Диаграммы изменения внешней силы Q

Структурный анализ. 7

1.1. Определение степени подвижности механизма по формуле Чебышева………....….7

1.2. Определение класса и порядка структурных групп Ассура данного механизма….8

1.3. Кинематический анализ………………………………......……………………………….9

1. 4. Построение планов скоростей …………………...……………………..………………11

1.5. Определение угловых скоростей звеньев …………………………………….…….....14

2.Силовой расчет механизма. 14

2.1. Определение уравновешивающей силы …………………………….…………….18

2.2. Построение планов скоростей ………………………………….……………………….18

2.3. Определение уравновешивающей силы с учетом сил инерции……………..…20

2.4. Определение средней мощности двигателя……………….…………………………..22

3.Расчёт маховика по диаграмме энерго - масс. 22

3.1. Построение графика избыточных работ……………………………………....……….23

3.2. Построение диаграммы энерго-масс……………………………….…………………..24

3.3. Определение геометрических размеров маховика и его веса…………………..…...26

4.Определение реакций в кинематических парах методом построения планов сил. 27

4.1. Определение уравновешивающего момента…………..………………………………31

Заключение………………………………………………………………………………………..33

Список литературы. 324

 

 

 

Введение.

 

В развитии промышленности происходят глубокие качественные изменения,основанные на техническом перевооружении всех отраслей материального производства. Применяют новейшие машины,отличающиеся высокими скоростями движения рабочих органов, отмечается непрерывное увеличение мощности отдельных агрегатов.

Каждая вновь выпускаемая машина должна быть более экономичной, производительной и надёжной в эксплуатации, более простой в уходе и дешёвой в изготовлении,чем машины подобного типа,выпускаемые ранее.

Технический прогресс, осуществляемый в более больших масштабах во всех отраслях народного хозяйства нашей страны, придаёт курсу “Теория машин и механизмов” в технических ВУЗах особое значение,независимо от избранной специальности. Содержание раздела является фундаментом для современного машиностроения,так как успешное проектирование машин основывается на решении задач,требующих применения знаний машин и механизмов.

 

 

 

 

Задание к курсовому проекту.

Схема механизма

 

Диаграммы изменения внешней силы Q

 

Таблица исходных данных:

 

Таблица 1.1

Вариант

Исходные данные для кинематического анализа и динамического силового расчета механизма

Координаты, мм

Размеры звеньев, мм

Частота вращения O1A, n, об/мин

Масса звеньев, кг

Qmax

Коэффициент неравномерности, [δ]

x

y

O1A

АВ

O2В

O2C

CD

m1

m2

m3

m4

m5

m6

1/20

Структурный анализ

Определение степени подвижности механизма по формуле Чебышева П.Л.

Степень подвижности механизма определяется по формуле

W=3(n-1)-2 - , где

n-число всех звеньев, включая неподвижное звено;

-число кинематических пар 5-го класса:

-число кинематических пар 4-го класса.

 

Для исследуемого механизма:

n=6; =0; = 6-1 = 7

6-2

6-5

1-2

2-3

3-4

4-5

 

Степень подвижности:

W=3∙(6-1)-2∙7-0=15-14=1

 

Кинематический анализ.

Для кинематического исследования механизмов существуют методы:

Ø Аналитический

Ø Графоаналитический

Ø Экспериментальный

 

Мы будем использовать графоаналитический. Основным методом графического исследования является построение:

- Планов положений механизма;

- Планов скоростей;

- Планов скоростей механизма.

 

Для определения положений всех звеньев механизма в различные моменты времени внутри цикла движения механизма строится план положений ведущего звена. Он строится для 12-ти положений ведущего звена.

Для характерных положений механизма строятся планы скоростей и ускорений. Построение плана скоростей основано на теореме о скоростях точек плоской фигуры: скорость любой точки определяется как скорость этой точки в поступательном движении вместе с полюсом и в относительном движении относительно этого полюса.

Построение планов ускорений основывается на теореме об ускорениях точек плоской фигуры: ускорение любой точки подвижного звена механизма определяется как ускорение той точки в поступательном движении вместе с полюсом и в относительном движении (вращательном) относительно этого полюса.

 

1.4.Построение планов скоростей.

 

Планом скоростей называется векторное изображение всех скоростей точек механизма в данном положении в определенном масштабе.

Целью построения плана скоростей является определение величины направления скоростей различный точек звеньев механизма в данном ею положению.

В основу метода построений плана скоростей положены теоремы механики о сложном движении твердого тела. В механики всякое мгновенное абсолютное движение плоского тела рассматривается как совокупность поступательного движения тела вместе с любой точкой, взятой за полюс, и вращательного движения вокруг этого полюса.

 

Рассмотрим порядок построения планов скоростей на примере 2-го положения механизма.

 

Нам известна угловая скорость ведущего звена ( =const):

 

= = =4.19

1)Линейная скорость точки А:

= ∙ =4.19 ∙0.2= 0.84

2)Вычислим масштаб плана скоростей:

= = =0.02

 

Где -длина вектора скорости на плане скоростей(мм).

2)Линейная скорость:

= +

= + , где

 

- скорость точки В

- скорость точки В относительно точки А

- скорость точки В относительно

= ∙ 43∙0.01=0.43 (м/с)

 

3)Линейная скорость точки С:

= +

- скорость точки С относительно точки В

 

= ∙ 30∙0.02=0.6 (м/с)

 

Силовой расчет механизма.

2.1.Определение уравновешивающей силы

В результате динамических исследований определяют силы() и момент сил() действующие на звенья механизма.

На первом этапе строится план нагрузок механизма без учёта инерциальных нагрузок. Для этого к кинематической схеме механизма в соответствующие токи прикладываем направление всех действующих нагрузок.

1) Определяем без учёта инерциальных нагрузок методом рычага Жуковского. Определение основано на теореме Жуковского. Определение: если к построенному плану скоростей механизма в соответствующие точки приложить направление действующих нагрузок и повернуть их одновременно в любую сторону на 90 ̊,то он превратится в статически определимую систему при одном неизвестном - уравновешивающей силы, которая определяется с помощью одного уравнения статики.

Подсчитаем силы тяжести для каждого звена по формуле: = ∙g,

Где g – ускорение свободного падения, g=9,81

 

= ∙g=20∙9.81=196.5 Н

= ∙g=30∙9.81=294,3 Н

= ∙g=40∙9.81=392.4 Н

= ∙g=55∙9.81=539.6 Н

= ∙g=45∙9.81=441.45 Н

 

Высчитаем уравновешивающую силу для каждого положения:

Нулевое положение: Q=0 H

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ =0

= =0

= = 468.9 Н

Первое положение: Q=2000 H

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ Q =0

= =0 = = 643.41Н

Пятое положение: Q=8000 H (без учета сил инерции)

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ Q =0

= =0

= = 855.98 Н

Шестое положение: Q=2000 H

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ Q =0

= 0

= = 319.06 Н

Седьмое положение: Q=2000 H

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ Q =0 = =0

= = 311.4 Н

Одинадцатое положение: Q=2000 H

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ Q =0

= 0

= = 646.74 Н

 

С учетом сил инерции.

После построения плана ускорений находим силы инерции и моменты сил инерции. Моменты сил инерции определяют только для тех тел, которые совершают вращательное или плоское поступательное движение с угловыми ускорениями.

Из плана ускорений определим ускорения центров тяжести звеньев:

=1.8м/c²

=2.7 м/c²

=1.75 м/c²

=3 м/c²

=1.3 м/c²

 

Вычислим силы инерции по формуле: = - ∙ где знак «-» показывает, что сила инерции направлена в противоположную сторону ускорению, - масса i-го звена, - ускорение центра тяжести i-го звена.

= ∙ = 20*1.8= 36 H

= ∙ = 30*2.7= 81 H

= ∙ = 40*1.75= 70 H

= ∙ = 55*3= 165 H

= ∙ = 45*1.3= 58.5 H

 

 

Вычислим моменты сил инерций.

= - ∙ ,где - момент инерции i-го звена, - угловое ускорение i-го звена.

= = ∙ , следовательно

= - ∙ ∙

Знак «-» показывает, что момент инерции направлен в противоположную сторону .

 

= ∙ ∙ =0

= ∙ ∙ =1.04 30 (0.29 0.48)²=0.605 H*м

= ∙ ∙ =3.3 40 (0.29 0.57)²=3. 607 Н*м

= ∙ ∙ =1.6 50 (0.29 1)²=7.401 Н*м

Звенья 4-5

 

Для определения реакции составим уравнение моментов относительно точки В:

Отсюда найдем :

= 8577 Н

= = -8577 Н

 

Далее строим план сил, для нахождения реакции исходя из условия:

 

Вычислительный масштаб равен:

= 80 Н/мм

Величина реакции = =133 80= 10640 Н

= = -10640 Н

 

Реакцию найдем на плане сил из условия:

Величина реакции = =141 80= 11280 Н

= = -11280 Н

 

Звенья 2-3

 

Определяем реакцию из уравнения моментов относительно точки В для 2-го звена:

Отсюда найдем :

=110.2 Н

Определяем реакцию из уравнения моментов относительно точки В для 3-го звена:

Отсюда найдем :

=- 3148.8 Н

 

Далее строим план сил, для нахождения реакции и исходя из условия:

 

Вычислительный масштаб равен:

= 15.744 Н/мм

При построении плана сил для и нам известны только линии их действия, пересечение которых даст нам возможность определить их величину.

Складывая геометрически , получим , складывая , получим . Их величины соответственно равны:

 

= =192 15.744= 3022,8Н

= = -3022.8 Н

 

= =3 15.744= 47,232 Н

= = -47,232 Н

 

Реакцию найдем на плане сил из условия:

Величина реакции = =192 15,744= 3038.6 Н

= = -3038.6Н

 

Звенья 1-6

 

Вычислительный масштаб равен:

= 15.7 Н/мм

На основании векторного уравнения строим план сил и находим реакцию .

= =223 20= 3022,8Н

= = -3022,8 Н

Таким образом все найденные реакции в кинематических парах сведем в таблицу 4.1

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте был рассмотрен ШРМ.(шарнирно-рычажный механизм).

В первой части работы был проведен структурный и кинематический анализ механизма(построены планы механизма, планы скоростей, определены угловые скорости звеньев, планы ускорений, определены угловые ускорения звеньев). В результате была определена потребляемая мощность двигателя и по каталогу выбрали двигатель, обеспечивающий работу данного механизма.

Далее для заданной степени неравномерности хода механизма был произведен расчет махового колеса, в результате которого были определены габариты и масса махового колеса.

В третьей части курсовой работы был представлен расчет реакций в кинематических парах механизма, по результатам которого мы убедились в правильности расчета уравновешивающего момента с учетом инерционных нагрузок.

 

Курсовой проект выполнил:

студент группы ПТМ-911

Тараканов Д.Е.

Дата выполнения 22.12.2011 г.

 

Список литературы.

1. Княжкин В. И., Ромадин И. С., Данилов А. К. Кинематический анализ и силовой расчет механизма.

2. Батурин А. Т. Детали машин. Ленинград 1957.

 

Структурный анализ. 7

1.1. Определение степени подвижности механизма по формуле Чебышева………....….7

1.2. Определение класса и порядка структурных групп Ассура данного механизма….8

1.3. Кинематический анализ………………………………......……………………………….9

1. 4. Построение планов скоростей …………………...……………………..………………11

1.5. Определение угловых скоростей звеньев …………………………………….…….....14

2.Силовой расчет механизма. 14

2.1. Определение уравновешивающей силы …………………………….…………….18

2.2. Построение планов скоростей ………………………………….……………………….18

2.3. Определение уравновешивающей силы с учетом сил инерции……………..…20

2.4. Определение средней мощности двигателя……………….…………………………..22

3.Расчёт маховика по диаграмме энерго - масс. 22

3.1. Построение графика избыточных работ……………………………………....……….23

3.2. Построение диаграммы энерго-масс……………………………….…………………..24

3.3. Определение геометрических размеров маховика и его веса…………………..…...26

4.Определение реакций в кинематических парах методом построения планов сил. 27

4.1. Определение уравновешивающего момента…………..………………………………31

Заключение………………………………………………………………………………………..33

Список литературы. 324

 

 

 

Введение.

 

В развитии промышленности происходят глубокие качественные изменения,основанные на техническом перевооружении всех отраслей материального производства. Применяют новейшие машины,отличающиеся высокими скоростями движения рабочих органов, отмечается непрерывное увеличение мощности отдельных агрегатов.

Каждая вновь выпускаемая машина должна быть более экономичной, производительной и надёжной в эксплуатации, более простой в уходе и дешёвой в изготовлении,чем машины подобного типа,выпускаемые ранее.

Технический прогресс, осуществляемый в более больших масштабах во всех отраслях народного хозяйства нашей страны, придаёт курсу “Теория машин и механизмов” в технических ВУЗах особое значение,независимо от избранной специальности. Содержание раздела является фундаментом для современного машиностроения,так как успешное проектирование машин основывается на решении задач,требующих применения знаний машин и механизмов.

 

 

 

 

Задание к курсовому проекту.

Схема механизма

 

Диаграммы изменения внешней силы Q

 

Таблица исходных данных:

 

Таблица 1.1

Вариант

Исходные данные для кинематического анализа и динамического силового расчета механизма

Координаты, мм

Размеры звеньев, мм

Частота вращения O1A, n, об/мин

Масса звеньев, кг

Qmax

Коэффициент неравномерности, [δ]

x

y

O1A

АВ

O2В

O2C

CD

m1

m2

m3

m4

m5

m6

1/20

Структурный анализ