Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Размещено на Allbest.ru

Вступ

1 Проектування та дослідження кривошипно-повзунного механізму

1.1 Вихідні дані

1.2 Структурний аналіз

1.3 Кінематичний аналіз

1.4 Силовий розрахунок

2 Синтез зубчатого зачеплення

3 Синтез кулачкового механізму

Список літератури

Вступ

Створення нових машин, приладів, установок, автоматичних пристроїв і комплексів, що відповідають сучасним вимогам ефективності, точності, надійності і економічності, засновано на досягненнях фундаментальних і прикладних наук.

Теорія механізмів і машин - наука, що вивчає загальні методи структурного і динамічного аналізу і синтезу різних механізмів, механіку машин. Важливо підкреслити, що висловлювані в теорії механізмів і машин методи придатні для проектування будь-якого механізму і не залежать від його технічного призначення, а також фізичної природи робочого процесу машини.

Курс теорії механізмів і машин по суті є ввідним в спеціальність майбутнього інженера і тому має інженерну спрямованість, в ньому широко використовується сучасний математичний апарат і вивчаються практичні прийоми рішення задач аналізу і синтезу механізмів - аналітичні з застосуванням ЕОМ, графічні і графоаналітичні.

Машина - пристрій, що виконує механічні рухи для перетворення енергії, матеріалів і інформації з метою заміни або полегшення фізичної і розумової праці людини. В процесі обробки в технологічних машинах (металообробні верстати і комплекси, ковальсько-пресове обладнання, прокатні стани, ливарне обладнання і т. п.) змінюються форма, розміри, властивості, стан висхідних матеріалів і заготівок. За допомогою транспортних машин і пристроїв відбувається переміщення вантажів, інструментів; людей і інших об'єктів в просторі з необхідною швидкістю. За допомогою енергетичних машин перетвориться енергія. В інформаційних машинах відбувається перетворення інформації, що вводиться, для контролю, регулювання і управління рухом.

Машина здійснює свій робочий процес за допомогою виконання закономірних механічних рухів. Носієм цих рухів є механізм. Отже, механізм - система твердих тіл, рухомо зв'язаних шляхом дотику і рухаються певним, необхідним чином щодо одного з них, прийнятого за нерухоме. Дуже багато які механізми виконують функцію перетворення механічного руху твердих тіл.

1 Проектування та дослідження кривошипно-повзунного механізму

1.1 Вихідні дані

Частота обертання початкової ланки ;

Довжина початкової ланки ;

Співвідношення довжин ланок ;

Положення центра ваги шатуна .

Координата розрахункового положення механізму ;

Діаметр циліндра ;

Максимальний тиск у циліндрі ДВЗ ;

Вага шатуна ;

Вага поршня ;

Момент інерції =0,0023 кг*м2

1.2 Структурний аналіз

Головним завданням структурного аналізу механізмів є визначення числа його рухомих ланок, числа і класу кінематичних пар, ступеня рухомості механізму, виявлення кількості і класу структурних груп, нашаруванням яких цей механізм утворений, а також визначення класу і порядку механізму. Структурний аналіз перебуває і дозволяє встановити послідовність кінематичного та силового дослідження механізму.

Проведемо структурний аналіз кривошипно-шатунного механізму транспортної енергетичної установки (рисунок 1.1).

До складу механізму входять 3 рухомі ланки: 1 - кривошип ; 2 - шатун; 3 - повзун; одна нерухома ланка 4 - стояк та 4 кінематичні пари 4-1; 1-2; 2-3; 3-4. Всі кінематичні пари належать до 5-го класу. Ступінь рухомості механізму визначається за формулою Чебишева:

, (1)

де - число рухомих ланок;

- число кінематичних пар 5-го класу;

- число кінематичних пар 4-го класу.

Для досліджуваного механізму число рухомих ланок ; число кінематичних пар 5-го класу ; число кінематичних пар 4-го класу ,

.

Досліджуваний механізм утворений шляхом нашарування до механізму 1-го класу (стояк - кривошип ) структурної групи (шатун 2 - повзун 3) другого класу, другого порядку, другого виду. Тому механізм, що розглядається є механізмом 2-го класу 2-го порядку.

1.3 Кінематичний аналіз

Метою кінематичного дослідження є побудова планів і траєкторій, що описують точки ланок, а також визначення швидкостей та прискорень точок і ланок механізму.

Для побудови траєкторії точки механізм установлюється в ряд послідовних положень через кута повороту кривошипа. За початкове положення механізму обираємо таке, при якому кривошип і шатун витягуються в одну пряму лінію. На кожному плані механізму визначаємо положення точки . Послідовно сполучивши всі точки плавною кривою дістанемо траєкторію точки .

Для визначення швидкостей та прискорень використовуємо графоаналітичний метод або метод планів. План швидкостей (прискорень) є масштабне зображення векторів абсолютних швидкостей (прискорень) точок механізму, що виходять з однієї точки, яка називається полюсом.

Швидкість точки - VA, м/с,

, (2)

де - довжина кривошипа, м;

- кутова швидкість кривошипа, c-1.

, (3)

де n1 - число обертів, хв-1.

.

Від полюса плану швидкостей відкладаємо вектор , перпендикулярний до кривошипа в даному положенні і направлений в сторону його обертання.

Масштаб плану швидкостей , ,

, (4)

де VA - швидкість точки А, м/с;

Pva - довжина вектора , приймаємо =100 мм.

.

Далі переходимо до структурної групи 2-3. Для визначення швидкості точки скористаємось векторними рівняннями,

; (5)

Для визначення дійсних значень швидкостей необхідно довжини відповідних векторів у міліметрах, взятих з плану швидкостей, помножити на масштаб .

Значення вектора - VB, м/с,

, (6)

де - довжина вектора , мм;

- масштаб плану швидкостей, .

Швидкість ланки ВА - VBА, м/с,

, (7)

(8)

Визначаємо кутову швидкість шатуна,

, (9)

Результати розрахунків занесемо до таблиці 1

Таблиця 1. План швидкостей точок

№	ц	Vs2	Vb	Vab	щ2	S
0	0	11,5	0	23	123	0
1	30	16,1	14	20	106,9	8
2	60	21,8	22,5	11,7	62,6	30
3	90	23	23	0	0	56
4	120	19,3	17	11,7	62,6	80
5	150	14	8,4	20	106,9	94
6	180	11,5	0	23	123	100
7	210	14	86,46	20	106,9	94
8	240	19,3	12,4	11,7	62,6	80
9	270	23	17,1	0	0	56
10	300	21,8	16,7	11,7	62,6	30
11	330	16,1	10,54	20	106,9	8
12	360	11,5	0	23	123	0

Визначення лінійних прискорень виконуємо у тій же послідовності, що і визначення лінійних швидкостей. Прискорення точки кривошипа , що здійснює рівномірний обертальний рух, включає тільки нормальну складову

(10)

Прискорення зобразимо вектором , де - полюс плану прискорень. Вектор направлений по ланці до центра обертання, тобто до точки . Масштаб плану прискорень,

(11)

Для визначення прискорення точки складаємо векторні рівняння

; (12)

Нормальна складова прискорення

(13)

Вектор направлений уздовж ланки від точки до . Вектор направлений перпендикулярно ланці , а - вертикально (за напрямком руху повзуна). Для розв'язання векторних рівнянь (визначення модулів векторів та ) з точки плану прискорень паралельно у напрямку від точки до відкладаємо вектор , що зображає прискорення . Довжина цього вектора

, (14)

Через точку проводимо пряму, перпендикулярно (напрямок вектора ), а через полюс плану прискорень проводимо вертикальну пряму. Ці прямі перетнуться у точці . З`єднаємо на плані прискорень точки і . На середині відрізка позначимо точку - кінець вектора прискорення центра ваги шатуна.

Дійсні значення прискорень визначаються як добуток довжин відповідних векторів, взятих з плану прискорень на масштаб плану прискорень,

, (15)

, (16)

, (17)

Визначаємо кутове прискорення шатуна,

, (18)

Напрямок визначаємо шляхом переносу вектора прискорення у точку ланки 2.

Результати розрахунків занесемо до таблиці 2

Таблиця 2. План прискорень точок

№	ц	щ2	anBA	an
0	0	123	2829,1	26	11978	13356	0	0
1	30	106,9	2136,9	20	10176	10494	5406	28909
2	60	62,6	732,8	7	6466	3816	9222	49315
3	90	0	0	0	5406	2862	11024	58951
4	120	62,6	732,8	7	7526	6678	9222	49315
5	150	106,9	2136,9	20	8798	7738	5406	28909
6	180	123	2829,1	26	9222	7844	0	0
7	210	106,9	2136,9	20	8798	7738	5406	28909
8	240	62,6	732,8	7	7526	6678	9222	49315
9	270	0	0	0	5406	2862	11024	58951
10	300	62,6	732,8	7	6466	3816	9222	49315
11	330	106,9	2136,9	20	10176	10494	5406	28909
12	360	123	2829,1	26	11978	13356	0	0

1.4 Силовий розрахунок

Основним завданням силового розрахунку механізму є визначення реакцій у кінематичних парах та зрівноважу вальної сили або зрівноважу вального моменту.

Fp=fy*Pі (19)

Сила інерції шатуна

(20)

Сила інерції повзуна

(21)

Інерційний момент

(22)

Момент інерції шатуна

(23)

(кг)

(кг)

Fp= (Н)

(Н)

(Н)

(Н*м2)

Визначимо :

(24)

Значення пліч сил знаходимо з плану ланки 2-3:

(мм); (мм)

(Н)

Плечі сил визначаємо шляхом вимірювання на кресленні в міліметрах.

Якщо в результаті обчислювань ми отримаємо знак “-”, це говорить про те, що напрямок треба замінити на протилежний.

Для визначення невідомих нормальної складової і реакції між повзуном і стояком , яка направлена перпендикулярно руху повзуна, складаємо рівняння сил, що діють на групу 2-3, .

Рівняння рівноваги:

(25)

У відповідності до наведеного рівняння будуємо план сил, починаючи з відомої складової послідовно відкладаючи усі сили в масштабі

При побудові плану сили ваги за малістю не враховуються. Замикання силового багатокутника виконуємо шляхом проведення через початок вектора лінії дії складової до перетину з лінією дії реакції , проведеної через кінець вектора . Точка перетину ліній дії і визначає їх величину. Повну реакцію в шарнірі А отримаємо шляхом геометричного складання нормальної і тангенційної складових

(26)

Для визначення реакції між шатуном і повзуном 3 складаємо рівняння рівноваги сил для шатуна

(27)

Для визначення невідомої реакції будувати новий план сил не потрібно, а на плані сил групи необхідно з'єднати кінець вектора з початком вектора . Дійсні значення реакцій визначаємо шляхом множення довжин відповідних векторів, взятих із плану сил в міліметрах на масштаб плану сил

,

,

.

Переходимо до силового розрахунку початкової ланки. На ланку діють дві реакції та

З умов рівноваги . Реакції і утворюють пару, момент якої повинен зрівноважуватись моментом , що прикладений з боку робочої машини, тому що привод робочої машини у відповідності до завдання здійснюється через муфту. Таким чином,

Результати силового розрахунку заносимо до таблиці 3

Таблиця 3. Довжини і значення векторів сил, що діють на структурну групу 2-3

№	Позначення	Значення (Н)	Довжина
1		1312	15
2	Fі3	3883	45
3	Fі2		58
4	G2	4,8	0,05
5	G3	3,7	0,04
6	Fp	8597	100
7	R34	1031	12
8	R12n	7823	91
9	R12	7995	93

Розділ 2: Синтез зубчатої передачі

2.1 Вихідні дані:

модуль зубців - m = 3

кількість зубців шестерні - z1 = 17

кількість зубців колеса - z2 = 20

кут вихідного контуру - =200

коефіцієнт висоти голівки зубців - ha' = 1,0

коефіцієнт радіального зазору - с* = 0,25

В залежності від значень чисел зубців шестерні та колеса , з урахуванням значення передаточного відношення обираються за наведеними коефіцієнти зміщення.

Інволюта кута зачеплення

(28)

де - сумарне значення коефіцієнтів зміщення ();

- сумарне значення чисел зубців шестерні та колеса ().

Міжосьова відстань

, (29)

де ділильна міжосьова відстань ().

Коефіцієнт зміщення, що сприймається

. (30)

Коефіцієнт зрівняльного зміщення

. (31)

Радіуси ділильних кіл

. (32)

Радіуси основних кіл

. (33)

Радіуси початкових кіл

. (34)

Радіуси кіл вершин

. (35)

Радіуси кіл западин

. (36)

Размещено на Allbest.ru

Висота зубця

. (37)

Перевірка розрахунку виконується за формулою

. (38)

Коловий ділильний крок

. (39)

Товщина зубців за дугою ділильного кола

. (40)

Товщина зубців за дугою кола вершин

. (41)

За таблицею 1.6 знаходимо

Перевірка на відсутність загострення зубців виконується ().

Товщина зубців за дугою початкового кола

. (42)

Товщина зубців за дугою основного кола

. (43)

Коефіцієнт перекриття

. (44)

Визначений коефіцієнт перекриття задовольняє умові

,

де .

коефіцієнти питомих ковзань

(45)

(46)

де - передаточне відношення зубчатої передачі,

,

- довжина лінії зачеплення визначається за формулою

. (47)

- поточна відстань від точки до точки, що розглядається обов'язково відлічується у напрямку до точки . При розрахунках і за наведеними вище формулами відстань змінюють від до , розділивши лінію на 10 рівних ділянок.

Розрахунок виконано за допомогою ЕОМ та наведені на сторінці 24 у додатку Б.

Размещено на Allbest.ru

3 Проектування кулачкового механізму

3.1. Вихідні дані:

Закон прискорень штовхача - А.

Частота обертання кулачка - n=700 об/хв.

Максимальний хід штовхача Smax = 17 мм.

Максимальний кут тиску -

Фазовий кут віддалення -

Фазовий кут верхнього вистою -

Мінімальний радіус початкового кола кулачка - R0 = 40,11920937 мм.

Мінімальний радіус ролика - 16,04768375 мм.

До складу кулачкового механізму (рисунок 2.1) входять чотири рухомі ланки: 1 - кулачок, 2 - ролик, 3 - штовхач, 4 - стояк, які утворюють чотири кінематичні пари: , , - нижчі кінематичні пари 5 класу, - вищу кінематичну пару 4 класу.

Таким чином, кількість рухомих ланок , кількість кінематичних пар 5 класу , кількість кінематичних пар 4 класу . Ступінь рухомості визначається за формулою Чебишева

Через прямокутний закон зміни прискорень штовхача, при якому кулачковий механізм працює з "м'якими" ударами. Для цього закону кінематичні характеристики розраховуються окремо для ділянок додатних () і від'ємних прискорень ().

При цьому потрібно ураховувати, що

Ділянка додатних прискорень

; (48)

; (49)

; (50)

де - аналог найбільших додатних прискорень штовхача,

; (51)

- аналог найбільшої швидкості штовхача,

(52)

- найбільший заданий хід штовхача, ;

- кутова швидкість обертання кулачку, ;

(53)

- задана частота обертання кулачка.

Ділянка від'ємних прискорень

(54)

(55)

; (56)

де - аналог найбільших від'ємних прискорень штовхача,

(57)

; (58)

. (59)

Розрахунок переміщень, швидкостей та прискорень виконано за допомогою ЕОМ та наведені на сторінці 23 у додатку А.

Список літератури

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

2. Мороз В.І, Євтушенко В.К., Братченко О.В. Методичне забезпечення синтезу зубчатих та кулачкових механізмів у курсовому проектуванні з дисциплін “Теорія механізмів і машин” і “Прикладна механіка”. - Харків: ХарДАЗТ, 2000. - 38 с.

3. Методичний посібник з додержання вимог норм контролю (нормативних документів) у студентській навчальній звітності / Текстова частина (пояснювальна записка). - Харків: УкрДАЗТ, 2004. - 38 с.

4. Методичний посібник з додержання вимог норм контролю у студентській навчальній звітності / Графічні конструкторські документи. - Харків: УкрДАЗТ, 2006 - 34 с.

Размещено на Allbest.ru