Кинематическое и кинетостатическое исследование механизма рабочей машины. Расчет скоростей методом планов. Силовой расчет структурной группы и ведущего звена методом планов. Определение уравновешивающей силы методом "жесткого рычага" Н.Е. Жуковского.
Аннотация к работе
В данной курсовой работе выполнено кинематическое и кинетостатическое исследование механизма рабочей машины. В ходе кинематического исследования были определены: крайние положения механизма, построена его разметка для 12-ти положений, методом планов выполнен расчет для 12-ти скоростей и для двух положений рабочего хода расчет ускорений.В задачи структурного анализа входит определение подвижности механизма и его строения. На рис.1. представлен кривошипно-ползунный механизм рабочей машины ,который состоит из 4-х звеньев: 0-стойка - неподвижное звено механизма. 1-кривошип - звено, связанное со стойкой и поворачивающееся на угол 360? ; 2-шатун - звено, не связанное со стойкой, совершает плоскопараллельное движение; 3-ползун - звено, совершающее возвратно-поступательное движение относительно стойки.Разметка механизма выполняется для определения крайних положений, в дальнейшем скоростей и ускорений механизма. Для построения разметки необходимо: 1) На свободном поле чертежа выбрать ось вращения точку О. 2) Выбрать масштабный коэффициент таким образом что бы он был целым числом или простой десятичной дробью, необходимо добавить, что в последующих определениях масштабного коэффициента нужно придерживаться этого правила . Масштабный коэффициент высчитывается по формуле: , (1.2) где - длина кривошипа , ОА-длина кривошипа используемая на чертеже, выбранная произвольно Далее от точки В таким же образом проводим прямую до пересечения с центром стойки, где прямая пересекает окружность обозначим за точку А, эта точка характеризует собой конец рабочего хода механизма.Расчет плана скоростей для 12-ти положений начинается с определения скорости точки А, для определения скорости воспользуемся формулой [1-2]: . Скорость точки VA направлена перпендикулярно кривошипу в рассматриваемом его положении, вектор VBA направлен перпендикулярно шатуну в рассматриваемом положении механизма, а - вдоль направляющей ползуна. Тогда, используя формулу приведенную ниже, получим масштабный коэффициент равный: Для построения плана скоростей необходимо: 1) На свободном поле чертежа изобразим полюс плана скоростей, точку 3) От точки проводим прямую перпендикулярно кривошипу в рассматриваемом его положении и откладываем на нем отрезок На плане скоростей, скорость центра масс кривошипа изображается в виде прямой и откладывается на отрезке прямой из полюса плана скоростей, скорость изображается отрезком прямой и откладывается на прямой отрезка , далее из полюса плана скоростей проводится прямая до пересечения с найденной точкой.Для того что бы решить это уравнение графически, необходимо определится с направлением ускорений и масштабным коэффициентом, необходимо заметить что для каждого плана масштабный коэффициент высчитывается свой, с таким же условием, что бы он был целым числом или простой десятичной дробью. Ускорение направлено параллельно направляющей ползуна. При построении плана ускорений необходимо: 1) На свободном поле чертежа поставить полюс плана ускорений 2) Из полюса плана ускорений откладываем отрезок ,параллельно отрезку ОА4. 5) Из точки n4 проводим перпендикуляр до пересечения с прямой t-t ,данный отрезок является тангенциальной составляющей ускоренияВ ходе силового расчета механизма, так же будут рассмотренны 4-е и 5-е положения механизма: их схемы нагружения, действующие на них силы, уравновешивающий моменты и реакции. Так же необходимо отметить что силовой расчет выполняется именно для тех положений, которые были рассмотрены в плане ускорений. Непосредственно сам расчет выполняется 2-мя методами 1) Методом планов и 2) Методом рычага Жуковского Выполним силовой расчет методом планов, для этого необходимо построить диаграмму сил полезного действия.Для того что бы определить силы инерции звеньев необходимо воспользоваться методом замещения точечных масс, для этого шатун заменим двумя точечными массами MA2, MB2 расположенные в центре шарниров А и В, Точечные массы MA2, MB2 находятся по формулам: ; Для определения сил действующих в кинематических парах структурной группы, необходимо обозначить все силы и реакции связей действующие на механизм, а именно: силы тяжести G2 и G3; силы инерции , , и ; силу полезного сопротивления РПС и реакции связей реакции связей R12, R03. Сила инерции РИА2 приложена в точке А шатуна и направлена противоположно ускорению АА точки А, силы РИВ2 и РИЗ направлены противоположно ускорению АВ точки В шатуна. Сила РИВ2 приложена в точке В шатуна, а РИЗ - в точке В ползуна. Из условия равновесия системы сил действующих на шатун следует, что сумма моментов сил действующих на шатун относительно точки В равна нулю.Силы, действующие на фундамент зависят от сил технологических (или производственных), сил тяжести и сил инерции. На практике наиболее часто выполняется неполное статическое уравновешивание кривошипно-ползунного механизма, при котором на кривошип устанавливается один противовес массой ТП на расстоянии LOC от оси О вращения (рис. Для выбора параметров противовеса воспользуемся методом замещающих точечных масс [1
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА
1.1 Структурный анализ механизма
1.2 Разметка механизма
1.3 Расчет скоростей методом планов
1.4 Расчет ускорений методом планов
2. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА
2.1 Силовой расчет структурной группы методом планов
2.2 Силовой расчет ведущего звена методом планов
2.3 Определение уравновешивающей силы методом «жесткого рычага» Н.Е. Жуковского
2.4 Статическое уравновешивание механизма
2.5 Схема нагружения кривошипа
Заключение
Список литературы
Вывод
Исходя из задания курсовой работы был проведен структурный анализ механизма по принципу Ассура. Определена его подвижность и составлена формула его строения.
Методом планов выполнен кинематический расчет механизма. Методом планов определены скорости звеньев и точек звеньев 12 положений механизма, расчет линейных и угловых ускорений произведен для двух положений рабочего хода (4 и 5), в которых сила полезного сопротивления больше 0.
В ходе выполнения силового расчета была построена диаграмма изменения силы полезного сопротивления, определены реакции в кинематических парах и уравновешивающий момент. Величина последнего определялась методом планов и методом рычага Н.Е. Жуковского. Расхождение результатов расчета составило 0,86% и 6,29% соответственно для 4 и 5 положений.
Был построен кривошипно-ползунковой механизм, при котором на кривошип устанавливается противовес массой , в ходе построения плана сил, графически была получена реакция , которая после установки противовеса уменьшилась на 8,12% для 4-го положения и на 8,33 % для 5-го положения.
Список литературы
1. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. - М.: Наука, 1975.- 640 с.
2. Рязанцева И.Л. Теория механизмов и машин в вопросах и ответах / И.Л. Рязанцева - Омск: Изд-во ОМГТУ, 2013. - 130с.
3. Силовой расчет механизмов: Учебное пособие. Под ред. Н.В. Фролова. Изд-во МВГТУ, 1991. -78с: ил.