close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

6-8

код для вставкиСкачать
 Ульяновский Государственный Технический
Университет
Кафедра "Основы проектирования машин
и автомобилестроение"
Расчётно-пояснительная записка
к курсовому проекту по ТММ
Студент группы АХду-11________________Чехонин А.А.
Консультант_______________________ Недоводеев В. Я.
Ульяновск 2005г
Задание на курсовую работу
"По теории механизмов и машин"
Студенту гр. АХду-11 Чехонину Андрею Александровичу_____________
Исследование рычажного и зубчатого механизмов.
Содержание графической части (формат А1).
1лист. Кинематический и силовой анализ рычажного механизма (план скоростей, план ускорений, план сил).
2лист. Синтез зубчатого механизма (эвольвентное зубчатое зацепление, кинематический анализ планетарного механизма).
Содержание пояснительной записки:
1. Титульный лист, задание на курсовую работу. Оглавление.
2. Схемы механизмов, структура и исходные данные для проектирования.
3. Кинематический анализ рычажного механизма.
4. Силовой анализ рычажного механизма.
5. Синтез зубчатого механизма.
6. Построение эвольвенты.
7. Список использованной литературы.
Дата выдачи задания 24.02.05__________________
Срок исполнения 27.05.05__________________
Руководитель Недоводеев В.Я.___________
СОДЕРЖАНИЕ
1. Техническое задание для курсового проекта ..................................... 4
2. Схемы механизмов, структура и исходные
данные для проектирования ..........................................................4
2.1. Исходные данные для расчёта рычажного механизма ............................5
2.2. Структурный анализ рычажного механизма ........................................6
3. Кинематический анализ рычажного механизма ....................................8
3.1. Кинематические диаграммы движения ползуна ....................................8
3.2. Планы скоростей ......................................................................8
3.3. Планы ускорений ......................................................................9
4. Силовой анализ рычажного механизма .............................................11 4.1 Рычаг Жуковского....................................................................12
5. Синтез зубчатого механизма ..............................................................13
5.1. Исходные данные для расчёта эпициклического механизма...............13
5.2. Геометрический синтез планетарного механизма..............................13
5.3. Графический метод кинематического анализа механизма...................16 5.4. Расчет параметров корригированных зубчатых колес........................16
6. Построение эвольвенты...................................................................................19
7. Список использованной литературы...............................................20
1. Техническое задание для курсового проекта
Данный курсовой проект заключается в исследовании и проектировании рычажного и зубчатого механизмов.
Исследование рычажного механизма заключается в расчёте кинематических диаграмм, построений планов скоростей и ускорений для крайнего и рабочего положений, а также расчёте входного звена и структурной группы Ассура в этих положениях.
Расчёт зубчатого механизма начинается с проектирования планетарного механизма, составляющего часть зубчатого. Проектирование планетарного механизма заключается в определении числа зубьев зубчатых колёс, входящих в его состав. Расчёт зубчатого механизма заключается в построении картины скоростей и плана частот вращения соответствующих точек зубчатых колёс механизма.
Кулачковый механизм в данном курсовом проекте не рассматривается. Рис.1. Блок-схема проектируемого механизма
2. Схемы механизмов, структура и исходные данные для проектирования
2.1. Исходные данные для расчёта рычажного механизма
Механизм состоит (рис.2.1) из кривошипно-ползунного механизма, ползун которого является поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение в цилиндре с автоматическими клапанами.
Рис. 2. Схема одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания
(1-кривошип, 2,4-шатун, 3,5-ползун, 6-стойка).
Исходные данные для проектирования рычажного механизма
Таблица 1.
Размеры звеньев рычажного механизма
lAS2=lCS4=lAB/3lOА=lOCм0,06lAB=lCD"0,22Частота вращения коленчатого валаn1=nДВоб/мин4100Массы звеньевm2=m4кг0,38m3=m5"0,40Моменты инерции звеньевJS1кг·м20,009JS2=JS4"0,003Давление в цилиндреPMAXМПа2,6Диаметр цилиндраdм0,08Положение кривошипа при силовом расчетеφ1град120
2.2. Структурный анализ рычажного механизма
Задача кинематического исследования механизма состоит в том, чтобы найти соответствие между положениями выходных и входных звеньев, т.е. в том, чтобы выразить координаты выходных звеньев через координаты входных, которые удобно принять за обобщённые.
Звенья рычажного механизма.
Таблица 2.
Кинематические пары. Звенья рычажного механизма.
Таблица 3.
W=3*n-2*p5-p4 - Формула Чебышева,
где:
W - число степеней подвижности механизма,
n - число подвижных звеньев,
p5 - число низших пар,
p4 - число высших пар.
W=3*5-2*7-0=1.
Звено 1 примем за входное. Разделим кинематическую схему механизма на начальное звено (Рис. 3. (а)) и структурные группы (Рис. 3. (б)).
Рис.3. а)Механизм 1-го класса, б)Группы Ассура 2-го класса, 2-го порядка
Формула строения механизма.
2 (2,3)1(0,1) 2 (4,5)
3. Кинематический анализ рычажного механизма
Рабочий ход механизма осуществляется тогда, когда кривошип совершает вращательное движение.
Данные, необходимые для расчёта кинематических диаграмм, планов скоростей, ускорений и силового расчёта:
n1=4100 об/мин;
1=*n1/30=3,14*4100/30492 рад/с.
3.1. Кинематические диаграммы движения ползуна
Диаграмму перемещений строим, замеряя соответствующие перемещения ползуна и откладывая их вдоль оси перемещений:
s=1.2*1*10-3=1.2*10-3 м/мм; =1.2*3,14/12042*10-2 рад/мм.
Для построения диаграммы скоростей используем метод графического дифференцирования (метод хорд). Диаграмма скоростей выполняется в масштабе v для того, чтобы привести в соответствие с истинными значениями. Рассчитаем масштабный коэффициент:
T=60/n1=60/41000,0128c; t=T/180=0,0128/120=85*10-2 с/мм;
v=s/(Hv*t)=0,00128/(40*85*10-2)0,05 м/с/мм.
Для построения диаграммы ускорений продифференцируем графически диаграмму перемещений. Диаграмма ускорений выполняется в масштабе a для того, чтобы привести с истинными значениями. Рассчитаем масштабный коэффициент:
a=v/(Hа*t)=0,05/(40*85*10-2)1.84 м/с2 /мм.
3.2. Планы скоростей
План скоростей строится для определения графическим методом скоростей характерных точек и звеньев механизма.
План скоростей выполняется в масштабе v для того, чтобы привести в соответствие с истинными значениями (v=параметр/отрезок).
VA=1*LOA=492*0,06=29.5(м/c),
VC=1*LOC=492*0,06=29.5(м/c).
Построение плана скоростей выполняем в соответствии с системой уравнений:
VB=VA+VBA(VBA AB)(VBx-x),
VD=VC+VDC(VDC CD)(VDx-x).
Вектор скорости для звена ОА (OC) направлен перпендикулярно этому звену и в направлении вращения. Произвольно на поле чертежа выбираем полюс, где сводим все неподвижные точки звеньев механизма и обозначаем его буквой р. Из точки р проводим вектор VA ( VC) по подсчитанным заранее направлению и величине. Для определения скорости точки В (D) проведём из р вертикаль, т.к. точка В (D) движется по вертикали (на чертеже). Из точки а (с) плана скоростей проводим направляющую вектора pb (рd). Таким образом, отрезок pb (pd) соответствует VB (VD) а отрезок ab (cd) - VAB (VCD).
Для определения характерных точек механизма (центра тяжести исполнительного органа и т.д.) при построении планов скоростей и ускорений воспользуемся принципом подобия:
AS2/AB=as2/ab => as2=cs4=AS2*ab/AB=ab/3=33/311(мм).
Масштабный коэффициент: v=VA/pa=29.5 /60=0,492(м/c/мм).
Рабочее положение: VB=VD=v*pb=0,492*60=29.2(м/с).
3.3. Планы ускорений
План ускорений строится для определения графическим методом ускорений характерных точек и звеньев механизма.
План ускорений строится в масштабе a для того, чтобы привести в соответствие с истинными значениями. Масштабный коэффициент находится аналогично плану скоростей.
Полное ускорение звеньев механизма складывается из нормальной и тангенсальной составляющей и находится по формуле:
Построение плана ускорений выполняем в соответствии с системой уравнений:
Тангенсальной составляющей для звена OA (OC) не будет, т.к. OA (OC) движется с постоянной угловой скоростью. Найдём нормальные составляющие по формуле: aA=aС=12 *LAO=4922 *0,06=14523(м/с2 ).
Произвольно на чертеже выбираем полюс, обозначаем его буквой и сводим туда все неподвижные точки звеньев механизма. Откладываем от этой точки параллельно звену OA (ОС) в направлении к центру вращения звена вектор аа (aс) в масштабе. Получаем точку а (с). Находим нормальную составляющую ускорения звена АВ (АС) по формуле: аВА=аDC=22 *LAB=1232 *0,22=3631 (м/с ),
где: 2=VBA/LBA=29.5/0,22=123 (с-1 ).
Из точки а (с) проведём вектор аВА (аDC) параллельно звену АВ (CD) в направлении точки А (C), из конца полученного вектора проводим аВА (аDC), т.к. мы не знаем величину этого вектора, проводим его перпендикулярно звену АВ (CD) и чертим направляющую ускорения точки В (D) до пересечения с направляющей вектора аВА (аDC). На пересечении этих линий будет расположена точка b (d). Соединим точку a (c) с точкой b (d), получим полное ускорение звена АВ (CD). Ускорения остальных точек найдём аналогично скоростям (для т. s2 воспользуемся формулой подобия аналогично скорости т. s: as2=AS2*ab/AB). Для определения углового ускорения 2-го звена (2=4) воспользуемся формулой:
ε2 Масштабный коэффициент: a=aA/a=14797/100148(м/c/ мм);
Рабочее положение: aB=a*b= 145.2*37=5372 (м/c );
4. Силовой анализ рычажного механизма
Целью силового расчёта является определение реакций в кинематических парах, а также уравновешивающей силы (уравновешивающего момента) на входном звене. Силовой расчёт выполнен по принципу Даламбера, согласно которому к звеньям механизма условно прикладываются силы инерции звеньев, момент сил инерции, и все внешние силы (кроме сил трения). Считаем динамическую систему статической, т.е. неподвижной, и решаем её уравнениями кинетостатики, используя аксиомы и теории статики, в том числе условия равновесия сил: сумма всех сил, действующих на звено, равна нулю. Силовой расчёт начинаем от структурной группы. Определяем силы инерции, моменты инерции, силы тяжести и угловые ускорения по формулам:
G3 =G5 = m3g = m5g= 0,40 9,81= 3,24 H;
G2 =G4 = m2g = m4g= 0,38 9,81= 3,04 H;
MИ4 =MИ2 = - JS4*4 = - JS2*2 = - 0,003*60513  - 181.54 Н*м;
FИ4 = FИ2 = - m4 *aS4 = - m2 *aS2 = - 0,38*10454  - 3240.7 H;
FИ5 = FИ3 = - m5 *aS5 = - m3 *aS3 = - 0,40*4292  - 1416.4 H;
Fc = Pmax*πd2/4 = 3,5*3,14*372/4 = 3761.3 Н;
Чертим структурную группу в масштабе l и к ней прикладываем все силы. Составляем векторную сумму сил и сумму моментов относительно точки А, принимая за положительные моменты те, которые направлены против часовой стрелки:
M = 0; R t1,4CD-
Из этого уравнения находим величину силы R t1,4 :
Rt1,4=
M = 0; R t1,2AB-
Из этого уравнения находим величину силы Rt1,2 :
Rt1,2=
Затем начинаем строить замкнутый многоугольник сил. На поле чертежа проводим прямую, параллельную звену линии ОВ (OD), из любой точки этой прямой строим в масштабе F вектор R03 (F = 3761.3/100 = 37.6 Н/мм), а за ним и все вектора сил, записанные в уравнении. Затем из конца последнего вектора по направляющей вектора R1,2 (R1,4) замыкаем многоугольник с началом первого вектора.
Чертим план входного звена в масштабе l = 2*10-3 м/мм и план сил в масштабе F по аналогии с планами структурных групп. Силы инерции входного звена не будет. Затем записываем сумму моментов входного звена:
 MO = 0;
-(R2,1+R4,1)*OК+Мгрур = 0;
Из этого уравнения определяем уравновешивающий момент:
Mгрур = 25000*0,048 = 1200 Н*м;
Уравновешивающий момент является замедляющей нагрузкой, т.к. он направлен в сторону, противоположную по направлению угловой скорости.
Строим план сил входного звена для того, чтобы определить силы реакций со стороны опоры.
4.1 Рычаг Жуковского
Находим уравновешивающую силу с помощью рычага Жуковского. Для этого разворачиваем план скоростей на 90 и к нему как к жесткому рычагу прикладываем все силы и уравновешиваем M ур. Пишем уравнение моментов сил относительно полюса Р плана скоростей: МР= 0;
Мур = (Fc-Fи3)*ps3 + (Fc-Fи5)*ps5 - Fи2*pК1 - Fи4*pК2 = = (3761-1416.4)*60 + (3761-1416.6)*60 - 3240.7*13 - 3240.7*13 = ...... Н*мм;
Истинный уравновешивающий момент:
Мур ист = Мур*lОА/ОА = ........*0,06/25 = ..... Н*м.
7. Список использованной литературы
1. Алехнович Н.В. Теория механизмов и машин. Сборник контрольных работ и курсовых проектов. Минск, 1970г. Высшая школа, 252 с.
2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.Наука,1975г., 640 с.
3. Недоводеев В.Я. Кинематическое исследование и синтез планетарных зубчатых механизмов. Методические указания к курсовому проекту по теории механизмов и машин. Ульяновск, 1988г., 23 с.
4. Недоводеев В.Я. Теория механизмов и машин. Методические указания и задания к курсовому проекту для студентов машиностроительных специальностей. Ульяновск, 2000г., 28 с.
5. Недоводеев В.Я. Структурный, кинематический и силовой анализ плоских рычажных механизмов. Ульяновск, 1990г., 35 с.
6. Попов С.А., Тимофеев Г.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1999г., 348 с.
7. Юдин В.А., Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1977г., 527 с.
8. Фролов К.В., Попов С.А., Мусатов А.К. и др. Теория механизмов и машин. Учебник для вузов. Под редакцией Фролова К.В. М.: Высшая школа, 1987г., 496 с. 2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
12
Размер файла
1 483 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа