Структурный анализ механизма

Угловая скорость кривошипа 1 во всех положениях механизма равна: 70,65 рад/с.

Угловая скорость шатуна 2 для всех положений механизма найдём по формуле:

;

1 и 11 положения.

рад/с.

2, 4, 8 и 10 положения.

рад/с.

3 и 9 положения.

рад/с.

5 и 7 положения.

рад/с.

6 и 12 положения.

рад/с.

Построение планов ускорений механизма

Планы ускорений строим только для трёх положений механизма: 5, 8, 11.

Все построения рассмотрим подробно на примере седьмого положения механизма.

Находим нормальное ускорение точки А.

70,650,060299,5 м/с.

Выбираем отрезок а, изображающий ускорение а, равным 100 мм. Тогда масштаб равен

== 2,995 .

Ускорение точки В находим из уравнений:

, т. к. = 0 - угловая скорость ползуна 3.

Найдём

16,270,2258,24 м/с.

// ВА; мм.

Из точки проводим на плане ускорений отрезок =19,5 мм, получаем точку , из которой проводим направление до пересечения с направлением , проведенным из полюса . // х-х. получаем точку b, умножаем отрезок на масштаб и находим .

м/с.

Ускорение точки находим методом подобия:

мм; 84 мм;

м/с;

57 мм; 170,7 м/с;

Восьмое положение механизма:

299,5 м/с; 100 мм; 10,050,2222,2 м/с;

=7,4 мм; ;

мм; 72 мм; м/с;

37 мм; 110,8м/с;36мм;

м/с

Одиннадцатое положение механизма:

299,5 м/с; 100 мм; 16,50,2260 м/с;

=21 мм; ; мм; 87 мм;

м/с; 50мм; 149,8 м/с;

72 мм; м/с

Найдём угловые ускорения звена 2 для 5, 8, 11 положений механизма по формуле:

.

Пятое положение.

рад/с.

Восьмое положение.

рад/с.

Одиннадцатое положение.

рад/с.

3. Кинематический анализ механизма методом диаграмм

Для построения диаграмм перемещений ведомого звена 3 на планах положений механизма отрезки от крайнего левого положения до всех промежуточных точек и умножим на масштаб = 0,001 .

Перемещения:

1. 0-1=8*0,001=0,018 м 7. 0-7=110*0,001=0,11 м

2. 0-2=24*0,001=0,024 м 8. 0-8=84*0,001=0,084 м

3. 0-3=51*0,001=0,051 м 9. 0-9=51*0,001=0,051 м

4. 0-4=84*0,001=0,084 м 10. 0-10=24*0,001=0,024 м

5. 0-5=110*0,001=0,11 м 11. 0-8=12*0,001=0,008 м

6. 0-6=121*0,001=0,121 м 12. 0-12=0

Проводим на листе формата А1 справа оси координат. По оси абсцисс откладываем время одного оборота кривошипа 1. Определяем масштаб по оси t.

, где Т=

с, - период одного оборота кривошипа; l=240 мм - длина отрезка на оси абсцисс.

Ось абсцисс разбиваем на 12 равных частей. По оси ординат откладываем перемещение точки В. Определяем масштаб диаграммы перемещений по оси ординат.

,

где =0,121 м - максимальное перемещение поршня механизма; l=121 мм - длина отрезка, изображающего это перемещение на диаграмме .

Вычисляем и откладываем перемещения поршня в остальных положения механизма.

Положения 1 и 11. мм;

Положения 2 и 10. мм;

Положения 3 и 9. мм;

Положения 4 и 8. мм;

Положения 5 и 7. мм.

Все точки соединяем плавной кривой и получаем диаграмму перемещений точки В поршня.

Построение диаграммы скоростей производим методом графического дифференцирования диаграммы . Проводим хорды между точками. Затем из полюса проводим лучи, параллельные хордам. Проводим параллели. На перемещениях параллельных горизонтальных и вертикальных линий получаем точки графика

Вычисляем масштаб диаграммы скоростей:

,

где =50 мм - полюсное расстояние.

Диаграмму ускорений точки В поршня получаем опять же дифференцированием диаграммы скоростей (методом хорд).

Выбираем полюсное расстояние мм и масштаб диаграммы ускорений :

.

Все три диаграммы ; ; расположены в правой части листа формата А1.

4. Динамический синтез механизма

Звеном приведения движущих сил и сил сопротивления выбираем кривошип 1 механизма. Будем находить приведенную силу, приложенную к точке А звена 1.

Для этого используем раннее построенные планы скоростей и формулу

,

где и - отрезки, взятые из планов скоростей или таблицы 1. - сила движущая для различных положений механизма в соответствии с заданием.

Для двигателей силы сопротивления и их моменты будем считать постоянными и определим в дальнейшем из условия равенства работ.

Измерим на графике отрезки, изображающие движущие силы, умножим на их масштаб и определим действующую величину движущих сил для различных положений механизма. При этом учитываем, что рабочий процесс четырехтактного двигателя совершается за два полных оборота коленчатого вала.

Первый оборот и значения движущих сил:

1. Н; 2. Н; 3. Н;

4. Н; 5. Н; 6. Н;

7. Н; 8. Н; 9. Н;

10. Н; 11. Н; 12. Н.

Знак минус берем, если направление действия силы противоположно направлений движения поршня

Второй оборот кривошипа и значения движущих сил:

1. Н; 2. Н; 3. Н;

4. Н; 5. Н; 6. Н;

7. Н; 8. Н; 9. Н;

10. Н; 11. Н; 12. Н.

Вычисляем приведенные силы для всех этих перечисленных положений механизма.

Н;

приведенный момент равен:

,

где r - радиус кривошипа

Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*М;

Н; Н*м;

Н; Н*м;

Н; Н*м

Н; Н*м;

По полученным данным строим диаграмму приведенных моментов сил. Вычисляем масштаб диаграммы:

, где =104,9 Н*м;

мм - величина отрезка на графике.

.

Масштаб углов поворота равен:

.

Эта диаграмма построена на втором листе А1 в правом верхнем углу.

Имея диаграмму приведенных моментов сил , путем графического интегрирования (методом секущих хорд) строим график работ движущих сил: .

Масштаб графика работ при интеграции определяем по формуле:

,

где Н=50 мм - полюсное расстояние на графике .

.

Соединяем начало и конец графика прямой линией , которая будет изображать работу приведенных сил сопротивления . Кривая изображает работу действующих сил .

Вычитая из ординат диаграммы работ движущих сил сопротивления (соблюдая правило знаков) и откладывая разность на построенной ниже диаграмме, получаем диаграмму приращения кинетической энергии .

Вычислим все разности:

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж;

Дж.

По вычисленным данным изображаем диаграмму изменения кинетической энергии в масштабе:

.

Определение приведенных моментов инерции

Приведенный момент инерции всего механизма состоит из трех слагаемых (1, с. 383):

Моменты инерции маховика , момента инерции звена приведения и тех вращающихся звеньев, которые связаны со звеном приведения постоянным передаточным отношением и приведенного момента инерции всех остальных звеньев механизма.

.

Первых два слагаемых в этом уравнении всегда постоянны, а зависит от угла поворота кривошипа . Момент инерции является неизвестным и подлежит определению.

,

где - момент инерции кривошипа; - момент инерции колеса ; - момент водила; - момент инерции колеса .

,

где - момент инерции колеса относительно собственное оси; - момент инерции центра масс колеса относительно оси планетарного механизма; - радиус водила; , где - диаметр окружности описываемой водилом.

Вычисляем с учётом привидения моментов инерции деталей планетарного механизма к оси кривошипа.

Вычисляем приведённые моменты инерции звеньев 2 и 3 механизма для всех положений кривошипа 1.

Звено 2.

,

где ; ; 0,35 .

- скорость центра масс звена 2 (берём из расчётов); - угловая скорость звена 2 (берём из расчётов).

Рассматриваем все положения механизма.

1. .

2. .

3. .

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. .

Звено 3.

.

Вычисляем для всех положений.

1 и 11 положения. .

2 и 10. .

3 и 9. .

4 и 8. .

5 и 7. .

6 и 12. .

Складываем моменты инерции звеньев 2 и 3 для всех положений механизма. .

1 и 11. .

2 и 10. .

3 и 9. .

4 и 8. .

5 и 7. .

6 и 12. .

Строим в масштабе график приведенных моментов инерции звеньев 2 и 3 для всех положений механизма.

Масштаб графика.

.

График ( ) повернём на 90 по часовой стрелке, чтобы ось была направлена вертикально вниз.

По графикам изменения кинетической энергии ( ) и приведенных моментов инерции ( ) строим график энергомасс, т. е. находим характерные точки 1; 2 и т.д. и соединяем их плавной кривой линией.

Определим максимальную и минимальную угловые скорости звена приведения с учётом коэффициента неравномерности хода машины

Определяем углы наклона касательных, проведенных под углами и к кривой энергомасс по следующим формулам.

; ; ; ; ;

; .

Проводим под этими углами касательные к кривой энергомасс. Касательные отсекут на оси ординат отрезок , по которому будем определять момент инерции маховика.

.

Маховик выполняем в виде диска с массивным ободом, весом ступицы и спиц пренебрегаем. Считаем, что вся масса маховика распределена в ободе. Тогда: , где G - вес маховика; .

В соответствии с рекомендациями принимаем средний диаметр обода маховика 4-5 раз больше радиуса кривошипа.

; .

Размеры поперечного сечения обода маховика найдём, если выразим вес маховика через объём и удельный вес. (для стали).

, где ; в и h - размеры сечения обода.

, откуда ;

Маховик с вычисленными размещён на втором листе формата А1.

кинематический двигатель диаграмма энергия

5. Список литературы

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. М.: Наука, 1988. 640 с.

2. Голозубов А.Л. Методические указания к выполнению курсовых работ по теории механизмов и машин / А.Л. Голозубов, В.А. Постников. Мозырь: УО МГПУ, 2003. 28 с.

3. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / под ред. А.С. Кореняко. Киев: Высш.шк.,1970. 332 с.

4. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин /под ред. Г.Н. Девойно. Минск: Высш.шк.,1986. 286 с.

5. Постников В.А. Методические указания к выполнению курсовых работ по теории механизмов и машин / В.А. Постников. Мозырь: МГПИ, 1997. 28 с.

Размещено на Allbest.ru