Динамический анализ механизма и расчет маховика

1. Определяем приведенные к кривошипу моменты от сил движущихся F_д или сил сопротивления F_с для 12-ти положений механизма, строим график зависимости момента движущихся сил или сил сопротивления от угла поворота кривошипа.

 

В курсовом проекте используется первая часть формулы

где F – значение сил, согласно рабочей характеристике или индикаторной диаграмме.

Таблица 1. Исходные данные механизма

№	Fnc, Fд, [кг]	Vs3, [мc^-1]		w1, [c^-1]	Mn, [H*м]

 

Отрезок характеризует М_n на графике изменения приведенного момента по углу поворота кривошипа.

, [^H*м/_мм] где µ_М – масштабный коэффициент приведенного момента;

 

Таблица 2. Приведенные моменты

Отрезок на графике	Мn расчетный, [ H*м]	• Мn в масштабе, [мм]
0-0
1-1
2-2
3-3
4-4
5-5
6-6
7-7
8-8
9-9
10-10
11-11
12-12

 

2. Определяем работу сил сопротивления или сил движущих путем интегрирования графика приведенного момента

и строим график зависимости и

, [^рад/_мм] где l –длина на графике, характеризующая полный оборот кривошипа.

График строится в масштабе µ_A и µ_j: , Отрезок характеризует А_n на графике изменения приведенного момента по углу поворота кривошипа.

µ_j – масштабный коэффициент угла поворота кривошипа

µ_A– масштабный коэффициент работы сил сопротивления или сил движущих

3. Построим график изменения зависимости приращения кинетической энергии машины от угла поворота кривошипа ÑТ=f(j). Избыточная работа равна разности работ движущих сил и сил сопротивления, а также равна приращению кинетической энергии машины ÑТ.

ÑТ=A_д-А_пс=А_изб

Таблица 3. Приращение кинетической энергии машины

№ №	Ад	Апс	ÑТ

 

4. Строим график кинетической энергии звеньев. График строится, определив кинетическую энергию в 12 положениях всего механизма.

кинематическая энергия звеньев.

Звено совершает вращательное движение:

Дж

 

Звено завершает плоскопараллельное движение:

, Дж

Звено движется поступательно:

, Дж

4.1 Кинетическая энергия Т₁ для всех в 12 положений одинакова, т.к. J₀=const, ω₁=const

Таблица 4. Кинетическая энергия звена 2

№	Js2, [кг мс^2]	w2, [с^-1]	m2,[кг]	Vs2,[ мc^-^1]	T2, [Дж]

 

Таблица 5. Кинетическая энергия звена 3

№	m3,[кг]	Vs3, [мс-^1]	Тз, [Дж]

 

 

Таблица 6. Суммарная кинетическая энергия звеньев

№	T1, [Дж]	Т2, [Дж]	Тз, [Дж]	Т3B, [Дж]	Т3B в mT [мм]

 

5. Для определения кинетической энергии маховика вычитаем из ординат графика приращения кинетической энергии (DТ=f(j)) соответствующие ординаты графика кинетической энергии звеньев (Т_зв=f(j)).

и построим кривую изменения кинетической энергии маховика от угла поворота кривошипа M=f(j) (метод Мерцалова)

6. По методу Виттенбауэра вычисляем и строим графики в следующей последовательности:

Построим график изменения приведенных моментов инерции звеньев. Значения приведенных моментов вычисляется по формуле , , ,

Построим совмещенный график - диаграмму энергомас.

Таблица 7. Кинетическая энергия машины ÑТ, звеньев Т_3B, и маховика T_max в масштабе µ_T

№	ÑТ, [мм]	Т3B в mT [мм]	Tmax, [мм]

По построенной кривой определяем момент инерции моховика

, [кг*м²]

А и В - экспериментальные значения графика

m_T – масштабный коэффициент кинетической энергии, Дж/мм

d - коэффициент неравномерности хода машины

w₁ - угловая скорость кривошипа

7. Определение основных размеров маховика

, , ,

,

Выбираем материал маховика

Маховый момент

где G - вес маховика; D - средний диаметр обода маховика; g - ускорение силы тяжести; J_m -момент инерции маховика.

Задаваясь диаметром маховика D, [ м]

, [H]

Найдем основные размеры маховика:

, [м]

, [м]

, [м]

, [м]

, [м]

, [м]

Выполним эскиз маховика в масштабе

,

где D мм – диаметр маховика на чертеже.

 

Профилирование кулачка

При конструировании машин приходится подбирать тип механизма или теорию механизмов, включаемых в состав машины, исходя из тех процессов, которые должны быть воспроизведены в машине во время работы. В тех случаях, когда перемещение, а, следовательно, скорость и ускорение ведомого звена должны измениться по заранее заданному закону, и особенно в тех случаях, когда ведомое звено должно временно остановится при непрерывном движении ведущего звена, наиболее просто вопрос решается применением кулачковых механизмов.

В задании на курсовой проект задаётся:

1. Закон движения ведомого звена - _____________________

2. Допускаемый угол давления - _________________________

3. Максимальный ход ведомого звена - ___________________

4. Фазовые углы в градусах -____________________________

__________________________________

Проектирование сводится к определению основных размеров кулачкового механизма и профилированию кулачка.

При рассмотрении законов движения вместо скорости и ускорения можно использовать пропорциональными им величинами первой и второй производной перемещения толкателя по углу поворота кулачка.