц А , соединяем прямой начало и

Лист

конец графика Q

ПР А (?) и получаем график работ сил движущих Р

ПР А (?),

построенный в отрицательной области.

6. Строим истинное положение графика сил движущих Р

ПР А (?) в

положительной области.

7. График приведенного момента сил движущих Р

ПР М строим методом

графического дифференцирования графика Р

ПР