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.
Аннотация к работе
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.