Разработка проекта механизма для раскрытия панели солнечной батареи искусственного спутника. Анализ и определение геометрических параметров проектируемого рычажного механизма. Выбор динамической модели батареи и определение энергетических характеристик.
Аннотация к работе
Под рычажными механизмами понимаются механизмы, звенья которых в подвижных соединениях (кинематических парах - КП) соприкасаются по поверхностям. Проектирование рычажного механизма (или проектирование кинематической схемы) заключается в выборе структурной схемы и линейных размеров механизма. Рычажные механизмы нашли широкое применение в самых различных областях современной техники и промышленности.1.Спроектировать и исследовать механизм раскрытия панели солнечной батареи искусственного спутника при следующих данных (см. рис. 1.1 и 1.2): Угол поворота панелей ? = 60°; 1.1 Общий вид механизма в среднем положении Угол g определить из условия, что в среднем положении механизма линии звеньев OA и AB взаимно перпендикулярны. Выполнить синтез планетарного механизма, обеспечивающего передаточное отношение U= 7, и число сателлитов k=3.Рассматриваемый рычажный механизм образован присоединением к основному механизму первого класса (рис. 2.1), включающему звенья 1 и 0, структурной группы (рис. Ниже рассмотрены характеристики КП, т.е. определены их вид, класс, характер движения и замыкания. (0-1) - НКП, 5 класса, вращат-е движение, геометрическое замыкание; Для определения степени подвижности исследуемого механизма используем формулу Чебышева: W = 3?(n-1) - 2?p5 - p4,(2.1) где n - количество звеньев в механизме; p5 - количество КП пятого класса; p4 - количество КП четвертого класса.В исследуемом механизме неизвестным является угол g между поводком ОА и стержнем ОС, на котором крепится солнечная батарея, и ход поршня S. Устанавливаем стержень ОС в среднем положении, т.е. 1.1), затем, зная, что в среднем положении шток, а соответственно и отрезок АВ, перпендикулярен поводку ОА, измеряем искомый угол g. Ход поршня S определяем как разность между начальным и конечным значениями длины отрезка АВ.Уравнения движения механизма с одной степенью свободы в интегральной форме записывается следующим образом: ,(4.1) где n - число подвижных звеньев; Для упрощения решения уравнения и исследования движения механизма при расчетах реального механизма его заменяют динамической моделью, представляющей собой двухзвенный одномассовый механизм, состоящий из стойки и подвижного звена. Будем использовать динамическую модель механизма, которая характеризуется приведенной массой мпр и приведенной силой Fпр. То есть в основу модели положено звено приведения ОА (звено 3), обладающее приведенной массой и совершающее вращательное движение под действием приложенной к нему приведенной силы. Общий вид формулы для приведенной силы в т.А имеет вид: ,(4.2) где Vr - относительная скорость т.А; VA - абсолютная скорость т.А; Fдв и Ftop - движущая и тормозящая силы, действующие на шток, которые определяются по графику рис.Определим скорости точки А в различных ее положениях: ,(5.1) построим график зависимости скорости т.А от ее перемещения. Результаты внесены в таблицу 1 приложения А. Время срабатывания механизма можно определить по формуле: (5.2)Эти силы используются при уточненнном изучении движения звеньев механизма, проведении расчетов на прочность, жесткость, износостойкость и вибростойкость. Для проведения силового расчета необходимо построить план ускорений для выбранного положения механизма (исследуем положение 2, представленное на рисунке 6.1). Из плана ускорений получили значения ускорений исследуемых звеньев механизма. Запишем общее выражение для силы инерции: ,(6.1) где mi - масса i - го звена механизма. 6.2 Структурная группа с приложенными внешней силой, инерционными силами и моментом, реакциями опорЗубчатые механизмы, имеющие зубчатые колеса с перемещающимися осями (сателлиты), называются планетарными. При кинематическом исследовании планетарных механизмов используется метод остановленного водила (метод Виллиса). Для проектирования механизма, обеспечивающего передаточное отношение U=7, выбираем схему, состоящую из двух последовательно соединенных планетарных авиационных редукторов схемы . Тогда передаточное отношение всего механизма будет равно произведению передаточных отношений отдельно взятых редукторов: Для выбранной схемы формулы, определяющие количество зубьев имеют вид: ,(8.1) Условие сложения обеспечивает свободный вход зубьев сателлитов во впадины между зубьями центральных колес: ,(8.7) где N - целое число; K-число сателлитов, При P = 56 и К=3, получим следующую компоновку планетарного механизма: Z1 = 24, Z3 = Z2 = 60, Z4 = 144.В приведенной работе произведен расчет механизма раскрытия солнечной батареи: - синтез и структурный анализ рычажного механизма; выбор динамической модели; установление истинного закона движения звена приведения;Сводные характеристики механизма в исследуемых положениях Положение Fдв, Н Ftop, Н S, м j1 j3 l1, м Fпр, Н МПРА, кг VA, м/с 1/VA,с/м WA,м/с2 t,с 6 0 36 0,124 343.9 287 0.344-30.2 10644.8 0.0079 126-0.0026 10 механизм панель солнце батарея спутник Кузьминов “Основы проектирования механизмов энергоустановок летательных аппаратов”. Алферов “Расчет геометрических параметров зубчатых передач”, учебное пособие.
План
Содержание
Введение
1. Постановка задания
2. Структурный анализ рычажного механизма
3. Определение геометрических параметров механизма
4. Выбор динамической модели механизма и определение ее энергетических и массовых характеристик в различных положениях
5. Установление истинного закона движения звена приведения. Определение времени срабатывания механизма. Определение ускорений звена приведения
6. Силовой расчет рычажного механизма
7. Синтез и анализ планетарного механизма
Заключение
Приложение А Перечень использованной литературы
Введение
Под рычажными механизмами понимаются механизмы, звенья которых в подвижных соединениях (кинематических парах - КП) соприкасаются по поверхностям. Проектирование рычажного механизма (или проектирование кинематической схемы) заключается в выборе структурной схемы и линейных размеров механизма. Получаемый механизм должен удовлетворять многим требованиям, многие из которых могут быть противоречивыми.
Рычажные механизмы нашли широкое применение в самых различных областях современной техники и промышленности. Они, в основном, входят в состав всевозможных роботов и манипуляторов, выполняющих множество разнообразных функций. Последние используются на заводах, орбитальных станциях, для выведения космических объектов на орбиту из грузового отсека космического корабля, для решения задач исследования планет. В авиации рычажные механизмы применяются в насосах, для выпуска шасси, в механизмах изменения стреловидности крыла. В космосе - для раскрытия солнечных батарей.
Из различных типов рычажных механизмов в современной авиационной и космической технике наиболее распространены четырехзвенные рычажные механизмы. В данной работе проектируется кривошипно-коромысленный механизм, который применяется для раскрытия панелей солнечных батарей космического летательного аппарата.
Для проведения расчетов применялся математический пакет MATHCAD 2000, все чертежи выполнены в графическом редакторе AUTOCAD 2000.
Вывод
В приведенной работе произведен расчет механизма раскрытия солнечной батареи: - синтез и структурный анализ рычажного механизма;
- выбор динамической модели;
- установление истинного закона движения звена приведения;
- определение ускорений звена приведения;
- определение времени срабатывания механизма;
- построение плана ускорений в положении 2;
- проведение силового расчета;
- расчет и вычерчивания эвольвентного зацепления зубьев колес: Z1 = 18 и Z2 = 36.
- В результате синтеза планетарного механизма схемы получили h = 0.952.