Проектирование рычажного механизма воздуходувной системы

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Реферат (аннотация)

1. Синтез рычажного механизма дизель - воздуходувной системы

1.1 Исходные данные

1.2 Структурный анализ механизма

1.3 Построение планов положений механизма

1.4 Построение планов скоростей механизма

1.5 Построение годографа скорости

1.6 Построение планов ускорений

1.7 Построение кинематических диаграмм Пуансона

2. Силовой (кинематический) расчет рычажного механизма вытяжного

пресса

2.1 Исходные данные

2.2 Построение планов скоростей и ускорений

2.3 Расчет сил, действующих на звенья

2.4 Силовой расчет структурных групп

2.5 Силовой расчет кривошипа

2.6 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского (Рычаг Жуковского)

3.Расчет маховикаметодом Виттенбауэра

3.1 Исходные данные

3.2 Последовательность построения диаграммы Виттенбауэра

3.3 Определение момента инерции маховика по диаграмме Виттенбауэра

3.4 Проектирование маховика

Выводы

Список использованной литературы



Реферат (аннотация)

Дизель - это двигатель внутреннего сгорания, в котором топливо воспламеняется от высокой температуры сильно сжатого поршнем воздуха . Топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания дизеля через форсунку, распыляется на мельчайшие частицы и воспламеняется не сразу, а спустя некоторый промежуток времени, называемый периодом запаздывания воспламенения. Это обусловливает высокую скорость нарастания давления газа после воспламенения топлива в камере сгорания (жесткость сгорания).

Преимущества дизеля (перед карбюраторным с внешним смесеобразованием и зажиганием от искры): высокая экономичность вследствие высокой степени сжатия, низкая стоимость топлива и его пожарная безопасность. К недостаткам следует отнести повышенный износ двигателя в следствие высокой жесткости сгорания.

Для дизелей очень выгодным является двухтактный цикл, при котором весь рабочий процесс совершается за один оборот коленчатого вала: такт сжатия и такт расширения, так как за период продувки цилиндра отсутствует потеря топлива, что наблюдается у четырехтактных карбюраторных двигателей.



1 Синтез рычажного механизма качающегося конвейера

1.1 Исходные данные

Исходные данные: Частота вращения кривошипа .

;

1.2 Структурный и кинематический анализ рычажного механизма качающегося конвейера

1.3 Построение планов положение механизма

Назначаем масштабный коэффициент длин

Находим размеры звеньев в выбранном масштабе

Строим 12 наложенных один на другой планов механизма по двенадцати равноотстоящим положениям кривошипа. В качестве нулевого принимаем положение , при котором ползун 5 (точка D) занимает крайнее правое положение.

1.4 Построение планов скоростей

Угловая скорость кривошипа 1

Скорость точки A кривошипа 1 (и шатуна 2)

Вектор направлен перпендикулярно оси кривошипа в сторону его вращения.

Назначаем масштабный коэффициент планов скоростей

Для определения скорости точки B, используем векторное уравнение

Скорость точки С находим, используя уравнение

В этих уравнениях вектор скорости вращения точки B вокруг A перпендикулярен линии AB, вектор скорости вращения точки С вокруг А перпендикулярен линии СА .

Положение точек на планах скоростей

Положение точек на планах скоростей

Из плана 10скоростей находим

Угловую скорость шатуна 2,4 находим по формулам

Результаты сводим в таблицу 1.1



Таблица 1.1 Значение абсолютных и относительных скоростей (м/с) и угловые скорости (

Отрезок	Положения механизма
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	12,1	7,1	0	7,14	12,2	14	12,2	7,14	0	7,14	12,2	14
	7,1	12,1	14	12,2	7,14	0	7,14	12,2	14	12,2	7,14	0
	10,9	13,3	0	11,3	10,36	7	10,3	12,5	0		10,9	7
	13,3	10,9	7	11	13,4	0	12,5	10,3	7	10,3	12,3	0
	14	14	14	14	14	14	14	14	14	14	14	14
	13,4	8,4	0	8,4	13,5	14	10,6	5,3	0	5,5	10,6	7
=	8,4	13,5	14	10,6	5,5	0	5,5	10,6	14	13,5	8,4	0
	40,3	23,6	0	23,8	40,6	46,6	40,6	23,6	0	23,6	40,6	46,6
	23,6	40,3	46,6	40,3	23,6	66	23,6	40,3	46,6	40,3	23,6	0

1.5 Построение годографа скорости

Строим годограф скорости центр масс шатуна 2 , переносим с построенных планов скоростей вектор в общую точку. Масштаб построения Соединяем концы векторов планов лекальной кривой.

1.6 Построение планов ускорений

Планы ускорений строим до положений механизма 10,0,2.

Ускорение точки A кривошипа 1

Вектор направлен от точки A к точке O.

Составляем ускорение точки B

В этих уравнениях нормальное ускорение

Ускорение точки С кривошипа 4 находим , используя уравнения:

В этих уравнениях нормальное ускорение

Принимаем отрезок рa изображенный

Отрезок изображенный определяем по условию:

Из плана 10находим

Находим угловые ускорения

Все значение заносим в таблицу 1.2

Таблица 1.2 Значение абсолютных и относительных ускорений точек ( и углового ускорения (

Положение	УСКОРЕНИЯ
10	7,13	25,4	16	5,2	4,025	3,56	43,93	99,2
0	9.9	18.99	0	11.99	9.25	4.94	123.6	72.6
2	10,6	14.95	3.96	5.72	12.75	5.86	112.7	134.6

1.7 Построение кинематических диаграмм Пуансона

Используя планы положений механизма , находим перемещения точки F пуансона Результаты измерений сводим в таблицу 1.4.

Строим диаграмму перемещения точки F пуансона в масштабе

По оси ординат. Значения ординат в выбранном масштабе указаны в таблице 1.4.

Масштаб по оси ординат находим по формуле ,

Где L = 180 мм - произвольно выбранный отрезок оси абсцисс, соответствующий времени одного оборота кривошипа. Итак ,

Графическим дифференцированием диаграммы с использованием метода хорд при произвольно выбранном расстоянии строим диаграмму скоростейпуансона 5. Масштабный коэффициент диаграммы оси ординат вычисляем по формуле

Методом хорд графически дифференцируем построенную диаграммупри произвольно выбранном полюсном расстоянии и строим диаграмму пуансона 5. Масштаб диаграммы по оси ординат вычисляем по формуле

Вычисляем скорости и ускорения точки , используя диаграммы и . Определяем расхождение значений скоростей и ускорений точки F, найденных методом планов скоростей и ускорений и методом кинематических диаграмм. Результаты расчетов сводим в таблицу 1.5

Таблица 1.5.

Величины	Ускорение
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	0.56	1,56	1.56	0.58	0.11	0.25	0.62	0.8	0.92	0.89	0,62	0
	1	1.46	1.59	0.78	0.1	0.21	0.59	0.77	1	0.9	0.66	0
	4.16	4.2	1.36	5.66	10	23	5.08	3.8	8.6	1.12	6.4	0
	-	2.95	-	-	-	-	-	-	-	1.85	-	12,03
	-	1.98	-	-	-	-	-	-	-	1.12	-	10,3
	-	3.6	-	-	-	-	-	-	-	0.55	-	0.6



2. Силовой расчет рычажного механизма

2.1 Исходные данные

Массы звеньев .

Моменты инерции

Механическая характеристика вытяжного пресса изображена на чертеже.

Максимальная сила сопротивления пуансона

Расчет выполнить для положения 10(см. лист 1),используя данные .

2.2 Построение планов скоростей и ускорений

Строим план механизмов для положения 10 в масштабе

Размеры звеньев в выбранном масштабе смотрите пункт 1.3.

План скоростей строим в масштабе Методика построение плана изложена в пункте 1.4.

План ускорений строим по методики изложенной в пункте 1.6.

Получаем значение смотреть в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Положение	УСКОРЕНИЯ
10	7,13	25,4	16	5,2	4,025	3,56



2.3 Расчет сил, действующих на звенья

Равнодействующие сил инерции звеньев:

Находим значения моментов сил инерции звеньев , :

Силы тяжести звеньев находим при

Находим силы полезного сопротивлений

2.4 Силовой расчет структурных групп

Сначала изображаем структурную группу 4-5. Прикладываем к ее звеньям силу тяжести , момент инерции и силу сопротивления Реакцию в шарнире B раскладываем на составляющие и

, реакцию со стороны стойки 6 на ползун 5 прикладываем перпендикулярно направляющей ползуна.

Составим уравнение равновесия :

Составляем уравнение силового многоугольника всей структурной группы:

Строим план сил структурной группы 4-5 в масштабе

Из плана сил находим :

Выполняем силовой расчет структурной группы 2-3 (смотрите лист 2)

Изображаем план структурной группы в масштабе

Прикладываем к звеньям 2 и 3 силы тяжести , силу инерции , момент инерции .В точке B прикладываем силу

- реакцию со стороны звена 4 на звено 3 . Реакцию в шарнире A раскладываем на и соответственно вдоль оси А и перпендикулярно ей , реакцию в шарнире C на составляющие и соответственно вдоль оси кривошипа CА и перпендикулярно ей. Составляем уравнения равновесия каждого из звеньев в алгебраической форме:

Составляем векторное уравнение равновесия всей структурной группы:

Строим план сил 2-3 звена в масштабе Из плана сил находим

Выполним силовой расчет кривошипа(смотреть лист 2 ). Изобразим кривошип в рассматриваемом положении в масштабе Прикладываем к нему силу тяжести , силу инерции .

Составим уравнение равновесия кривошипа в алгебраической форме:

Для определения реакции в шарнире O составим уравнение равновесия кривошипа в геометрической форме:



Используя составленное уравнение , строим план сил в масштабе

Из плана сил находим модуль искомой реакции:

2.6 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского (рычаг Жуковского)

Строим план скоростей , повернутый вокруг полюса плана на угол в любом направлении и произвольном масштабе. В соответствующих точках прикладываем силы тяжести , равнодействующие сил инерции, уравновешивающие сил инерции, уравновешивающую силу в точке a. Момент сил инерции звеньев приводим к рычагу Жуковского:

Составим уравнение равновесия рычага :

Расхождение со значением, найденным ранее методом сил

Что примерно равно 5% и вполне допустимо.

механизм сила маховик скорость



3. Расчет маховика методом Виттенбауэра

3.1 Исходные данные

Массы звеньев .

Моменты инерции звеньев 2,3,4

Коэффициент неравномерности движения .

Угловая скорость кривошипа

3.2 Последовательность построения диаграммы Виттенбрауэра.

Находим приведенные к валу кривошипа моменты сил сопротивлений. Из условия равенства мощности приведенного момента, суммарной мощности сил полезных сопротивлений и сил тяжести имеем:

Угол между векторами и находим по плану скоростей.

Результаты измерений указываем в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Значение угловых (град)и их косинусов

Углы	Положение механизма
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	45	45	45	45	45	0	135	135	135	135	135	0
	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7	1	-0.7	-0.7	-0.7	-0.7	-0.7	1
	92	54	0	33	6	45	83	113	155	177	135	135
	-0.03	0.58	0.83	0.99	0.7	0.12	-0.42	0	-0.9	-0.99	-0.7	-0.7
	135	135	135	0	45	45	45	45	45	0	135	135
	-0.7	-0.7	-0.7	1	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7	1	-0.7	-0.7
	0	114	87	45	2	24	0	66	96	135	173	156
	-0.91	-0,40	0.05	0,7	0,99	0,91	0,0	0,4	-0.1	-0.7	-0.99	-0.91

Значение сил полезных сопротивлений указываем в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Значение полезных сопротивлений

Сила	Положение механизма
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	7460	14695	20121	65563	44763	14695	5878	678	226	0	565	3730
	0	44743	16390	13564	3730	678	0	678	3730	13564	16390	44743

Учитывая , что , , ,

Получаем рабочую формулу:

Вычисленные значения приведенных моментов заносим в таблицу 3.4.

Таблица 3.4.

Сила	Положение механизма
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	-524	-7967	262	951	2082	1015	413	18,7	-193	-957	-1116	-2071
	-9,8	-150	4,9	17,9	39,28	19,1	7,7	0,3	-3,6	-18	21	39,0

Строим диаграмму приведенных моментов сил сопротивлений в масштабе по оси ординат и

Значения ординат диаграммы в выбранном масштабе приведены в таблице 3.4.

Находим приведенные к валу кривошипа моменты инерции по формуле:

Преобразуем формулу получим:

Значение скоростей, входящих в уравнение, берем из таблицы 1.2.

Приведенные моменты инерции():

Полученные результаты вычисления сводим в таблицу 3.5.

Таблица 3.5. Значения приведенного момента инерции() и ординат (мм) диаграммы

Сила	Положение механизма
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	0.152	0.173	0.174	0.152	0.186	0.152	0.175	0.163	0.164	0.152	0.17	0.152
	18,27	18,4	17,4	15,2	16,5	15,2	17,2	16,3	16,4	15,2	17,3	15,2



Строим диаграмму приведенных моментов инерции в масштабе

по оси ординат и по оси абсцисс. Значения ординат берем из таблицы 3.5.

Путем графического интегрирования диаграммы при полусном расстоянии H = 25 мм строим диаграмму работ сил сопротивлений Масштаб диаграммы по оси ординат

Строим диаграмму работ движущих сил. Принимая для рабочей машины получаем линейную функцию При установившемся движении за полный динамический цикл(за один оборот кривошипа) Соединив начало координат с точкой 12 построенной диаграммы получаем диаграмму

Строим диаграмму приведенных моментов движущих сил методом графического дифференцирования диаграммы при ранее выбранном полюсном расстоянии H. Находим где h- ордината диаграммы

Строим диаграмму избыточных работ(энергий) вычитая из ординат диаграммы ординаты диаграммы .

Для большей наглядности диаграммустроим

Строим диаграмму Виттенбауэра путем графического исключения из диаграмм и общий параметр .

3.3 Определение момента инерции маховика по диаграмме Виттенбауэра

Вычисляем углы наклона касательных к диаграмме Виттенбауэра:



1,1153508786737000753579502637528

;

Приводим касательные к диаграмме Виттенбауэра под найденными углами к оси сверху - под углом снизу - под углом и находим длину отрезка kl,отсекаемого касательными на оси :

Находим момент инерции маховика по формуле

3.4 Проектирование маховика

Маховик проектируем в сплошного диска, , материал маховика - чугун марки СЧ 15 плотность

Вводим обозначение наружний диаметр; ширина обода маховика. Конструктивно принимаем (относительная ширина маховика). По полуэмпирической формуле при принятых параметрах получаем имеем

ширина маховика

Масса обода маховика:

Тогда вес обода

Остальные размеры принимаем также конструктивно. Диаметр отверстия Принимаем Диаметр ступицы Принимаем Длина ступицы

Вычерчиваем маховик в двух проекциях в масштабе М 1:4.

Размеры элементов маховика в выбранном масштабе , мм:

Выводы

Проведя кинематическое, кинетостатическое и силовое исследование рычажного механизма воздуходувной системы и сравнив значения, полученные графическим и аналитическим методами, сделал вывод о том, что вычисление и проектирование выполнены с достаточной точностью. Погрешности могли быть допущены при округлении величин сил, ускорений и т.д., а также при параллельном переносе и построении планов сил и ускорений.

В первой части курсового проекта мы определяем скорости и ускорения точек методом планов и графическим дифференцированием. Полученные значения тем и другим методом отличаются на допустимое значение.

Во второй части курсового проекта мы определяли усилия, действующие на механизм. В частности мы определили уравновешивающую силу методом входного звена.

Например

Pyр = (кН), а методом рычага Жуковского Pyр = (кН).

При этом расхождение д = %.

В третьей части курсового проекта мы исследовали движение механизма. При этом вычислили основные параметры маховика

Например

наружный диаметр (м);

ширина маховикаb = 14 (м);

масса маховика m = (кг).



Список использованной литературы

Лачуга Ю.Ф., Воскресенский А.Н., Чернов М.Ю.

Теория механизмов и машин. Кинематика, динамика и расчет. - М.: КолосС, 2005. - 305 с., ил. - (Учебники и учеб.пособия для студентов высших учебных заведений).

Марченко С.И., Марченко Е.П., Логинова Н.В.

Теория механизмов и машин / Серия « Сдаем экзамен». - Ростов- на Дону.: Феникс, 2003. - 256 с.

Размещено на www.allbest.