150741 (Расчет кривошипного механизма)

Задание

Таблица 1-Исходные данные

Введение

Курс теории механизмов и машин рассматривает общие методы исследования и проектирования и является общетехнической дисциплиной, формирует знание инженеров по конструированию, изготовлению и эксплуатации машин. Общие методы синтеза механизмов позволяют будущему инженеру определять многие параметры проектируемых механизмов и машин. Даёт основы для подготовки инженеров-механиков по технологии изготовления и эксплуатации машин. Знание видов механизмов, их кинематических и динамических свойств, методов их синтеза, даёт возможность инженеру ориентироваться не только в принципах работы, но и в их технологической взаимосвязи на производстве. Курс теории механизмов и машин является основой для изучения последующих дисциплин.

Курсовое проектирование по теории механизмов и машин является самостоятельной творческой работой студентов. В процессе разработки курсового проекта студент должен решить ряд расчётно-графических задач, с решением которых инженеру-конструктору приходится встречаться на современном производстве. Цель курсового проекта - развить у студентов навыки самостоятельного решения комплексных инженерных задач, приобретение навыков оформление конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД.

2. Построение плана механизма

План механизма строим для тринадцати положений. Построение начнём с выбора длины отрезка кривошипа (54мм), обозначим через О1А длину отрезка кривошипа в миллиметрах а через lO1A - истинную длину кривошипа в метрах, составив отношение истинной длины к длине отрезка получим значение масштабного коэффициента.

(1.1)

По значению l находим :длины отрезков остальных звеньев механизма в миллиметрах. Для этого истинные длины звеньев в метрах делим на масштаб l.

Отрезком О1А, как радиусом, изображаем окружность с центром в точке О1.

Путем вращения О1А отрезка находим два крайних (мертвых) положения механизма. В мертвых положениях кривошип и примыкающий к нему шатун находятся на одной линии.

После нахождения мертвых положений механизма и определения направления вращения кривошипа строим плана механизма.

За исходное нулевое выбираем первое мертвое положение механизма. Последующие положения строим через 30° поворота кривошипа.

1.2 Построение плана аналогов скоростей

Определим скорость точки А. Зная частоту вращения кривошипа О1А и его длину, определим скорость точки А, используя формулу:

(1.2)

(1.3)

где n1 – частота вращения кривошипа.

=6,5 (рад/с)

Скорость точки А во всех положениях механизма постоянна, и графически выражается вектором ра.

Определим масштабный коэффициент плана скоростей.

(1.4)

где ра – отрезок на плане скоростей определяющий скорость точки А, мм.

Определим скорость точки В. Для этого рассмотрим её движение относительно точек А и О2 . Получаем систему уравнений.

(1.5)

где: VA - скорость точки А.

VBA – скорость точки В относительно точки А.

VВО2 – скорость точки В относительно точки О2.

VО2 – скорость точки О2, равна, 0 т.к. данная точка неподвижна.

Решая графическим методом систему уравнений (5), получим скорость точки В, которая графически выражается вектором рв.

Для определения скорости точки С, рассмотрим её движение относительно точек В и Сх . Получаем систему уравнений.

(1.6)

где: VВ - скорость точки В.

VСВ – скорость точки С относительно точки В.

VССх – скорость точки С относительно точки Сх.

VСх – скорость точки К, равна, 0 т.к. данная точка неподвижна.

Решая графическим методом систему уравнений (1.6), получим скорость точки С, которая графически выражается вектором рс.

Отрезок рs2 скорости точки S2 находим по принципу подобия.. Длину отрезка ps2 определяем из пропорции.

(1.7)

Аналогично находим скорость точки ps4

(1.8)

Значения аналогов скоростей рs2 , ps4 , заносим в таблицу 2.

Таблица 2. Значения аналогов скоростей рs2 , ps4.

1.3 Динамический анализ механизма

1.3.1 Расчет и построение графика приведённого момента сил полезного сопротивления

Рассчитаем значение приведённого момента сил полезного сопротивления для данного положения механизма. В основу расчёта возьмём теорему Н.Е. Жуковского о «жёстком рычаге».

В соответствии с этой теоремой, построенный план скоростей, принимаем за «жёсткий рычаг» в соответственных точках которого приложим внешние силы, предварительно повернув их на 900. Принимаем что приведённая сила Fпр приложена в точке А механизма, перпендикулярно О1А и её момент направлен против вращения звена 1,на плане аналогов скоростей в соответственной точке а, перпендикулярно ра. На основании этого, запишем уравнение:

(1.9)

откуда:

(1.10)

где: F – сила cопротивления.

(1.11)

где: =88о14’

Полученные значения Fпр и силы сопротивления F заносим в таблицу 3.

Приведённый момент равен :

(1.12)

Полученные значения приведённого момента Мпр заносим в таблицу 4, и на их основании строим график приведённого момента сил.