close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Kursach(9)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский технологический университет
"МИСиС"
Новотроицкий филиал
Кафедра ОМП
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине: "Теория машин и механизмов"
на тему: "Проектирование механизмов по заданным схемам"
Выполнил студент: Колесников Р.А.
Группы: ММиО-11-24
Проверил: Гавриш П.В.
Новотроицк 2013 г.
Оглавление
Задание3
Введение5
1 Структурный анализ механизма6
2 Кинематический анализ механизма8
2.1 Построение планов положений исследуемого механизма8
3 Построение планов скоростей и ускорений11
3.1 Построение планов скоростей и определение действительных значений скоростей точек11
3.2 Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев16
4 Расчет кулачкового механизма21
Список литературы26
Задание
Таблица 10 вариант 2.
Введение
Одной из ведущих отраслей техники является машиностроение. По уровню развития машиностроения судят о развитии производительных сил в целом. Прогресс машиностроения в свою очередь определяется созданием новых высокопроизводительных и надежных машин. Решение этой важнейшей проблемы основывается на комплексном использовании результатов многих дисциплин и в первую очередь, теории механизмов и машин.
Теория механизмов и машин - наука об общих методах исследования свойств механизмов и машин и проектировании их схем.
Качество создаваемых машин и механизмов в значительной мере определяется полной разработкой и методов использования ТММ. Чем более полно будут учтены при построении механизмов и машин критерии производительности, надежности, точности и экономичности, тем совершеннее будут получаемые конструкции.
В данном курсовом проекте требуется произвести кинематический расчет механизма комбайна.
Кинематический анализ любого механизма состоит в определении:
- крайних положений механизма;
- положений звеньев, включая и определение траекторий точек;
- определение скоростей и ускорений характерных точек звеньев.
Кинематический анализ механизмов проводят аналитическими и графическими методами. В курсовом проекте (работе) по ТММ расчеты выполняют обоими методами параллельно.
На первом этапе исследования закон движения начального звена механизма не известен. Он определится только после анализа динамики механизма. Поэтому при предварительном кинематическом анализе механизма вместо скоростей и ускорений точек звеньев определяют их аналоги, которые не зависят от времени, а являются функциями обобщенной координаты. Для нахождения аналогов скоростей и ускорений, необходимо найти крайние положения механизма и решить задачу о положениях отдельных точек и звеньев механизма.
1 Структурный анализ механизма
Механизм - это система тел, предназначенных для преобразования одного или нескольких твердых тел в требуемое движение других тел.
Твердое тело, входящее в состав механизма называется звеном механизма. Звенья бывают подвижные и неподвижные. Неподвижные это те звенья, относительно которых ведется изучение движения других звеньев, эти звенья называются стойками. Из подвижных звеньев выделяют выходные и входные.
Выходное звено - называется звено, которому сообщается движение преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев.
Выходным звеном называется звено, совершающее движение для которого предназначен механизм. Остальные звенья называются соединительными или промежуточными.
Движущим (ведущим) называют звено, для которого элементарная работа внешних сил приложенных к нему является положительной. Ведомым называется звено, для которого элементарная работа внешних сил приложенных к нему является отрицательной или равна нулю.
Подвижное соединение двух звеньев называется кинематической парой. По числу наложенных связей они подразделяются на пары с 1 по 5 класса.
Основные виды звеньев механизма
Таблица 1
№ п/пНомер звенаУсловное обозначениеНазваниеДвижение1
0
Стойка
Отсутствует
21,3Кривошип
Вращательное32
Шатун
Сложное44
Коромысло
Качательное
55
Ползун
Возвратно-поступательное
2 Кинематический анализ механизма
Таблица 2
Исходные данные
O1A,
мO2C,
мAB,
мBD,
мAC,
мX1,
мX2,
мY1,
мY2,
мЧастота вращения
ω1 рад/с0,250,401,001,162,601,001,430,320,89147
2.1 Построение планов положений исследуемого механизма
Изображение кинематической схемы механизма в выбранном масштабе, соответствующее определенному положению начального звена, называется планом механизма.
План механизма должен быть построен в определенном чертежном масштабе. Под масштабом физической величины понимают отношение численного значения физической величины в свойственных ей единицах измерения к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину.
Масштаб длин для плана механизма есть отношение, какой-либо длины в метрах к отрезку, изображающему эту длину на чертеже в миллиметрах.
Изображение кинематической схемы механизма, соответствующее определенному положению начального звена или начальных звеньев для механизмов с несколькими степенями свободы, называется планом механизма.
Построение планов положения звеньев осуществляется следующим образом:
Выбираем место расположения стойки начального звена и, соблюдая принятые обозначения, вычерчиваем её.
Произвольно выбираем чертежный размер начального звена. Раствором циркуля, равным выбранному размеру, проводим тонкой линией траекторию движения начального звена (кривошипа). Принимаем отрезок, изображающий длину кривошипа O1A на чертеже равным 12,5 мм.
Для выполнения построения планов механизма выбираем масштабный коэффициент длин, определяемый по формуле:
(1)
где ᶩ OA действительная длина звена OA, м; OA - изображающий ее отрезок на чертеже, мм.
В соответствии с формулой
(2)
где AB и BD - чертежная длина звеньев AB, BD, мм; ᶩ AB и ᶩ BD - действительная длина звеньев AB, BD, м; μᶩ - масштабный коэффициент, м/мм.
Находим чертежные размеры всех остальных звеньев механизма и заносим полученные данные в табл. 3.
Чертежные размеры звеньев механизма
Таблица 3
O1A,
ммO2C,
ммAC,
ммBD,
мAB,
ммX1,
ммX2,
ммY1,
ммY2,
мм12,52013058505071,51644,5
Наносим на чертеж все кинематические пары, которыми механизм присоединяется к стойке.Тонкими линиями наносим все остальные известные (заданные) траектории движения звеньев и отдельных точек.
Откладываем на траектории движения начального звена углы начального и конечного положения кривошипа. Тонкой линией изображаем кривошип в этих положениях.
Начиная от начального положения, разбиваем траекторию движения обобщенной координаты на 12 равных участков. Тонкой линией прорисовываем кривошип и его кинематические пары во всех этих положениях.
С помощью циркуля, начиная от кривошипа, который находится в начальном положении, используя метод засечек, последовательно откладываем чертежные размеры звеньев механизма с учетом их траектории движения. Тонкими линиями прорисовываем звенья и кинематические пары. В результате получаем план положения механизма. Аналогично строим планы для других положений механизма.
Строим траектории промежуточных точек звеньев. Для этого находим и отмечаем на звеньях во всех положениях искомые точки, а затем соединяем их в порядке последовательности планов кривой. Полученные кривые и будут искомыми траекториями точек.
3 Построение планов скоростей и ускорений
Планом скоростей (ускорений) называют рисунок, на котором в масштабе изображены векторы, равные по модулю и направлению скоростям (ускорениям) различных точек звеньев механизма в данный момент времени. План скоростей (ускорений), построенный для исследуемого положения механизма - это совокупность нескольких планов скоростей (ускорений) отдельных точек звеньев, у которых полюса планов являются общей точкой - полюсом плана скоростей (ускорений) механизма.
3.1 Построение планов скоростей и определение действительных значений скоростей точек
Угловая скорость задана по условию ω1=147 с-1
Определяем линейную скорость точки А:
(3)
По условию (ω1=const, следовательно линейная скорость точки А при всех положениях будет одинаковой.)
Строим план скоростей для первого положения механизма. На листе чертежа произвольно выбираем полюс скоростей Pυ и из полюса проводим отрезок длиной 73,5 мм ⊥ звену ОА и его конец обозначаем буквой α. Вектор Pυα является графическим аналогом скорости точки А.
Назначаем масштабный коэффициент плана скоростей по формуле:
(4)
Определяем скорости точки С. Для определения скорости точки C составляем уравнение:
где VA - известно по направлению и значению; VCA - неизвестно по значению, но известно по направлению; VC - неизвестно по значению, но известно по направлению.
На плане скоростей из конца вектора VA (точки α) проводим прямую ⊥ звену АС.
Из полюса скоростей Pυ проводим прямую, ⊥ звену O2C. Точку их пересечения обозначаем буквой c. Вектор αc - графический аналог скорости VCA, а вектор Pυc - графический аналог скорости VC.
Находим действительные значения скоростей VCA и VC:
(5)
(6)
Определяем скорости точки B. Для этого находим вначале относительную скорость VBA, воспользовавшись теоремой подобия:
Отсюда: (7)
На плане скоростей из точки проводим отрезок ab, равный: (8)
Конец этого отрезка обозначаем буквой b.
ВекторPυb - графический аналог скорости VB; а вектор ab - графический аналог скорости VBA. Находим действительную скорость точки В:
(9)
Определяем скорости точки D. Для определения скоростей точки D составляем уравнение:
На плане скоростей из точки b проводим прямую, параллельную звену BD (т.к ползун 5 движется поступательно вдоль звена DB). Из полюса скоростей pV проводим прямую, ⊥ звену BD. На пересечении этих прямых обозначаем точку d. Вектор pvd - графический аналог скорости VD, а вектор bd - графический аналог скорости VDB.
Находим действительные значения VD и VDB:
(10)
(11)
Определяем скорости точек центров масс звеньев. По условию, центры масс (на схеме механизма обозначены как S2,S3), находятся посередине звеньев:
(12)
(13)
На плане скоростей откладываем отрезки aɑS2 и o2s3. Определяем скорость точки S2. Из полюса скоростей Pυ проведем прямую через середину отрезка ab и обозначим точку S2. Вектор Pυ S2 будет графическим аналогом скорости VS2.
Определяем действительное значение скорости VS2:
(14)
Определяем скорость точки S3. Скорость точки S3 будет находиться на середине отрезка Pυb. Обозначим точку S3. Вектор PυS3 будет графическим аналогом скорости VS3.
Определяем действительное значение скорости VS3:
(15)
Определяем угловые скорости звеньев механизма для данного положения.
Звено 1: по условию ω1=const, следовательно, у звена 1 угловая скорость во всех положениях будет постоянной: Звено 2: угловая скорость звена 2 определяется по формуле:
(16)
Звено 3: определяется по формуле:
(17)
Звено 4: (18)
Аналогично строятся планы скоростей и определяются скорости звеньев и точек для остальных положений механизма. Полученные значения заносим в таблицу 4.
Таблица 4
№VA, м/сVC, м/сVB, м/сVD, м/сVCA, м/сVBA, м/с136,7513,927,810,723,89,14236,7531,917,917,761,823,8336,7545,1531,3930,2851,6019,85436,7541,0237,5136,9117,366,70536,7531,6534,1232,8914,885,72636,7518,8726,6024,8534,0313,09№VDB, м/сVS2, м/сVS3, м/сω2, с-1ω3, с-1ω4, с-1125,925,16,959,1634,822,322,015,1215,9523,879,71,7238,2432,0822,5619,9112,97,1046,7037,9620,606,70102,65,7854,7533,7915,825,7079,104,1069,4023,749,3413,147,208,10
3.2 Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев
Определяем ускорения точек:
Точка А
Полное ускорение точки А можно записать в виде уравнения:
,
где: ; (19)
Для построения плана ускорений принимаем масштабный коэффициент:
(20)
Выбираем полюс ускорений и проводим из полюса прямую, параллельно звену O1A, равную по величине 100 мм и ставим точку .
Вектор будет графическим аналогом нормального ускорения точки А.
Точка С
Полное ускорение точки С можно записать в виде системы уравнений:
где - известно по значению и направлению; и - известные по значению и по направлению.
Нормальные ускорения вычисляются по формулам:
(21)
(22)
Отрезки, изображающие в мм векторы этих ускорений, равны:
(23)
(24)
Вектор направлен вдоль линии СА от точки С к точки А - центру относительного вращения звена 2, а вектор - по линии СО2 к центру О2.
Через точки n1 и n2 плана ускорений проводим направление векторов касательных ускорений, пересечение которых определяет точку c - конец вектора искомого ускорения - . Соединяем точку c с полюсом и получаем вектор - графический аналог ускорения .
Определяем действительную величину ускорения по формуле:
(25)
Соединив точки и c получаем вектор полного ускорения точки С при вращении звена СА относительно точки А т.е ускорение .
Находим действительную величину ускорения :
(26)
Конец вектора ускорения точки В находим по правилу подобия:
;
(27)
Откладываем на отрезке отрезок и соединяем точку b с полюсом , отрезок - графический аналог ускорения точки В.
Определяем действительную величину ускорения :
(28)
Находим ускорение точки D. Для определения ускорений точки D составляем систему уравнений:
Ускорение по принадлежности к звену 4 известно по значению. Ускорение известно по величине и направлению. Вектор ускорения параллелен звену DB и направлен вдоль звена DB от точки D к точке B, а его величина равна:
(29)
Ускорение направлено ⊥ звену DB. Ускорения и . Ускорение направлено вдоль звена DB и проходит через опору 5. Через точку B проводим прямую параллельно звену DB и откладываем на ней вектор равный:
(30)
Через точку проводим прямую ⊥ звену DB. Через точку 5, совпадающую с полюсом , проводим через полюс прямую параллельно звену DB. Пересечение этих прямых дает точку D. Вектор является графическим аналогом ускорения .
Находим действительную величину ускорения :
(31)
Определяем ускорения точек центров масс звеньев.
Проводим прямую из полюса через середину отрезка и ставим точку . Вектор - графический аналог ускорения точки . Находим середину отрезка и обозначаем ее точкой . Вектор - графический аналог ускорения .
Находим действительные значения ускорений точек и :
(32)
(33)
Аналогично находим ускорения точек и звеньев механизма в других положениях, и полученные результаты заносим в таблицу 5.
Таблица 5
Ускорения точек и звеньев механизмов
№15402,25217,2483,03576,864440,42310,6525402,651472,72540,43,436763,39285,035402,651029,65098,658,532992,05245,345402,65116,74210,738,751496,44766,755402,6585,202504,319,503288,44098,065402,65445,4889,7076,185390,05915,275402,65535,513,46286,35073,64861,885402,65338,6586,0613,64746,24653,395402,65156,632102,5497,64483,73746,8105402,6562,433396,66,424753,83716,6115402,6583,83376,451,454842,33975,9125402,650,303270,3115,204692,24121,7
4 Расчет кулачкового механизма
Таблица 6
Исходные данные
Длина коромысла кулачкового механизмаУгловой ход коромыслаФазовые углы поворота кулачкаДопускаемый угол давленияL, ммφmaxφпφ0φввυдоп65
Рис. 1. Кулачковый механизм
Рис. 2. График ускорения коромысла кулачкового механизма
Углы поворота кулачка, соответствующие подъему и опусканию коромысла, делим на 8 равных частей. Рассчитываем значения ; ; .
При (34)
(35)
(36)
Рассчитываем значения , , для остальных углов поворота кулачка и заносим их в табл. 7.
Таблица 7
Параметры кулачкового механизма
Список литературы
Артоболевский И. И. Теория механизмов и маши. М.: Наука, 1989. -640с.
Левитский Н. И., Левитская О. И. Курс теории механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1978. -169 с. Теория механизмов и машин./Фролов К.В., Попов С.А., Мусатов А.К. и др. М.: Высшая школа, 1987. -496 с.
Синтез механизмов с низшими кинематическими парами. Методические указания по курсовому проектированию для студентов машиностроительных специальностей дневного обучения. - Тула, 1990. -38 с.
Кореняко А.С. и др. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Киев: Высшая школа, 1970. -332 с.
Попов С.А. и др. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. - М: Высшая школа 1998. -351 с.
2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
39
Размер файла
2 575 Кб
Теги
kursach
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа