Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МГУПС)

Кафедра: «Машиноведение, проектирование, стандартизация и сертификация»

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

По дисциплине: Теория механизмов и машин

По теме Кинематический расчет механизма компрессора

МОСКВА-2011



Исходные данные

Кинематический расчет механизма компрессора сводится к расчету параметров движения звеньев, входящих в состав указанных групп.

Для кинематического расчета механизма задается его кинематическая схема с указанием размеров звеньев, положение кривошипа.

№	Наименование параметров
1	Частота вращения коленчатого вала	n1	мин-1	800
2	Длина кривошипа	r1	м	0,065
3	Параметр механизма	л=r1/l2	-	1/3,5
4	Масса коленчатого вала	m1	кг	7,8
5	Масса шатуна	m2= m4	кг	1,8
6	Масса поршня	m3= m5	кг	1,7
7	Положение центра масс шатуна	AS2/AB	-	0,33
8	Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через его центр масс	JS2= JS4	кг*м2	0,02
9	Диаметр цилиндра	dц	мм	70
10	Максимальное давление воздуха	Pmax	МПа	0,9
11	Скорость вращения якоря электродвигателя	nэ.д.	мин-1	1500
12	Положение кривошипа в рассматриваемый момент времени (для силового расчета)			5
13	Зубчатая передача к масляному насосу	z2/z1	-	17/12
14	Модуль зацепления	m	мм	8
15	Угол зацепления зубчатых колес нарезанных со смещением	бw		27029'



1. Расчёт недостающих размеров механизма

Задана длина кривошипа lОА=r1=0,065 м задаём ОА=ОС=26 мм

Определяем масштабный коэффициент Кl:

Kl== ();

По известному параметру механизма = находим l2, где =;

l2==l4= (м);

АВ=АС == (мм);

Так как механизм находится в 5 положении, то, деля окружность на 12 частей, т.е. на каждую часть приходится по 30, задаём нужное положение. Исходя из заданных условий и взятого масштаба строим план ускорений и скоростей для заданного положения.

компрессор шатун механизм кривошип



2. Кинематическое исследование механизма компрессора

2.1 Построение плана скоростей для заданного 5-го положения

Для построения плана скоростей принимаем, что кривошип вращается с постоянной скоростью щ1.

угловая скорость коленчатого вала

,

где мин-1 - частота вращения коленчатого вала.

с-1;

Исходя из рассчитанной угловой скорости, определим линейную скорость точки А кривошипа.

,

;

Определяем масштабный коэффициент скорости. Для этого выбираем произвольно отрезок PVa , на которой изображаем скорость в точке А.

PVа=120 (мм)

;

Определяем скорость в точке В. Так как шатун АВ совершает сложное плоскопараллельное движение, то скорость любой точки шатуна можно представить состоящую из двух скоростей:

1. Скорость любой точки поступательного движения (VА)

2. Скорость другой точки во вращательной движении относительно точки А. (VВА)

Составим векторное уравнение:

=+

=

Исходя из векторных уравнений графическим путем находим скорости в точках В и D и скорость В относительно точки А и скорость D относительно точки С.

=;

=

= ;

=

=

=

= ;

Определим скорость движения центра масс шатуна в точках и :

;

;

2.2 Определение угловых скоростей

(с-1);

(с-1);

2.3 Построение планов ускорений

Для построения плана ускорение рассчитаем ускорение точки A кривошипа.



где аАn -нормальное (центростремительное) ускорение, точки "А" аАt-тангенциальное ускорение точки "А".

, так как , то ,

;

Рассчитаем масштабный коэффициент плана ускорений

Раа=150 мм

;

Ускорение точки "В" в сложном движении шатуна определим в соответствием с векторным уравнением :

, где

-нормальное ускорение точки В относительно точки А;

-тангенциальное ускорение точки В относительно точки А;

В уравнении имеется 3 неизвестных по величине параметра при известном их направлении. Для графического решения необходимо определить величину одного из неизвестных параметров

=

= ;

Величину отрезка изображающего ускорение аВАn определим из соотношения:

;

Kа=

(мм);

= Ка . nв;

= ;

;

;

;

;

Уравнение для определения ускорения в точке D будет следующем.

, где

-нормальное ускорение точки D относительно точки С ,

-тангенциальное ускорение точки D относительно точки С ;

;

;

(мм) ;

;

;

;

(мм);

(мм);



2.4 Определение угловых ускорений шатуна

();

;



3. Кинетостатический расчет механизма

3.1 Построение плана сил для группы 2-3

Для построения плана сил механизма рассчитаем:

а) Силы тяжести шатуна

(Н);

б) Силы тяжести поршня

(Н);

в) Силы инерции

(Н);

(Н);

;

где - ускорение центра масс, полученное из плана скоростей.

Силы тяжести приложены в центрах масс звеньев. Силы инерции приложены в центре масс и направлены противоположно ускорениям соответствующих центров масс. К звеньям необходимо приложить момент силы инерции

в) Момент силы инерции.

;

Составим уравнение равновесия на 2-е и 3-е звено:

Мы не можем решить это уравнение, поэтому в нём 3 неизвестных. Для того, чтобы его решить найдём из уравнения моментов сил для звена 2 относительно

(Н);

(Н);

(Н);

3.1 Построение плана сил для группы 4-5

Для построения плана сил механизма рассчитаем:

а) Силы тяжести шанунов и поршней:

(Н)

б)Силы инерции:

(Н);

(Н);

;

в) Момент силы инерции:

;

Составим уравнение равновесия для структурной группы 4-5:

;

Мы не можем решить это уравнение, поэтому в нём 3 неизвестных. Для того, чтобы его решить найдём из уравнения моментов сил для звена 4 относительно .

;

(Н);

(Н);

(Н);

Построение плана сил для кривошипа.

; (Н)

; (Н)

Условие равновесия системы:

Найдём уравновешивающий момент.

В обоих цилиндрах компрессора происходит процесс всасывания. Для определения сил полезного сопротивления воспользуемся индикаторной диаграммой.

;

(мм); (мм);

(м);

;

Индикаторная диаграмма компрессора.

максимальное ход поршня.

расстояние от поршня до М.Т.

давление в поршне.

- максимальное давление воздуха.

Составим таблицу поведения компрессора при всасывании и при нагнетании и по полученным данным строим векторную диаграмму компрессора.

При всасывании:

	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	0,9	0,27	0	0	0	0	0	0	0	0	0

При нагнетании:

	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	0,9	0,9	0,9	0,5	0,34	0,24	0,16	0,11	0,072	0,036	0

; ;

,

где -диаметр цилиндра,

- сила, определяемая из индикаторной диаграммы компрессора для соответствующего положения механизма.

(Н);

Так как звенья механизма шатуна движутся в разных плоскостях, определим реакции в подшипниках исходя из конкретной схемы действия сил на кривошип (коленчатый вал).

=



4. Синтез зубчатого зацепления

4.1 Расчёт основных параметров зубчатого зацепления

Исходные данные: угол профиля ,угол зацепления , коэффициент смещения ; ;; Модуль зацепления (мм)

Межосевое расстояние.

(мм);

Делительные диаметры зубчатых колёс.

(мм);

(мм);

Делительное межосевое расстояние.

(мм);

Коэффициент воспринимаемого смещения.

;

Коэффициент уравнительного смещения.

(мм);

Радиус начальной окружности.

(мм);

(мм);

Радиусы вершин зубьев.

(мм);

(мм);

Радиусы впадин.

(мм);

(мм);

Высота зуба.

(мм);

Толщина зубьев по делительной окружности.

(мм);

(мм);

Радиусы основных окружностей.

(мм);

(мм);

Углы профиля в точке на окружности вершин.

;

;

Коэффициент торцевого перекрытия.

.

Размещено на Allbest.ru