Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование под ред. Г.А.Тимофеева, Н.В.Умнова 2012г (Тимофеев Г.А., Умнов Н.В. - Курсовое проектирование), страница 42

4. Построение диаграммы силы сопротивления и индикаторной диаграммы в проекционной связи с перемещением выходного звена. В большинстве заданий на проект эта диаграмма задана в виде таблицы относительных значений силы (в долях от максимальной) и относительных значений перемещения (в долях от хода выходного звена). По рассчитанному значению хода выходного звена и заданному максимальному значению силы строят диаграмму силы сопротивления от перемещения. Масштаб перемещения принимают равным масштабу кинематической схемы. В поршневых машинах вначале строят индикаторную диаграмму, которую затем перестраивают в диаграмму силы. Один оборот начального звена делят равномерно на 12 интервалов, в каждом положении строят план механизма и определяют соответствующее положение выходного звена. В этих положениях по диаграмме силы находят значения силы сопротивления и определяют ее зависимость от обобщенной координаты (рис.

П7.1). Мег = 82)газг сов(62,Узг), и = 50 ин/Ьгмм1 и рад 2и рв =20,65 мм/рад РисЛП7.4 )пР (дР 1пР 1пР (пР Е и в 1 Ц 1 в да+ рад+ 01+ мав пр пр пр пр пр пр Рис. П7.2 и„= 300 ин/- ргв = 600 нн/и О1 и 0,6 кдк г ! 0,1 1 в г Рис. П7.3 0,2 рад 2п и 2465 ни/рад Рис. П7.5 153 5. Построение для произвольного положения механизма плана возможных скоростей или плана аналогов скоростей (последний вычерчивают в масштабе). 8. Определение графически или аналитически необходимых для построения динамической модели первых передаточных функций.

В качестве звена приведения (или начального звена) обычно принимают кривошип 1. Для приведения масс определяют полное значение передаточных функций центра масс, для моментов инерции — угловую передаточную функцию звена, для сил тяжести — проекцию вектора передаточной функции на вертикальную ось, для силы сопротивления — проекцию передаточной функции на направление силы. При графическом решении строят не менее 12 планов возможных скоростей и по отношению отрезков планов определяют значения передаточной функции (рис. П7.2).

Эти планы чертят на миллиметровке и в качестве приложения помещают в пояснительной записке к курсовому проекту. Аналитическое решение обычно выполняют методом проекций векторных контуров. Схему векторных контуров, уравнения проекций и их производных приводят в записке. На первом листе в виде одной или двух диаграмм изображают первые передаточные функции и передаточные отношения, необходимые для построения динамической модели механизма (рис. П7.3). Увс = = — = гдв = гдв: аз гг у с а121 141 вв ркс а8з2 зг уз2 Кгзг = — = — = — гдв = гдв1 агр, гв1 ув ркв с авг в12 Усо гдв св гдв Ь аг (г~з Евг = И21 = а% ГВ1 Вв гвс Рка гвс и рад 2и Рг — рв= 2В65нп/рад 7.

Определение с помощью графических построений (см. 1.4) или аналитическим методом зависимости силы сопротивления от обобщенной координаты. В каждом положении кривошипа 1 находят значения силы сопротивления и передаточной функции точки ее приложения (или проекции передаточной функции на направление силы). Эти величины перемножают, определяют значения приведенного момента от силы сопротивления и аналогично находят приведенные моменты от сил тяжести: Мг ™д + Мег ™ез 4 Мрп, Мд ™дв ад1, пр пр пр пр пр пр пр МЕЗ = ВЗ)1ВЗЗ СОЗ(ВЗ (1ЗЗ) = 8 Мр~ = ~в)1ВС СОЗ(Е„УС).

Все составляющие приведенного момента и их сумму представляют в виде графиков на одной диаграмме (рис. П7.4). 8. Расчет для подвижных звеньев механизма, имеющих массу или момент инерции, приведенных моментов инерции по формулам, приведенным ниже: 142 142 гп441 142 о41' 111 1» 12П + 12в + 13 пр пр пр пр пр 12П 1112)'азг' 13 пгзК1с' 12в 132 шаг' пр 2 пр 2 пр 2 Все составляющие приведенного момента инерции второй группы звеньев (зависящие от обобщенной координаты) и их сумму приводят в виде графиков на одной диаграмме (рис. П7.5). рг = 3422 пп/кдк и = ЮОО пп/1кгп 1 1 Ат 1цт(11цт У 70 рцт/г 10 кВх 05 1,А 0 0 рор 2« и 2ВБ5 ии/рор Рис. П7.7 и„= 50 ии/крх 15 «Вх 10 А ч25 -15 0 рад 2« р = 2ВБ5ии/роВ Рис.

П7.6 154 9. Решение задач динамики с использованием параметров динамической модели Мец и )е~. При установившемся режиме движения определяют момент инерции дополнительной маховой массы или маховика )„„и зависимость угловой скорости начального звена тц, от обобщенной координаты. Эту задачу решают методом, предложенным Н.И. Мерцаловым, согласно следующему алгоритму: графически или численно интегрируют приведенный момент сопротивления и определяют его работу за цикл Я",; приведенный движущий момент принимают постоянным (среднеинтегральным) и определяют по условию ус- тановившегосЯ Движенив Ач = -Ачд, Ячд = М,д,рв„р и Мтд р = Ацд/в1 суммируют ординаты графиков работы силы сопротивления и работы движущего момента, строят график суммарной работы Ае (рис.

П7.6); по теореме об изменении кинетической энергии определяют кинетическую энергию первой группы звеньев Т, = Ае — Тц, гДе Тц — кинетическаЯ энеРгиЯ втоРой группы звеньев. Согласно методу Мерцалова, эта энергия рассчитывается по 1;,Р при допущении, что в1 = в1„. Тогда 1,;Р и Тц связаны между собой соотношением Тц = 1[[дв~~,р/2 или Тц = 1,',РС, где С вЂ” константа.

При этом график 1,",Р в масштабе рт- = р, 2/вз„р соответствует графику Тц (см. рис. П7.5); график Тц пересчитывают в масштаб суммарной работы Ае, из ординат суммарной работы вычитают ординаты Тц и получают график Т1 (рис. П7.7); по графику Т, определяют максимальное изменение кинетической энергии за цикл тЕТ1 „ц и по заданному допустимому коэффициенту неравномерности [8) рассчитывают необходимый момент инерции первой группы зве- НЬЕВ 11ицк,' пр . из полученного значения 1Д„вычитают приведенные моменты инеРции РотоРа двигателЯ )дц, РедУктоРа )Д, коленчатого вала )с, и определяют момент инерции маховика 1„,„, находят его размеры и массу; график угловой скорости тЕв1 получают из графика Вт71.

Если в, = в„р, то Т, = 11"рвтортЕв1 и график изменения кинетической энергии первой группы звеньев ЬТ1 в другом масштабе будет графиком изменения угловой скорости Ьвт. Так как ординаты диаграмм 7571 и Лв1 равны, то р„, = р, 1, в„р, цр р„= 20 ВО ии/йорг ) рк--50«и/кВк для преобразования графика пв1 в график в, определяют положение оси абсцисс х. Ординату наибольшего изменения ЬТ„ц„равную ординате наибольшего изменения Ьвп делят пополам и через ее середину проводят прямую, изображающую в„р От этой линии откладывают у„„р = р„в„,р и проводят ось абсцисс графика в, (ось переменной цт;* на рис. П7.7).

Задача 2. Определение уравновешивающего момента, обеспечивающего заданный закон движения, и сил в кинематических парах механизма. 1. Определение исходных данных для силового расчета. По ординатам соответствующих графиков для заданного значения обобщенной координаты тр, рассчитывают величины Рс, в,, Мец, )ец, производную д)ецц/йр1 и угловое ускорение Е 1 Е Мпц 2 0пР (пц 2(цц и, 2.

Постановка задачи на втором листе (рис. П7.8) с указанием, что дано и что требуется определить. В масштабе вычерчивают кинематическую схему рычажного механизма в положении с заданной обобщенной координатой. На схему наносят внешние силовые факторы: силу сопротивления Е„силы тяжести 61 и движущий момент М„д. Указывают направления в1, з1 и угловую коор- ДинатУ 1Рп 3. Построение планов скоростей и ускорений для заданных в, и ц, в рассматриваемом положении механизма в масштабе. Записывают векторные уравнения, на основании которых построены планы скоростей.

4. Расчет сил тяжести звеньев, главных моментов и главных векторов сил инерции. б. Определение на основе структурного анализа механизма числа неизвестных компонентов реакций в кинематических парах и числа уравновешивающих моментов. В рассматриваемой задаче число неизвестных переменных равно 9.

Для каждого элемента системы можно записать одно векторное уравнение сил и одно уравнение моментов. Следовательно, нужно рассмотреть равновесие трех элементов: одной структурной группы 2-3 и двух звеньев 3 и 1. 6. Кинетостатический силовой расчет. Проводят, начиная со звеньев и групп механизма, для которых известны внешние нагрузки (в рассматриваемом случае— группа звеньев 2-3). Изображают схему группы или звена, к ней прикладывают внешние силы и моменты, век- Попо: 9,= 180; т,= 52539ро8/с, с,=7008 ро8/с, си= 15З71 кН, а,= 1й1й кг а,= гОкг тг= ЗОкг 1о= 194.6 лзн, 1„= 10кг ч Опререпоаь ~; ге с1е й= п70нн/н о,с,гг с и и о Рис.

П7.В = Ора = О; Р = 9117 П ю'Рн Ог аг Ог" 07 и/П Рис. П7.9 155 ~А/ ьь/ Ппон скорюппео р„= 794 нн/Ьс 1 Ппон ускореноо р,= 05нн/1нс 1 л оп = оп ' ов и / ос =Ф' оа ' от 7йпндм гки звена 1 яг=ааб !И д г 7Мд =0 )У ВБОНк ГГ"-И, ~,.5,.Г, -а й)Рпой;/= [()з Рис. П7.11 156 Ь(1 =(1 М„-И. Г/И ) 1М% = Х) Ж, Рис. П7.10 торы и моменты сил инерции, реакции связей отсоединенных звеньев. Вначале рассматривают звено 3 и из суммы моментов определяют момент в поступательной паре Π— Мзс = 0 Н.м. Затем рассматривают группу звеньев 2-3. Из суммы моментов относительно точки В определяют реакцию Рзс, а из векторной суммы — величину Рз„и направление <рз, реакции в шарнире В. После этого из векторной суммы сил для звена 3 находят значение Рзз и направление гззз реакции в шарнире С.

На завершающем этапе рассматривают равновесие начального звена 1 (рис. П7.10). Из суммы моментов относительно точки А определяют уравновешивающий момент М„д, а из векторной суммы — величину Рю и направление 1нс реакции в шарнире А. 7. Сравнение значения движущего момента, полученного при силовом расчете, с его значением, полученным на первом листе. Момент на втором листе не должен отличаться от момента на первом более чем на 5...10 %.