Кинематическое и силовое исследование механизмов двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Структурный анализ механизма

В плоском механизме предварительно наложенные общие связи лишают каждое из звеньев трех степеней свободы, а именно: вращения вокруг двух координатных осей, лежащих в плоскости движения механизма и скольжения вдоль оси, перпендикулярной этой плоскости.

Поэтому кинематические пары могут наложить на относительное движение звеньев, образующих кинематическую пару, либо одно, либо два условия связи. Таким образом, в плоском механизме могут быть только следующие пары:

а) Высшие кинематические (например, сопрягающиеся профили зубчатых цилиндрических колёс или система профиль кулачковой шайбы - толкатель). Число этих пар механизма будем обозначать p4.

б) Вращательная (шарнир) или постельная (ползун в направляющих) число таких пар механизма будем обозначать p5.

Число W степеней свободы каждого из плоских механизмов системы можно определить по формуле Чебышева:

,

где n - число подвижных звеньев.

Для данного механизма число подвижных звеньев равно n = 5 (коромысло 1, шатун 2, ползун 3, шатун 4, ползун 5).

Число кинематических пар V - го класса: .

Число кинематических пар IV - го класса: .

Таким образом:

,

т.е. механизм обладает одной степенью свободы.

Таблица 1. Структурный анализ механизма

2. Построение схемы механизма

Масштаб схемы. Приняв на чертеже отрезок АВ= мм, находим:

В принятом масштабе вычерчиваем схему механизма. Для построения 12 положений звеньев механизма разделим траекторию, описываемую точкой B кривошипа AB, на 12 равных частей.

Определяем длины звеньев на схеме:

3. Построение планов скоростей механизма

Угловая скорость

а) Определяем скорость точки A:

Вектор перпендикулярен OA и направлен в сторону вращения кривошипа OA.

На чертеже выбираем произвольно точку P - полюс. Из точки P проводим вектор, изображающий скорость точки A. Длину отрезка выбираем 20 мм.

Масштаб плана скоростей :

б) Определяем скорость точки B:

4. Построение планов ускорений механизма.

Положение 11.

а) Ускорение точки C:

Вектор направлен по звену OA к центру вращения - точка O. На чертеже выбираем точку Р - полюс. Из точки P проводим вектор ,.

Строим план ускорений = 40 MM - отрезок изображающий в масштабе ускорение точки A.

Масштаб плана ускорений.

б) ускорение точки:

Векторное уравнение:

где:

- нормальное ускорение точки B относительно точки A, направленное вдоль AB от B к A;

тангенциальное ускорение точки B относительно A, направленное перпендикулярно BA; ускорение точки B, направленное вдоль горизонтальной прямой.

в) ускорение точки D:

где:

- нормальное ускорение точки D относительно точки C, направленное вдоль CD от D к C;

тангенциальное ускорение точки D относительно C, направленное перпендикулярно DC; ускорение точки B, направленное вдоль горизонтальной прямой.

Измерив длины векторов тангенциальных ускорений и умножив их на масштаб, получаем:

Угловые ускорения звеньев:

5. Кинематические диаграммы

Диаграмма перемещения. Для построения диаграммы перемещения точки М ползуна откладываем по оси абсцисс отрезок отражающий период Т одного оборота кривошипа, и делим его на 12 равных частей. От точек 1, 2… …11 диаграммы s( откладываем ординаты 1 - 1, 2 - 2…, 11 - 11, соответственно равные расстояниям , ,…, проводимые точкой М от начала отсчета.

Вычисление масштабов диаграммы перемещения.

Диаграмма скорости. Строится графическим дифференцированием графика перемещения по методу хорд. Он заключается в следующем. Криволинейные участки графика s( заменяем прямыми 0-1*, 1*-2*,…
11*-12*. Под графиком перемещения проводим прямоугольные оси и . На оси выбираем полюсное расстояние 0P1=20 мм. Из полюса p проводим наклонные прямые p-1, p-2,… p-11, параллельные хордам 0-1*, 1*-2*,… 11*- 0. Из середины интервалов 0-1, 1-2,…11- 0 диаграммы проводим перпендикуляры к оси t (штриховые линии). Из точек 1',2'…11' проводим прямые, параллельные оси . Точки пересечения соединяем плавной кривой. Масштаб диаграммы скорости вычисляем по формуле:

Диаграмма ускорения. Строится графическим дифференцированием диаграммы скоростей. Все построения аналогичны ранее описанным при графическом дифференцировании диаграммы перемещения. Масштаб диаграммы ускорения равен:

= = 0,005

6. Силовой расчет рычажного механизма

Определяем все активные силы:

Силы тяжести:

Сила тяжести 2-го звена

Сила тяжести 3-го звена

Сила тяжести 4-го звена

Сила тяжести 5-го звена

Сила инерции

Сила инерции 2-го звена:

Сила инерции 3-го звена:

Сила инерции 4-го звена:

Сила инерции 5-го звена:

Моменты сил инерции:

Момент силы инерции 2-го звена:

Момент силы инерции 4-го звена:

Силовой расчет группы звеньев 2-3.

Строим группы Ассура 2 и 3 звеньев в масштабе , в соответствующих точках прикладываем все активные силы: силы тяжести, силы инерции, моменты сил инерции.

Составляем уравнение моментов всех сил относительно точки A:

-= 0

= = = 638 (H)

Составляем уравнение моментов всех сил относительно точки B:

- = 0

=1324,1 (H)

Зададим масштабный коэффициент (взяв наибольшую силу):

Разделим все остальные силы на и получим отрезки в мм, а направление их возьмём с группы Ассура;

Составляем векторное уравнение равновесия всех сил, действующих на группу звеньев 2 - 3:

В выбранном масштабе сил строим план сил, указанных в уравнении. Из плана сил определяем:

Силовой расчет группы звеньев 4-5.

Строим группы Ассура 4 и 5 звеньев в масштабе , в соответствующих точках прикладываем все активные силы: силы тяжести, силы инерции, моменты сил инерции.

Составляем уравнение моментов всех сил относительно точки C:

-99.

Составляем уравнение моментов всех сил относительно точки D:

-

Зададим масштабный коэффициент (взяв наибольшую силу):

Разделим все остальные силы на и получим отрезки в мм, а направление их возьмём с группы Ассура;

Составляем векторное уравнение равновесия всех сил, действующих на группу звеньев 4 - 5:

++++ ++ = 0

В выбранном масштабе сил строим план сил, указанных в уравнении. Из плана сил определяем:

= 4811 (H)

= 4947 (H)

Силовой расчет ведущего звена.

Строим ведущее звено в масштабе ,

Реакция , которую требуется определить. Реакция , приложена в точке B, D и равна по величине реакции , но противоположна ей по направлению.

Составляем уравнение моментов всех сил действующих на 4 звено относительно точки 0:

Составляем векторное уравнение равновесия всех сил, действующих на OAC:

чебышев рычажный кинематический векторный

В выбранном масштабе сил строим план сил, указанных в уравнении. Из плана сил определяем:

Размещено на Allbest.ru