kursovoe_proektirovanie (514469), страница 28
Текст из файла (страница 28)
При положительном направлении угловой скорости (против часовой стрелки) индексы позицвй по оси абсцисс располагают в обычном порядке, т. е. от 1 к К= 13, так как угловая коордвната у, совпадает с углом поворота у, кривошипа. После разбивки траекторий точек иа соответствующие позивив и определешш хода поршня 3 вычерчивают графики давления и внешних нагрузок.
В данном случае это индвкаторная дваграмма, построенная по числовым значениям давления р воздуха в цилиндре в зависимости от положения поршня, заданным в относительных параметрах р1р и Яа/На (рис. 4.25, поз. 2.1, справа). Там же построен график изменении нагрузки Г. на поршень: Рь — -0,25Ы,гр, где р — давление, Па; я'.— диаметр поршня, м. Максимальная ордината на графиках давления и нагрузки принята одинаковой и равной 80 мм (с учетом заполневвя графиками отведенного места на листе формата А1). При заданных значениях максвмального давления р и диаметра Ы, поршня 1р =5,7 10~ Па; Ы„=0,22 м) рассчитывают масштабы по осям ординат.
цц 14 =-г — — = — --. =!40 10 мм/Па; р 57 !О» 0 25»»Я»гр~ г 5 7. 10». 2 14. 22» Кинематнческве передаточные функции скорости поршня им н центра масс Яг шатуна ггггь передаточного отношенвя игг-— =сгг/гэ, рассчитаны на ЭВМ по программе АК200. Контролъные значения сопоставлены с результатами построенвя планов возможных скоростей (рнс.
4.25, поз. 2.3). Выбрав динамическую модель с параметрами Уг», 1»1ю Огг» (рис. 4.25, поз. 2.2 и 2.4), определяют их числовые значения на основе приведения свл и моментов сил, масс и моментов инерции звевъев. Результаты расчетов на ЭВМ по программе 1)К200 или расчетов с помощью м5шрокалъкулятора представлены в виде соответствующих графиков (рис. 4.25, поз. 2.3; 2.5; 2.б).
Заданный режим двюкения (установившийся) обеспечивается автоматически характернспшой двигатела. Номинальное значение крутящего момента М„определяют по условию равенства работы движущих сил и сил сопротивления за период цвкла (рис. 4.25, поз. 2.8.1). Графики изменения кинетической энергии механизма Щ и отдельных групп звеньев (Ть Тя) приведены на рис.
4.25, поз. 2.9.1. По кривой изменения кинетической энерпш звеньев 1 группы определяют наибольший размах 75Тъ,м-— Т,,— Т, ее колебания. Это позволяет рассчитать необходимый приведенный момент внерции Уг~ звеньев 1 группы, обеспечивающей вращение коленчатого вала с заданными частотой л» в коэффициентом гг неравномерности движения. Для этого расчета использована методика Н. И.
Мерцалова. Для данного механизма при заданных характеристиках сил, частоте вращения л, = 12 об/с и коэффициенте неравномерности вращения 6=0,0217 (8=1/46) необходимо в конструкции предусмотреть маховые массы с приведенным моментом инерции 3»"=8,5 кг мз (из них добавочные устройства в виде маховика У „= 7,4 кг м ). г» г На рис.
4.27 и 4.28 приведены результаты проектирования рычажных механизмов, работающих в переходном режиме. 1а2 Шарнирный четырсхзвенник (рис. 4.27) предназначен дла поворота звена 3, момент сопротивлении М„вращению которого взмевлетса по характеристике М» (у,), приведенной в поз. 2.1. В среднем положении момент сопротввлеввл М» равен нулю, но увеличивается при отклонении звена от равновесного положении.
Угол поворота звена 3 в пределах + 20'. Клвематвческие передаточные характерастики скорости звеньев рассчитаны на ЭВМ по программе АК100. Результаты вычислений сопоставлены с данными, полученными с помощЬю планов возможных скоростей (рис. 4.27, поз. 2.3; 2.5). Выбравнал двиамвческал модель (рис. 4.27, поз.
22) имеет параметры 3в и Мю которые рассчитаны по методике приведении свл н моментов свл, масс и моментов инерции звеньев. Особенностью режима работы данного механизыа явлветса обеспечение останова выходного звена по истечении цвкла (пуск- останов) без использовании тормозного или амортизирующего устройства. В данном примере зто обеспечивается отключением двигателя с некоторым опережением, угол и, которого определен а процессе исследования (р», =42'). При построении графика работы Ах суммарного праведен- ного момента сил Мх особенность заданного режима движении учитывается равенством работы Аг нулю в конечном положении (рис. 4.27, поз.
2.7). После построения графика угловой скорости со~ (у,) иаходат заков движениа динамической модели илн входного звена 1 механизма в форме графиков ~р, (г) н го, (г). В данном конкретном примере ерема, затрачиваемое иа пуск- останов при заданных характеристиках, составллет 1 =0,26 с.
В процессе двнження механизма кивематвческие параметры входного звена достигают предельных значений: угловал скорость — 20 рад с ', угловое ускорение — 480 рад.с з. Длл подачи заготовок из накопителя на транспортер (рис. 4.28) использован шестизвенвый шарнирно-тангенсный кулисный механизм с пружинным приводом. Режим работы механизма— переходный с ударом в конце цикла. Основные результаты исследованвл представлены по аналогичной схеме на рвс. 4.28: угловал скорость звена 1 в конце цикла равна 30 рад.с ', угловое ускорение — 645 рад с з, а продолжительность одного цикла подачи составллет 0,61 с.
Глава 5 СИЛОВОЙ РАСззЕТ МЕХАНИЗМОВ Зл. ОСНОВНЫЕ ПОНЙТИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ Кинетика — раздел механики, в котором изучаются равновесие и двюкение механыческих систем под действием сыч. Кинвтостапвка — раздел механвки, изучающий движение с помощью уравнанвй движеныя, записанных в форме уравнений статики с использованием принципа Даламбера. Принцип Даламбера — при движении механической системы активные силы, рйакцин связей и силы инерцви образуют равыовесную свсгему агл в любой момеыт движения.
Главный вектор сил инерции звена при плоском двыженыы Фо= — т,а„; где ао — вектор уькорения цеытра масс, т, — масса звена. Главный момент сил инерции звена при плоском движении зуе;= -1ывз где в, — угловое ускорение звена, ӄ— момент инерции звена относительно оси, проходящей через центр масс и перпеплыкулярной плоскости двжкениа звена, Реакции связей — свлы, учитывающие аффект действвя связей и действуиыцие на материальные точки механической системы со стороны материальных тел, осуществляющвх связи, наложенные на эту систему. Принцип освобозкдаемости от связей — замена действия связей реакцвыи связей при составлении кннетостатическнх уравнений движения механизма, Цель главы Эта глава поззюляет студенту получить навыки силового анализа механизмов'с жесткими звеньями при известных законах изменения кинематыческвх параметров (координат, скоростей и ускореннй его звеньев и точек), заданных активных салах (свлы сопротивления, тяжести, упругих пружин, силы двыжущие в форме характеристик) и известных кинетических параметрах звеньев (массы, моМенты инерции, координаты центров масс).
В результате расчетов определяются силы во всех кнвематических парах механизма при изменеииы обобщенных координат. 186 а ь анализ исходных данных В заданиях на курсовой проект предлагается провести силовой расчет рычажного механизма с целью определения реакций в кинематнческих парах при заданных внешних силах. В предыдущей главе было показано, что задание внешних сил, дейсгвующих на звенья механизма, позволяет найти закон двнження начального звена в виде зависимостей и, (г) н г, (1). следовательно, при силовом расчете механизмов законы движенвя начального звена н всех остальных подвижных звеньев механизма считаются заданными. Угловые ускорения звеньев н линейные ускорения центров масс, определяющие силы инерции звеньев прн нх движении, могут быть найдены методами кннематнческого анализа: с использованием аналитических, графических нли численных методов исследования.
Знание снл в кинематическвх парах необходимо для расчетов на прочность, жесткость, износостойкость, надежность, для выбора типа и размеров подшипников, определенна коэффициента полезного действия н др. Реакции в кннематнческвх парах без учета сил трения направлены по общей нормали к соприкасающимся элементам пары и оцениваются числовым значением и точкой приложения (плечи Ь,е (рис. 5.1, а) нлн а (рнс.
5.1, б)). Если учитывать в этих йарах силы трения, то реакции будут отклонены от нормали на угол трения р, агс1йД (гдег„коэффициент трения в поступательнбй паре; рис. 5.1, г) так, чтобы ее проекция (сила трения) была направлена против относительного движения Ряс. 5.1 187 заевьев (е,в — вектор относительной скороста звеньев 5 и б). Можно зтй составляннцие реакцна правести к заданному центру.
На рас, 5.1, в реакции приведены к центру С в евде силы главного вектора Ргв в момента пары ыл главного момента М,в. Реакция во вращательной паре без учета трення йроходат через ось шарнара (например, В на рас. 5.2, а). Искомыми являются зааченая реакцав Рг, и ее направленце (угол багз, по отношеввю к положительному направлению осв Вх), приложенной к звену 2, вла зваченве Рзг а угол ~гзь приложенный к звену 3 (рве.
52, б). Если учесть тревае между поверхностями злемеатов кннематвческвх пар, то нужно учитывать лнбо момент свл трения яв,м, направленный против относительной угловой скорости гагз (рас. 5.2„ж), либо смещать реакцвю Ргз в шарнире иа велачййу радиуса а,в круга трения (рас. 52, з). При составлении уравнений канетостатакн обычао используют составлакяцае реакцав в виде проекций на выбранные направления: 1) на оса декартовой прямоугольной основной системы координат Влу (рвс. 5.2, в, г) Раз= Рм +Рвг=Рв ~+Рахн (5.1) з) гм г Ртв в '"гэ в) 4 ггг 1«еАв1 г Ф; гг г Ргз яггз 2) на оси декартовой прлмоугольыой локальной системы координат Вх'г'у'2', свюаыыой с продольной осью одного из звеньев пары (на рис. 5.2, д — с осью Вх'2' звена 2), г22 =г гэ+ ргь' (5.2) 3) ыа осв косоугольной системы координат, которые направлены вдоль продольных осей звеыьев, образующих вращательную квнематвческую пару (на рис.
5.2, е — оси х'*' и х'2'), гг Егг +~О (5.3) Выбор того ылв иного способа разложение реакциы на сосгавлвющие отражаетса на записи уравнений кинетостатвки, зквивалевтыых вехторному уравнению сил и уравненвю моментов сил относительно оси О: ХР,+ФИ-— О; (5.4) ХМ (Р/)+ХМ,+М (Ф,д+Мм=О. (5.5) Здесь Фа= — гл,а„и Мм=-1ае — главный вектор в главный момент сил инерции рго звена.
Следовательно, приступая непосредственно к силовому расчету механизма, необходвмо по заданному дввжению начального звена механизма определить ускорении центров масс ае и угловые ускорения е, всех звеньев механвзма. Расчетная схема показана на примере кривошипно-ползувного механизма (рис. 5.3, а). Кннематическая схема механвзма вычерчена в масштабе длины д8- — 500 мм/м. Положительное направление отсчета угла рг начального звена 1 от положительного направления оси Ах — против часовов стрелки.
Так как рабочий процесс в установке проходит при вращении звена 1 по часовой стрелке, то угол поворота звена 1 р ге = гег — 2ы. Основная система ш <е отсчета Ах у свазана с земной поверхностью: ось Ах направлена по касательной, а ось Ау — по радиусу. Система отсчета 88 Аху, свлзавнал со стойкой механизма, имеет начало в точке А ы повернута на угол Л. Силы тажеств б„бг, с'2 звеньев направлены протывоположно оси Ау~~. Проекции сыл тяжести на ссв системы координат Аху обозначены с'г, Сгге 62„, Гггг Помимо сил тажести внешними силами явллютса дввжупцш сила Гг,„приложеынав к звену 3 (поршень ДВС), и момент Ма сопротивлеиив, приложенный к звену 1 (ротор генератора). Чвсловые значение Ег М„задают таблицей, в которой величавы соответствуют фиксированным позицивм 1 начального 189 звена 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
