Анализ и синтез плоских рычажных механизмов
Определение степени подвижности плоского механизма, а также его класса. Основные задачи и методы кинематического исследования механизма, построение планов положения, траекторий точек. Расчет скоростей точек механизма. Синтез зубчатого зацепления.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.02.2019 |
| Размер файла | 341,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Анализ и синтез плоских рычажных механизмов
Введение
кинематический зубчатый зацепление рычажный
Основными целями выполнения курсовой работы являются изучение общих методов исследования и проектирование механизмов, применение знаний из ранее изученных дисциплин для конструирования, изготовления и эксплуатации машин в любой отрасли промышленности и транспорта.
Задачами данной работы являются проведения структурного и кинематического анализа механизма, построение диаграмм и выполнения чертеж зубчатого зацепления.
При построении графической части работы используются результаты проведенных расчетов.
Поставленные задачи решались с учетом действующих стандартов предприятий СТП ОмГУПС-1.1-02 и СТП ОмГУПС-1.2-02 и рекомендаций, учитывающих опыт создания подобных устройств.
1. Структурный анализ механизма
1.1 Определение степени подвижности плоского механизма
Степень подвижности плоских механизмов определяется по формуле П.Л. Чебышева:
W = 3k-2- (1.1)
где W - степень подвижности механизма;
k - число подвижных звеньев механизма;
- число кинематических пар пятого класса;
Степень подвижности механизма определяет число ведущих его звеньев, т.е. количество звеньев, которым необходимо задать движение, чтобы все остальные звенья двигались по вполне определенным законам.
1.2 Определение класса механизма
Класс механизма в целом определяется классом самой сложной его структурной группы.
Определяем степень подвижности механизма по формуле (1.1):
W = 3k-2
где k = 5; = 7;
тогда
W = 3 • 5 - 2 • 7 = 1
Это значит, что в данном механизме должно быть одно ведущее звено.
Весь механизм является механизмом второго класса.
2. Кинематическое исследование плоского механизма
2.1 Основные задачи и методы кинематического исследования механизма
Существует три основных метода кинематического исследования механизмов:
- графиков (наименее точный и наименее трудоемкий)
- планов (более точный и более трудоемкий)
- аналитический (самый точный и самый трудоемкий)
При построении кинематических схем и планов положения механизмов определяется масштабный коэффициент длины, показывающий число метров натуральной величины в одном миллиметре чертежа м/мм:
= (2.1)
где - действительная длина кривошипа, м:
- длина отрезка изображающего кривошип на чертеже, мм.
2.2 Построение планов положения механизма
Планом положения механизма называется чертеж, изображающий расположение его звеньев в какой-то определенный момент движения.
Планы положения механизмов строятся методом засечек.
2.3 Построение траекторий точек
Для построения траекторий какой-либо точки необходимо построить несколько планов положений механизма, найти на каждом из планов положение заданной точки и соединить их последовательно плавной кривой (точки В, С, D). Траекторией кривошипа будет окружность радиуса .
2.4 Определение скоростей точек механизма методом планов скоростей
Зная закон движения ведущего звена и длину каждого звена механизма, можно определить скорость его точек по значению и направлению в любом положении механизма путем построения плана скоростей для этого положения.
Определяем абсолютные и относительные скорости точек звеньев и угловые скорости звеньев механизма для основного положения.
Частота вращения кривошипа n = 145 об/мин;
= ; = = 15,2 (2.2)
Центры тяжести всех звеньев находятся в их центрах ( - )
Находим скорость точки А кривошипа по формуле, м/с:
= • ; = 15,2 • 0,2 = 3,04 м/с (2.3)
Вектор направлен перпендикулярно оси звена в сторону его вращения.
Задаемся длиной отрезка (произвольно), который на плане будет изображать скорость точки А. Тогда масштаб плана скоростей, м/с • :
= ; = = 0,03 (2.4)
Для дальнейшего построения плана скоростей и определения скорости точки В составляем уравнение:
= +; (2.5)
где - скорость точки А, известна по значению и направлению;
- относительная скорость точки B во вращение вокруг точки А.
Скорость точки В, (и звена ) м/с, выражается формулой:
• ; = 100 • 0,03 = 3 м/с (2.6)
Вектор изображает скорость точки В м/с, в относительном вращении вокруг точки А:
= • ; = 11• 0,03 = 0,33 м/с (2.7)
Исходя из теоремы подобия, находим на плане точку С:
= ; = (2.8)
Отсюда находим :
= = 14,3 мм (2.9)
Откладываем от конца вектора расстояние 14,3 мм вдоль вектора и получаем точку положение точки С. Соединив полученную точку с полюсом определим скорость точки С:
= • ; = 101• 0.03 = 3.03 м/с (3)
Для дальнейшего построения плана скоростей и определения скорости точки D составляем уравнение:
= + (3.1)
где - скорость точки C, известна по значению и направлению;
- относительная скорость точки D во вращение вокруг точки C.
Скорость точки D, (и звена CD) м/с, выражается формулой:
• ; = 40 • 0,03 = 1,2 м/с (3.2)
Вектор изображает скорость точки D м/с, в относительном вращении вокруг точки C:
= • ; = 82• 0,03 = 2.46 м/с (3.2)
Исходя из теоремы подобия, находим на плане точки - , соответствующие центрам тяжести звеньев. Соединив их с полюсом , определяем скорости центров тяжести механизма, м/с:
= • ; = 50 • 0.03 = 1,5 м/с (3.3)
= • ; = 100 • 0.03 = 3 м/с (3.4)
= • ; = 50 • 0.03 = 1,5 м/с (3.5)
= • ; = 65 • 0.03 = 1,95 м/с (3.6)
= • ; = 20 • 0.03 = 0,6 м/с (3.7)
Следует учесть что, во всех остальных положениях скорость центра масс первого звена будет одинакова.
Пользуясь планом скоростей определяем угловые скорости звеньев, :
= ; = = 0,66 (3.8)
= ; = = 7,9 (3.9)
= ; = = 4,48 (4)
По аналогии производится расчет для остальных положений механизма.
Положение 1 V, м/с:
= 3,04 м/с
= 2,79 м/с;
=2,61 м/с;
= 1,8 м/с;
= 0,45 м/с;
= 1,8 м/с;
= 1,5 м/с;
= 2,88 м/с;
= 1,41 м/с;
= 2,16 м/с;
= 0,9 м/с;
= 0,9 ;
= 7,3 ;
= 3,3 ;
Положение 2 V, м/с:
= 3,04 м/с;
= 1,26 м/с;
=2,28 м/с;
= 2,28 м/с;
= 3,9 м/с;
= 0,24 м/с;
= 1,5 м/с;
= 1,26 м/с;
= 0,33 м/с;
= 2,28 м/с;
= 1,2 м/с;
= 7,8 ;
= 3,3 ;
= 0,4 ;
Положение 3 V, м/с:
= 3,04 м/с;
= 3,96 м/с;
=4,38 м/с;
= 0,72 м/с;
= 1,8 м/с;
= 4,02 м/с;
= 1,5 м/с;
= 3,42 м/с;
= 1,98 м/с;
= 2,4 м/с;
= 0,3 м/с;
= 3,6 ;
= 10,4 ;
= 7,3 ;
Положение 4 V, м/с:
= 3,04 м/с;
= 0.96 м/с;
=1,2 м/с;
= 1,44 м/с;
= 2,64 м/с;
= 1,08 м/с;
= 1,5 м/с;
= 1,8 м/с;
= 0,5 м/с;
= 1,2 м/с;
= 0,72 м/с;
= 5,28 ;
= 2,5 ;
= 2 ;
Положение 5 V, м/с:
= 3,04 м/с;
= 0,96 м/с;
=1,14 м/с;
= 0,12 м/с;
= 2,7 м/с;
= 1,08 м/с;
= 1,5 м/с;
= 1,8 м/с;
= 0,4 м/с;
= 0,6 м/с;
= 0,06 м/с;
= 5,4 ;
= 2,5 ;
= 1,96 ;
Положение 6 V, м/с:
= 3,04 м/с;
= 2,7 м/с;
= 2,7 м/с;
= 0,12 м/с;
= 1,14 м/с;
= 2,64 м/с;
= 1,5 м/с;
= 2,82 м/с;
= 1,32 м/с;
= 1,2 м/с;
= 0,06 м/с;
= 2,28 ;
= 7,1 ;
= 4,8 ;
2.5 Определение ускорений точек механизма методом планов ускорений
Считая известным ускорение шарнирной точки ( = = 0), помещаем ее на плане ускорений в полюсе . Звено вращается равномерно, поэтому точка А имеет только нормальное ускорение, которое направлено по звену к центру вращения . Определяем его по формуле, м/:
= = • ; = • 0,2 = 46,2 м/ (4.1)
Принимаем (произвольно) длину отрезка равной мм. Тогда масштаб плана ускорений, м/ • :
= ; = = 0.462 (4.2)
Для дальнейшего построения плана ускорений и определения ускорения точки В составляем уравнение:
= + = + + (4.3)
При рассмотрении движения точки В со звеном АВ, определяем нормально ускорение этой точки относительно точки А, м/:
= ; = = 0,22 м/ (4.4)
Остальные ускорение звена АВ, м/:
= • ; = 49 • 0,462 = 22,6 м/ (4.5)
= • ; = 49 • 0,462 = 22,6 м/ (4.6)
Определяем нормальное и тангенсальное ускорение звена , м/:
= ; = = 23,7 м/ (4.7)
= • ; = 4 • 0.462 = 1.8 м/ (4.8)
Определяем ускорение точки В, м/:
= • ; = 51 • 0.462 = 23.6 м/ (4.9)
Исходя из теоремы подобия, находим на плане точку С:
= ; =
Отсюда находим :
= = 63,7 мм
Откладываем от конца вектора расстояние 63,7 мм вдоль вектора и получаем точку положение точки С. Соединив полученную точку с полюсом определим скорость точки С:
= • ; = 37 • 0,462 = 17,1 м/ (5)
Для дальнейшего построения плана ускорений и определения ускорения точки В составляем уравнение:
= + = + + (5.1)
Определяем ускорения звена CD, м/:
= ; = = 11 м/ (5.2)
= • ; = 27,5 • 0,462 = 12,7 м/ (5.3)
= • ; = 36 • 0,462 = 16,6 м/ (5.4)
Определяем ускорение точки D, м/:
= • ; = 59 • 0,462 = 27,3 м/ (5.5)
Из третьего свойства планов ускорений определяем места нахождения точек центра тяжести, а затем значения ускорений:
= • ; = 50 • 0.462 = 23,1 м/ (5.6)
= • ; = 76 • 0.462 = 35,1 м/ (5.7)
= • ; = 25,5 • 0.462 = 11,8 м/ (5.8)
= • ; = 46 • 0.462 = 21,3 м/ (5.9)
= • ; = 29,5 • 0.462 = 13,6 м/ (6)
Угловое ускорение звена , совершающего равномерное движение, равно нулю. Угловые ускорения остальных звеньев выражаются формулами :
= ; = = 45,2 (6.1)
= ; = = 4,7 (6.2)
= ; = = 23,1 (6.3)
Положение 1 a, м/:
= 46,2 м/
= 26,8 м/
= 24 м/
= 0,924 м/
= 27,7 м/
= 0,405 м/
= 27,7 м/
= 22,2 м/
= 17 м/
= 61,9 м/
= 5,9 м/
= 23,4 м/
= 23,1 м/
= 35,1 м/
= 13,4 м/
= 11,7 м/
= 0,462 м/
= 55,4
= 44,7
= 42,5
Положение 2 a, м/:
= 46,2 м/
= 114,6 м/
= 138,6 м/
= 125,7 м/
= 81,3 м/
= 32,9 м/
= 74,8 м/
= 4,2 м/
= 115 м/
= 53,6 м/
= 0,12 м/
= 53,6 м/
= 23,1 м/
= 77,6 м/
= 57,3 м/
= 129,4 м/
= 62,8 м/
= 149,6
= 302,6
= 97,5
Положение 3 a, м/:
= 46,2 м/
= 81,3 м/
= 118,3 м/
= 109 м/
= 122,9 м/
= 6,48 м/
= 122,9 м/
= 41,3 м/
= 70,2 м/
= 60,5 м/
= 29,4 м/
= 52,7 м/
= 23,1 м/
= 25,4 м/
= 40,7 м/
= 109 м/
= 54,5 м/
= 245,8
= 184,7
= 95,8
Положение 4 a, м/:
= 46,2 м/
= 30,5 м/
= 28,6 м/
= 12,9 м/
= 25,1 м/
= 13,9 м/
= 21,3 м/
= 0,35 м/
= 30,5 м/
= 35,1 м/
= 2,1 м/
= 34,7 м/
= 23,1 м/
= 37 м/
= 15,2 м/
= 13,9 м/
= 6,6 м/
= 42,6
= 80,3
= 63,1
Положение 5 a, м/:
= 46,2 м/
= 29,6 м/
= 25,9 м/
= 22,2 м/
= 23,1 м/
= 15,8 м/
= 17,5 м/
= 2,6 м/
= 29,6 м/
= 32,3 м/
= 2,3 м/
= 32,3 м/
= 23,1 м/
= 36,9 м/
= 14,8 м/
= 18,5 м/
= 11 м/
= 35
= 77,9
= 58,7
Положение 6 a, м/:
= 46,2 м/
= 25,4 м/
= 20,6 м/
= 25,9 м/
= 24 м/
= 2,3 м/
= 24 м/
= 19,2 м/
= 16,6 м/
= 13,9 м/
= 13,7 м/
= 6,5 м/
= 23,1 м/
= 35,1 м/
= 12,7 м/
= 22,2 м/
= 12,9 м/
= 48
= 43,7
= 11,3
3. Синтез зубчатого зацепления
3.1 Геометрический расчет цилиндрической прямозубой передачи
Принимаем стандартные значения коэффициентов = 1 и = 0,25
где - коэффициент высоты головки зуба;
- коэффициент радиального зазора;
Определяем параметры колес.
Диаметр делительной окружности, мм:
= m; = m (6.4)
где - число зубьев шестерни;
- число зубьев колеса; = 29
m - модуль;
= 7 • 18 = 126 мм; = 7 • 29 = 203 мм;
Высота головки зуба, мм:
= m; = 7 мм; (6.5)
Высота ножки зуба, мм:
= 1,25m; = 1,25 • 7 = 8,75 мм; (6.6)
Высота зуба, мм:
h = 2,25m; h = 2,25 • 7 = 15,75 мм; (6.7)
Диаметр вершин, мм:
= + 2; = 126 + 2• 7 = 140 мм; (6.8)
= + 2; = 203 + 2• 7 = 217 мм; (6.9)
Диаметр впадин, мм:
= - 2; = 126 - 2• 8,75 = 108,5 мм; (7)
= - 2; = 203 - 2• 8,75 = 185,5 мм; (7.1)
Шаг зубьев по делительной окружности, мм:
= m; = 3,14 • 7 = 21,98 мм; (7.2)
Толщина зуба S и впадин e по делительной окружности, мм:
S = e = 0,5; S = e = 0,5 • 21.98 = 10,99 мм; (7.3)
Межосевое расстояние, мм:
= ; = = 164,5 мм (7.4)
Теоретическое значение коэффициента перекрытия:
= ; (7.5)
где - угол зацепления в нулевой передаче.
Для нулевого зацепления = 20
= = 1,6
Физический смысл коэффициента перекрытия заключается в том, что он показывает количество пар зубьев, находящихся в зацеплении в данный момент.
Действительный коэффициент перекрытия определяется из чертежа зацепления по формуле:
= ; (7.6)
где CD - действительный участок линии зацепления, мм.
= = 1,5
Определив теоретический и действительный коэффициенты перекрытия сравниваем их значения.
= • 100%; = •100% = 6% (7.7)
Заключение
кинематический зубчатый зацепление рычажный
С помощью графических и расчетно-графических методов анализа механизма, рассмотренного при изучении дисциплины «Теория механизмов и машин» были определены значения скорости, ускорения и параметры нулевого зацепления зубчатых колес.
По результатам расчетов выполнен чертеж зубчатого зацепления, графики угловых скоростей и ускорений. Определены теоретическое и действительное значение коэффициентов перекрытия, установлена зависимость его от угла зацепления и модуля передачи.
Результат проектирования можно применять для создания опытного образца.
Список литературы
1. Анализ и синтез плоских рычажных механизмов. Часть 1: Методические указания к выполнению курсового проекта. 2-е изд., стереотипное / Н.В. Ковалева, А.В. Бородин, Т.В. Вельгодская; Омский гос. ун-т путей и сообщения. Омск, 2013.43 с.
2. Геометрический синтез прямозубого внешнего зацепления. Часть 2: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теория механизмов и машин». 2-е изд., перераб. / Т.В. Вельгодская, Н.В. Ковалева, А.В. Бородин; Омский гос. ун-т путей и сообщения. Омск 2013.34 с.
3. Структурный, кинематический и силовой анализ плоского рычажного механизма. Проектирование зубчатой передачи: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория механизмов и машин». 2-е изд., перераб. / Т.В. Вельгодская; Омский гос. ун-т путей и сообщения. Омск 2014.51 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение степени подвижности плоского механизма. Основные задачи и методы кинематического исследования механизмов. Определение скоростей точек механизма методом планов скоростей и ускорений. Геометрический синтез прямозубого внешнего зацепления.
курсовая работа [111,6 K], добавлен 17.03.2015Синтез, структурный и кинематический анализ рычажного механизма. Построение планов положений механизма. Определение линейных скоростей характерных точек и угловых скоростей звеньев механизма методом планов. Синтез кулачкового и зубчатого механизмов.
курсовая работа [709,2 K], добавлен 02.06.2017Проектирование кинематической схемы рычажного механизма. Построение планов его положения, скоростей и ускорения. Расчет ведущего звена. Синтез зубчатого механизма. Параметры инструментальной рейки. Порядок вычерчивания зацепления 2-х зубчатых колес.
курсовая работа [901,6 K], добавлен 14.04.2014Кинематическая схема главного механизма, определение числа степеней его подвижности по формуле Чебышева. Определение масштаба длин, кинематической схемы и планов скоростей. Анализ и синтез зубчатого механизма, силовой расчет с учетом сил трения.
курсовая работа [266,2 K], добавлен 01.09.2010Структурное и кинематическое исследование механизма: описание схемы; построение планов скоростей. Определение реакций в кинематических парах; силовой расчет ведущего звена методом Н.Е. Жуковского. Синтез зубчатого зацепления и кулачкового механизма.
курсовая работа [221,8 K], добавлен 09.05.2011Структурное исследование плоского механизма и выполнение анализа кинематических пар. Разделение механизма на структурные группы Ассура. Масштаб построения плана скоростей. Определение кориолисова ускорения. Синтез эвольвентного зубчатого зацепления.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.04.2013Определение степени подвижности кинематической цепи и класса механизма. Расчет перемещений, скоростей и ускорений, звеньев механизма и отдельных его точек. Проектирование цилиндрической, прямозубой, эвольвентной, корригированной зубчатой передачи.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 22.10.2011Определение линейных скоростей и ускорений точек рычажного механизма, а также угловых скоростей и ускорений звеньев, реакции в кинематических парах и уравновешивающую силу кривошипно-кулисного механизма. Построение графика перемещений толкателя.
курсовая работа [244,2 K], добавлен 15.02.2016Определение степени подвижности рычажного механизма. Проворачивание механизма на чертеже. Определение ускорений точек методом планов, масштабного коэффициента, силы инерции ведущего звена. Динамический синтез и профилирование кулачкового механизма.
курсовая работа [114,6 K], добавлен 07.08.2013Кинематический анализ механизма. Построение планов скоростей и ускорений. Определение сил и моментов инерции. Силовой анализ группы Асура. Проектирование зубчатой передачи внешнего зацепления. Синтез планетарного редуктора. Построение графика скольжения.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.12.2014
