Анализ плоского рычажного механизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

ФГБОУ ВПО

Ивановский институт Государственной противопожарной службы МЧС России

Факультет пожарной безопасности

Кафедра механики и инженерной графики

Курсовая работа

по дисциплине: «Прикладная механика»

Тема:

Анализ плоского рычажного механизма

Выполнил: Иванов К.В.,

21 курс, 214 учебная группа

Руководитель: доцент, к.т.н.,

майор вн. службы В.В. Киселев

Иваново - 2014



Оглавление

Задание на курсовую работу

Введение

1. Структурный анализ механизма

2. Построение механизма в масштабе в трех положениях

3. Определение скоростей точек механизма методом «Планов» для трех положений

4. Определение угловых скоростей звеньев механизма для трех положений

5. Определение ускорений точек механизма методом «Планов» для трех положений

6. Определение угловых ускорений звеньев механизма для трех положений

Заключение

Список использованной литературы

Приложения



Задание на курсовую работу

Постановка задачи: произвести структурный и кинематический анализ плоского рычажного механизма, опредилить скорости и ускорения соответствующих точек звеньев механизма путем построения планов скоростей и ускорений в маштабе. Определить величины угловых скоростей и угловых ускорений звеньев механизма.

Рис. 1. Плоский рычажный мехамизм

Таблица 1

Исходные данные

Угол наклона входного звена АB для каждого из трех положений ; ; .



Введение

Механику принято делить на теоретическую и прикладную. В теоритической механике устанавливаются общие закономерности изучаемых объектов вне связи с их конкретными приложениями. Под термином прикладная механика понимают область механики, посвященную изучению движения и напряженного состояния реальных технических объектов, конструкций, машин и т.п. С учетом основных закономерностей, установленных в теоретической механике. Проектирование, изготовление и правильная эксплуатация механизмов предполагают знание физических процессов, положенных в основу работы устройств, применяемых способов расчета, конструирования узлов и деталей. Теория механизмов и машин является одним из важнейших разделов прикладной механики. В ней разрабатываются методы анализа и синтеза механизмов, теоритические основы проектирования машин с заданными технико-эксплуатационными характеристиками.

Соответственно, дисциплина «Теория механизмов и машин» занимает центральное место в профессиональной подготовке инженеров механических специальностей. В инженерной практике часто возникают задачи по определению положений, скоростей и ускорений отдельных точек механизма и его звеньев в целом.

На этапе изучения методов решения таких задач целесообразно рассмотреть графоаналитические способы, которые отличаются хорошей наглядностью и простотой. Рассмотрим использование графоаналитических способов для кинематического анализа механизмов, получивших широкое распространение в технике. Это шарнирный четырехзвенник, кривошипно-ползунный, кулисный механизм с качающимся цилиндром.

Механизмы встречаются во всех видах техники, в пожарной том числе. Например: инструмент для перемещения материалов или изделий, как разжимы, расширители, домкраты и др.

Инструменты этого типа называют нецентрально-осевыми, так как опоры гарниров, вокруг которых поворачиваются челюсти, закрепленные на двух кронштейнах. Так, цилиндр двухштоковой представляет собой два гидравлические цилиндра между поршневыми полостями, в которых смонтирован блок управления, состоящий из гидрозамка и гидрораспределителя.

Оба типа гидроцилиндров снабжаются комплектом приспособлений для стягивания элементов конструкций. В комплект входят захваты, крюки и цепи. А так же домкрат ДМ-90 выпускаемый Эконтом, двухступенчатый телескопический оборудован специальной тянущей пружиной обеспечивающий возращение подвижных его частей в исходное состояние.

Аналогичное устройство имеют кусачки.

Ручные насосы предназначены для подачи рабочей жидкости в гидравлические системы АСИ и др. малогабаритные механизмы с высокими характеристиками. Ручные насосы используются, где применение насосных станций нерентабельно или работа с ними опасна по технике безопасности. Они обычно двухступенчатые и развивают давление 80 МПа. в зависимости от параметра давления их масса находится в предельной 4.5…..16кг а объем бака от 0.7 до 2.5литров.

Целью выполнения данной курсовой работы является закрепление теоритических сведений, полученных при изучении курса «Механика», приобретение конструкторных навыков при проектировании рычажных механизмов. Задачей данной работы является проведение структурного, кинематического анализа.



1. Структурный анализ механизма

Определение количества кинематических пар

Таблица 2

Классификация кинематических пар

№ п/п	Изображение кинематических пар	Классы кинематических пар	Виды кинематических пар
1		5	Вращательная
2		5	Вращательная
3		5	Вращательная
4		5	Вращательная
5		5	Вращательная
6		5	Вращательная
7		5	Вращательная

Таким образом, количество кинематических пар 5, класса p5 = 7, пар 4 класса p4 = 0.

Определение степени подвижности механизма по формуле П.Л. Чебышева

W = 3•n-2•p5-p4; (1)

Где n - количество подвижных звеньев механизма, n = 5;

p4 - количество кинематических пар 4 класса, p4 = 0;

p5 - количество кинематических пар 5 класса, p5 = 7.

W = 3•5-2•7 = 1.

Вывод: W = 1, следовательно, данный механизм подвижен, не имеет лишних связей.

2. Построение механизма в масштабе в трех положениях

Перевод заданных размеров в метры

l_AB = 0,3м;

l_BC = 0,9 м;

l_BK = 0,45 м;

l_CN = 0,6 м;

l_MN = l_KM = 0,75 м;

l_CE = 1,2 м;

l₁ = 0,2 м;

l₂ = 1,3 м.

Определение масштаба механизма

м_l = .

Определение длины звеньев в масштабе

АВ* = ;

ВС* = ;

BK* = ;

CN* = ;

CE* = ;

MN* = KM*;

l₁* = ;

l₂* = .

Далее проводим построение механизма в трех положениях

3. Определение скоростей точек механизма методом «Планов» для трех положений

Теорема о сложении скоростей при плоскопараллельном движении:

«Чтобы определить скорость одной точки на звене, совершающем плоскопараллельное движение, надо векторно сложить скорость другой точки на этом же звене и скорость вращательного движения (поворота) первой точки вокруг второй».

Определение скоростей точек механизма в первом положении (ц ₁ = 30°)

Определение скорости точки А: х_a = м/с;

Определение скорости точки B

х_b = м/с;

Определение скорости точки E:

х_e = м/с;

Определение масштаба плана скоростей

м_х = м/мм;

Определение скорости точки С



х_c = х_b+х_cb

х_c = х_c+х_ce

х_c = P_c• м_х = 33•0,06 = 2,0 м/с;

Определение скорости точки N

;

cn = мм;

х_n = P_n• м_х = 16•0,06 = 0,96 м/с;

Определение скорости точки K

;

bk = мм;

х_k = P_k• м_х = 38•0,06 = 2,3 м/с;

Определение скорости точки M

х_m = х_k+х_mk

х_m = х_n+х_mn

х_m = P_m• м_х = 42•0,06 = 2,5 м/с;

Определение скоростей точек механизма во втором положении (ц₂ = 120°)

Определение скорости точки А: х_a = м/с;

Определение скорости точки В

х_b = м/с;

Определение скорости точки E: х_e = м/с;

Определение масштаба плана скоростей

м_х = м/мм;

Определение скорости точки С

х_c = х_b+х_cb

х_c = х_d+х_cd

х_c = P_c• м_х = 70•0,06 = 4,2 м/с;

Определение скорости точки N

;

cn = мм;

х_n = P_n• м_х = 36•0,06 = 2,16 м/с;

Определение скорости точки K

;

bk = мм;

х_k = P_k• м_х = 38•0,06 = 2,3 м/с;

Определение скорости точки M

х_m = х_k+х_mk

х_m = х_n+х_mn

х_m = P_m• м_х = 30•0,06 = 1,8 м/с;

Определение скоростей точек механизма в третьем положении (ц₃ = 240°)

Определение скорости точки А: х_a = м/с;

Определение скорости точки В

х_b = м/с;

Определение скорости точки E: х_e = м/с;

Определение масштаба плана скоростей

м_х = м/мм;

Определение скорости точки С

х_c = х_b+х_cb

х_c = х_e+х_ce

х_c = P_c• м_х = 8•0,06 = 0,48 м/с;

Определение скорости точки

N ;

cn = мм;

х_n = P_n• м_х = 3•0,06 = 0,18 м/с;

Определение скорости точки K

;

bk = мм;

х_k = P_k• м_х = 35•0,08 = 2,1 м/с;

Определение скорости точки M

х_m = х_k+х_mk

х_m = х_n+х_mn

х_m = P_m• м_х = 3•0,06 = 0,18 м/с;

4. Определение угловых скоростей звеньев механизма для трех положений

кинематический рычажный угловой скорость ускорение

Определение угловых скоростей звеньев для первого положения (ц₁ = 30°)

щ_AB = c^-1;

щ_BC = c^-1;

щ_CE = c^-1;

щ_MN = c^-1;

щ_MK = c^-1.

Определение угловых скоростей звеньев для второго положения (ц₂ = 120°)

щ_AB = c^-1;

щ_BC = c^-1;

щ_CE = c^-1;

щ_MN = c^-1;

щ_MK = c^-1.

Определение угловых скоростей звеньев для второго положения (ц₂ = 240°)

щ_AB = c^-1;

щ_BC = c^-1;

щ_CE = c^-1;

щ_MN = c^-1;

щ_MK = c^-1.

5 Определение ускорений точек механизма методом «Планов» для трех положений

Определение ускорений точек механизма для первого положения (ц₁ = 30°)

Ускорение точки А: a_a = 0 м/с²;

Ускорение точки В

a_b = м/с²;

Ускорение точки E: a_e = 0 м/с²;

Масштаб плана ускорений

м_a = ;

Ускорение точки С

a_c = a_b+a_cb = a_b+a_cbⁿ+a_cb^ф

a_c = a_e+a_ce = a_e+a_ceⁿ+a_ce^ф

a_cb^ф = м/с²;

мм;

a_ceⁿ = 3,07 м/с²;

мм;

a_c = P_c• м_a = 52•1,07 = 55,64 м/с²;

Ускорение точки N

a_n = a_m+a_nm = a_m+a_nmⁿ+a_nm^ф

a_n = a_e+a_ne = a_e+a_neⁿ+a_ne^ф

a_nm^ф = м/с²;

мм;

a_neⁿ = 0,13 м/с²;

мм;

a_n = P_n• м_a = 27•1,07 = 29 м/с²;

Ускорение точки K

;

bk = мм;

a_k = P_k• м_a = 53•1,07 = 56,71 м/с²;

Ускорение точки M

a_m = a_k+a_mk = a_k+a_mkⁿ+a_mk^ф

a_m = a_n+a_mn = a_n+a_mnⁿ+a_mn^ф

a_mk^ф = м/с²;

мм;

a_mnⁿ = 4,32 м/с²;

мм;

a_m = P_m• м_a = 83•1,07 = 89 м/с²;

Определение ускорения точек механизма для второго положения (ц₂ = 120°)

Ускорение точки А: a_a = 0 м/с²;

Ускорение точки В

a_b = м/с²;

Ускорение точки E: a_e = 0 м/с²;

Масштаб плана ускорений

м_a = ;

Ускорение точки С

a_c = a_b+a_cb = a_b+a_cbⁿ+a_cb^ф

a_c = a_e+a_ce = a_e+a_ceⁿ+a_ce^ф

a_cb^ф = м/с²;

мм;

a_ceⁿ = 14,7 м/с²;

мм;

a_c = P_c• м_a = 0•1,07 = 0 м/с²;

Ускорение точки N

a_n = a_m+a_nm = a_m+a_nmⁿ+a_nm^ф

a_n = a_e+a_ne = a_e+a_neⁿ+a_ne^ф

a_nm^ф = м/с²;

мм;

a_neⁿ = 7,35 м/с²;

мм;

a_n = P_n• м_a = 0•1,07 = 0 м/с²;

Ускорение точки K

;

bk = мм;

a_k = P_k• м_a = 30•1,07 = 32,1 м/с²;

Ускорение точки M

a_m = a_k+a_mk = a_k+a_mkⁿ+a_mk^ф

a_m = a_n+a_mn = a_n+a_mnⁿ+a_mn^ф

a_mk^ф = м/с²;

мм;

a_mnⁿ = 4,32 м/с²;

мм;

a_m = P_m• м_a = 42•1,07 = 44,9 м/с²;

Определение ускорения точек механизма для третьего положения (ц₃ = 240°)

Ускорение точки А: a_a = 0 м/с²;

Ускорение точки В

a_b = м/с²;

Ускорение точки E: a_e = 0 м/с²;

Масштаб плана ускорений

м_a = ;

Ускорение точки С

a_c = a_b+a_cb = a_b+a_cbⁿ+a_cb^ф

a_c = a_e+a_ce = a_e+a_ceⁿ+a_ce^ф

a_cb^ф = м/с²;

мм;

a_ceⁿ = 0,19 м/с²;

мм;

a_c = P_c• м_a = 60•1,07 = 64,2 м/с²;

Ускорение точки N

a_n = a_m+a_nm = a_m+a_nmⁿ+a_nm^ф

a_n = a_e+a_ne = a_e+a_neⁿ+a_ne^ф

a_nm^ф = м/с²;

мм;

a_neⁿ = 0,054 м/с²;

мм;

a_n = P_n• м_a = 31•1,07 = 33,17 м/с²;

Ускорение точки K

;

bk = мм;

a_k = P_k• м_a = 59•1,07 = 63,13 м/с²;

Ускорение точки M

a_m = a_k+a_mk = a_k+a_mkⁿ+a_mk^ф

a_m = a_n+a_mn = a_n+a_mnⁿ+a_mn^ф

a_mk^ф = м/с²;

мм;

a_mnⁿ = 0,15 м/с²;

мм;

a_m = P_m• м_a = 65•1,07 = 69,55 м/с²;

6. Определение угловых ускорений звеньев механизма для трех положений

Определение угловых ускорений звеньев для первого положения (ц₁ = 30°): ;

= = = = 11,9 c^-1;

= = = = 56,17 c^-1;

= = = = 52,6 c^-1;

= = = = 42,8 c^-1.

Определение угловых ускорений звеньев для второго положения (ц₂ = 120°): ;

= = = = 71,3 c^-1;

= = = = 0 c^-1;

= = = = 11,41 c^-1;

= = = = 48,5 c^-1.

Определение угловых ускорений звеньев для третьего положения (ц₃ = 240°): ;

= = = = 11,9 c^-1;

= = = = 53,5 c^-1;

= = = = 49,9 c^-1;

= = = = 28,53 c^-1.

Заключение

Эффективность применения того или другого механизма для выполнения технологического процесса оценивается его производительностью. Поэтому производительность является одним из основных параметров, задаваемых на проектируемый механизм.

Производительность механизма зависит от скорости движения исполнительного звена. Скорость движения исполнительного звена является не прерывной функцией от угловой скорости входного звена (кривошипного вала) механизма.

Следовательно, по известной производительности механизма всегда можно определить угловую скорость кривошипного вала. При заданной производительности механизма угловая скорость кривошипного вала является величиной постоянной и называется номинальной.



Список использованной литературы

1. Тимофеев Г.А. Теория механизмов и машин. - М.: ЮАРТ, 2011.

2. Топоров А.В., Топорова Е.А., Ульев Д.А. Учебно-методическое пособие для курсантов и слушателей очной и заочной форм обучения по специальности 280104.65 «Кинематический анализ рычажного механизма». - ИИ ГПС МЧС, 2011. - 79 с.

3. Ахметзянов М.Х. Сопротивление материалов: учебник / М.Х. Ахметзянов, И.Б. Лазарев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Юрайт, 2011. - 300 с.

4. Проектирование механических передач: учебно-справочное пособие для ВТУЗов / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. - 6-е изд., перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издания 2008 г. - М.: «Альянс», 2013. - 590 с.

5. Тимофеев, Г.А. Теория механизмов и машин: курс лекций / Г.А. Тимофеев. - М.: ИД Юрайт, 2010. - 351 с.

6. Теория механизмов и машин. Автор: Комар В.Л. Издательство: ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2005. - 154 с.

Размещено на Allbest.ru