Расчет и построение динамической модели механизма вытяжного пресса

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: «Расчет и построение динамической модели механизма вытяжного пресса»

Дано:

Схема механизма и диаграмма сил полезного сопротивления (рис1)

l_OA =0.09м; l_AВ =0.4м; l_ВС =0.28м; l_СД =0.39м; Х=0,14м; У=0,39м;

а-0,23м; l_AS3 =0,25м; l_СS4 =0,22м; w₂=14с^-1;

m₃=24кг; m₄=20кг; m₅=62кг;

I₀=2,6кгм²

I_S3=0,15кгм²

I_S4=0,12кгм²

F_max=42кн

Рисунок 1. Схема механизма вытяжного пресса

1. Планы механизма.

Для построения траекторий отдельных точек звеньев должна быть известна структурная схема механизма и размеры всех звеньев.

Принимаем за начало отсчета общую точку корпуса и начального звена О и описываем траекторию точки А в масштабе:

сопротивление звено механизм вытяжной пресс

(1.1)

где - длина кривошипа в м;

Определяем длины остальных звеньев

По полученным размерам методом засечек строим в тонких линиях два плана механизма соответствующих двум крайним положениям механизма, Замером определяем углы рабочего и холостого хода:

_рх=187,68_хх=172,32

По крайним положениям определяем ход ползуна6, (Н=0,26м) и строим диаграмму сил полезного сопротивления, связав ее с планами механизма На рабочем ходу откладываем угол =90строим главный план механизма. На нем нумеруем звенья, обозначаем кинематические пары и центры масс звеньев.

2. Структурный анализ механизма

Выписываем кинематические пары и определяем их класс.

1-2-вращательная, 5-го класса;

2-3-вращательная, 5-го класса;

3-4-вращательная, 5-го класса;

4-0-вращательная, 5-го класса;

4-5-вращательная, 5-го класса;

5-6-вращательная, 5-го класса;

6-0-поступательная, 5-го класса;

Ступень подвижности механизма.

Определяем по формуле Чебышева

W = 3n - 2p5 - p4 ,(2.1)

где n - количество подвижных звеньев;

p5 - количество пар 5-го класса;

p4 - - количество пар 4-го класса

n = 5; p5 = 7; p4 = 0 Таким образом W = 3x5 - 2x7 = 1

Строим структурную схему механизма

Рисунок 2. Структурную схему механизма

Розкладываем механизм на группы Ассура.

Начальный механизм. I клас W = 3x1 - 2x1 = 1

Рисунок 3. Начальный механизм

Группа Асура 2-го класса

Рисунок 4. Группа Асура 2-го класса

II клас, 2 порядок 1 вид W = 3x2 - 2x3 = 0 ВВВ

Рисунок 5. Група Асура 4 - 5

W = 3x2 - 2x3 = 0 II класс, 2 порядок 2 вид ВВП

Структурная формула I (0,1) II (2,3)3 II (4,5)5- механизм 2-го класса.

3. План скоростей

Определяем скорость точки А: м/с.

Выбирается произвольная точка Р_V на плоскости (рис. 2.2, б) в качестве полюса и из нее проводится отрезок , параллельный скорости . По значению скорости и принятой длине отрезка =126в мм определяется масштаб плана скоростей:

, ()(3.1)

()

Для построения скорости точки В записывается выражение (3.2), взяв за полюсы точки А и О1:

(3.2)

.

Решая векторное уравнение (проведя из точки перпендикуляр к отрезку ВА, а из полюса Р параллель к отрезку ИС), находим точку в.

Отрезок в масштабе выражает скорость точки В:

м/с

м/с

Скорость точки Д , принадлежащей 4му звену, совершающему колебательное движение определяем используя теорему подобия

Используя масштабный коэффициент получаем,

Скорость точки Е, принадлежащей 5 му звену, совершающему плоскопараллельное движение, определяем, решая совместно графически уравнения

Строим план скоростей, учитывая данное уравнение, на пересечении отрезков и de получаем точку e, соединяя ее с полюсом помучаем отрезок, который характеризует скорость точки E и определяем скорости , , .

м/с

м/с

Для нахождения скоростей точек S₃, S₄ используем теорему подобия

Из полюса Р_V к S₃, S₄ проводятся лучи P_V s₃, P_V s₄, которые в масштабе представляют собой скорости точек /

Их модули равны:

Угловые скорости звеньев:

4. План ускорений

Для построения планов ускорений плоского рычажного механизма с внешней поступательно движущейся парой используется теория плоского движения.

Находится ускорение точки А кривошипа, взяв за полюс точку О и использовав выражение

(4.1):

Так как , и , то , то есть равно центростремительному ускорению, которое направлено к точке О и по величине равно .

м/c².

Выбирается на плоскости произвольная точка Pa , из нее проводится отрезок , параллельный вектору ускорения , который в масштабе

однозначно определяет его величину и направление

Для нахождения ускорения точки B решаем совместно два уравнения:

Высчитываем ускорения , , (угловые скорости найдены после построения планов скоростей). Причем центростремительные ускорения направлены от точки В к соответствующим полюсам. Вращательное ускорение перпендикулярно отрезку, соединяющим точку С с полюсом А.

м/с²

м/с²

В дальнейшем с конца отрезка в масштабе проводится направленный отрезок , а из точки Ра- проводим линию параллельную ВС

Из этих точек проводим перпендикуляры до пересечения в точке b получаем касательные ускорения, модули которых равны:

Ускорение точки Д , принадлежащей 4му звену, совершающему колебательное движение определяем используя теорему подобия

Используя масштабный коэффициент получаем:

Выражение для точки Е имеет вид: ,

где - центростремительное ускорение;

- вращательное ускорение, лежащее на прямой, перпендикулярной отрезку ДС.

Ускорение точки Е на плане ускорений берет свое начало в точке Ра, а вектор ускорения направлен вдоль траектории ползуна. Поэтому для нахождения ускорения точки Е необходимо от точки в отложить отрезок , восстановить в конечной точке перпендикуляр, т. е. указать положение отрезка . Если из точки Ра провести прямую, параллельную траектории ползуна, получим точку пересечения е, т. е. ускорение точки Е вокруг полюса .

.

Для нахождения ускорений точек S₃, S₄ используем теорему подобия

Из полюса Р_а к S₃, S₄ проводятся лучи P_а s₃, P_а s₄, которые в масштабе представляют собой ускорения точек

Угловые ускорения звеньев для данного положения механизма равны:

;

.

5. Приведенный момент сил сопротивления

Определяем величину и направление сил тяжести и сил инерции и прикладываем их к звеньям механизма:

К звену3

F_u3= m₃ a_s3= Н

К звену4

F_u4= m₄ a_s4= Н

К звену6

F_u6= m₆ a_s6= Н

сила сопротивления в данном положении, к точке А ведущего звена прикладываем уравновешивающую силуР_ур

Моменты, приложенные к звеньям раскладываем на пары сил:

В соответствующих точках плана скоростей прикладываем , предварительно повернув на 90 против часовой стрелки все силы тяжести , инерции, пары сил от моментов инерции, уравновешивающую силу Рассматривая план скоростей как жесткий рычаг, вращающийся вокруг полюса Р_V, можно написать уравнение равновесия рычага в виде суммы моментов сил относительно полюса. Из уравнения легко определяется уравновешивающая сила , приложенная в заданной точке механизма. Такой метод называется методом рычага Жуковского.

Из уравнения определяем уравновешивающую силу

6. Приведенный момент инерции и параметры динамической модели механизма.

Приведенный момент инерции механизма будет равен

Таким образом, параметры построенной динамической модели механизма будут:

Угол поворота равен углу звена приведения _m=₂=90;

Угловая скорость вращения модели равна угловой скорости звена приведения w_m=w₂=14с^-1;

Приведенный момент сил сопротивления модели равен приведенному моменту сил сопротивления механизма М_п ^с=77б29Нм;

Приведенный момент инерции модели равен приведенному моменту инерции механизма J_п=3б866 кгм²

Размещено на Allbest.ru