Структурный и кинетический анализ рычажного механизма транспортной машины. Кинематический анализ зубчатого механизма. Построение эвольвентного профиля зубьев инструментальной рейкой. Построение профиля кулачка по заданному закону движения толкателя.
Данная задача решается после того, как определены линейные размеры звеньев и найден истинный закон движения входного звена основного рычажного механизма. Размеры звеньев определяются в результате синтеза (проектирования) механизма, а закон движения (угловая скорость и угловое ускорение) входного звена - в результате динамического исследования. Кинематический анализ заключается в определении законов движения точек и звеньев механизма без учета действия на них сил по известному закону движения входного звена. На звенья механизма действуют различные внешние силы и моменты сил, а в кинематических парах возникают силы взаимодействия (реакции) между соприкасающимися звеньями, которые по отношению к механизму являются внутренними силами. Силу Ру или момент Му обычно прикладывают к входному звену основного рычажного механизма, которое либо получает энергию извне (рабочие машины), либо отдает энергию (двигатели).Определим степень подвижности механизма по формуле Чебышева. Следовательно механизм имеет одну степень подвижности, а следовательно одно входное звено. В нашем задании оставшаяся кинематическая цепь состоит из двух звеньев, следовательно она является одновременно последней группой Ассура в механизме. Расчеты в данном разделе будем выполнять в соответствии с методикой, изложенной в [2,3], на основании следующих исходных данных: ?1=3450 - угловое положение входного звена, обобщенная координата, ?1=20 с-1 - угловая скорость входного звена, ?1=30 с-2 - угловое ускорение входного звена. Определим размеры отрезков, которыми будут изображаться звенья на чертеже.Расчеты в данном разделе будем выполнять в соответствии с методикой, изложенной в [2-4], на основании следующих исходных данных: В качестве исходных данных используются результаты кинематического анализа механизма, а так же данные, приведенные в задании: Р=1КН=1000Н - производственная сила действующая на основное звено механизма. m3=5кг - масса третьего звена - ползуна m1=10кг - масса первого звена - кривошипа m2=2* m3=10кг - масса второго звена - шатуна Силы тяжести звеньев определим по формуле: G=m*g Силы инерции звеньев определим по формуле: Pu=-m*AS Определим моменты от сил инерции звеньев. Определим масштаб построения плана сил для группы Ассура. ?p=P/Lp=1000/100=10Н/мм определим величину отрезков на чертеже для всех сил.Расчеты в данном разделе будем выполнять в соответствии с методикой, изложенной в [1-2], на основании следующих исходных данных: Z2=57 - число зубьев второго колеса Определим количество ступеней в механизме и дадим их характеристику. Пятое и шестое колесо образуют простейший ряд ступень - плоский зубчатый механизм с внутренним зацеплением. Вторая ступень, состоящая из 1,2,3,4 зубчатого колеса и рычага H - водила, является планетарным рядом с двухрядным сателлитом с двумя внешними зацеплениями. Определим размеры отрезком с помощью которых зубчатые колеса будут изображаться на колесе.Расчеты в данном разделе будем выполнять в соответствии с методикой, изложенной в [2-4], на основании следующих исходных данных: d=117мм - диаметр делительной окружности зубчатого колеса m=13мм - расчетный модуль зубчатого колеса Определим число зубьев зубчатого колеса. Определим угловой шаг зубчатого колеса. ?=2?/Z=(2*3,14)/9=0,69 Определим шаг зубчатого колеса по делительной окружности. p=?*m=3,14*13=40,82мм Определим диаметр основной окружности зубчатого колеса. db=d*cos ?=117*cos200=117*0,93=108,81Расчеты в данном разделе будем выполнять в соответствии с методикой, изложенной в [5-6], на основании следующих исходных данных: А112 Тип кулачкового механизма - плоский кулачковый механизм с вращательным кулачком и поступательным движущимся роликовым толкателем. ?1=800 - угол подъема толкателя ?2=600 - угол верхнего выстоя ?3=800 - угол спуска толкателя ?4=1400 - угол нижнего выстоя Закон движения толкателя: S=Smax*[?/?1-1/2?*sin(2?/?1*?) S0 Рассчитаем положение точек на диаграмме движения толкателя на фазе подъема. Результату расчетов занесем в таблицу.В результате проведенного кинематического анализа определили величину и направление линейных скоростей и ускорений точек и угловой скорости и углового ускорения шатуна кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания в исследуемом положении. Выполненный силовой расчет кривошипно-ползунного механизма позволил определить реакции в кинематических парах и уравновешивающую силу при известных внешних силах и силах инерции.
6. Построение профиля кулачка по заданному закону движения толкателя
7. Заключение
8. Список используемой литературы
Введение
Одной из основных задач курсового проектирования по теории механизмов и машин является определение кинематических и силовых характеристик основного рычажного механизма машины. Данная задача решается после того, как определены линейные размеры звеньев и найден истинный закон движения входного звена основного рычажного механизма. Размеры звеньев определяются в результате синтеза (проектирования) механизма, а закон движения (угловая скорость и угловое ускорение) входного звена - в результате динамического исследования. Динамическое исследование механизма позволяет также определить момент инерции маховика, который, как правило, устанавливают на входном валу основного рычажного механизма.
Кинематический анализ заключается в определении законов движения точек и звеньев механизма без учета действия на них сил по известному закону движения входного звена. Характеристиками механического движения являются перемещения, скорости и ускорения.
На звенья механизма действуют различные внешние силы и моменты сил, а в кинематических парах возникают силы взаимодействия (реакции) между соприкасающимися звеньями, которые по отношению к механизму являются внутренними силами. Чтобы механизм находился в равновесии под действием приложенных сил, необходимо к одному из его подвижных звеньев приложить уравновешивающую силу или момент . Силу Ру или момент Му обычно прикладывают к входному звену основного рычажного механизма, которое либо получает энергию извне (рабочие машины), либо отдает энергию (двигатели).
Определение реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы составляет основное содержание силового расчета механизма. Силовой расчет можно провести, если известны внешние силы, моменты сил, размеры, массы, моменты инерции звеньев и их кинематические характеристики.
Силовой расчет следует выполнять с учетом неравномерного движения звеньев, поскольку их ускорения и, как следствие, инерционные нагрузки в современных быстроходных машинах весьма значительны. Так как механизм представляет собой подвижную механическую систему, то силовой расчет выполняют на основе принципа Даламбера, согласно которому механизм можно рассматривать находящимся в равновесии, если ко всем внешним силам, приложенным к его звеньям, добавить силы инерции. Кинематические и силовые характеристики, найденные в результате кинематического анализа и силового расчета, играют исключительно важную роль как на стадии проектирования механизмов и машин, так в процессе их эксплуатации. Например, знание реакций в кинематических парах необходимо для расчета звеньев механизма на прочность, надежность, жесткость, износостойкость, вибростойкость, долговечность, а также для выбора подшипников и определения коэффициента полезного действия механизма.
Рычажный механизм Зубчатый механизм f1, град LOA, м w1, с-1 e1, с-2 p, КН m1. кг z1 z2 z3 z4 z5 WH, с-1
225 0,20 10 10 100 400 21 20 65 18 36 100
АВ=4*ОА; ВС=0,5*ОА; AS2=0,5*AB; Определить IH6; w6. m1=300кг; m2=0,4*m3;
JO1=0,5*m1*l2OA; JS2=0,2*m2*l2AS2
Вывод
В результате проведенного кинематического анализа определили величину и направление линейных скоростей и ускорений точек и угловой скорости и углового ускорения шатуна кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания в исследуемом положении.
Выполненный силовой расчет кривошипно-ползунного механизма позволил определить реакции в кинематических парах и уравновешивающую силу при известных внешних силах и силах инерции. Методом рычага Жуковского найдена уравновешивающая сила.
Определены крутящий момент на коленчатом валу и мгновенная мощность двигателя в положении кривошипно-ползунного механизма, при котором на поршень действуют близкие к максимальным силы давления газов.
Сравнительная оценка результатов вычислений уравновешивающей силы, полученных разными методами, свидетельствует о том, что эту силу можно определить достаточно точно либо методом планов сил, либо методом рычага Жуковского. Величина расхождения результатов уравновешивающей силы зависит от точности графических построений и размеров.
Также был проведен кинематический анализ зубчатого механизма, целью которого являлось определение передаточных отношений механизма и угловых скоростей отдельных указательных звеньев. Было проведено построение эвольвентного профиля зубьев инструментальной рейкой и профиля кулачка при помощи прибора ТММ 21.
Список литературы
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин, 2008г.
2. Баранов Г.Г. Курс теории механизмов и машин - Машиностроение, 2005г.
3. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин - Машиностроение, 2009г.
