Теория механизмов и машин

Структурный и кинематический анализ главного механизма

Выходные данные согласно заданию к курсовому проекту.

Схема двухпоршневого V - образного насоса (рис. 1.1)

Угловая скорость кривошипа Теория механизмов и машин, с-1 16

Погонная единица массы Теория механизмов и машин, кг/м 19

Коэффициент Теория механизмов и машин(Теория механизмов и машин) 6,2

Коэффициент Теория механизмов и машин(Теория механизмов и машин), Н/м 5000

Угол Теория механизмов и машин 100

Длина кривошипа Теория механизмов и машин, мм 140

Длина шатуна Теория механизмов и машин, мм 560

Неравномерность хода Теория механизмов и машин 1/5


Теория механизмов и машин

Рис. 5.1. Кинематическая схема механизма


Структурный анализ механизма

Механизм двухпоршневого горизонтального насоса состоит из 6 звеньев:

1 – кривошип ОА;

2, 3 – шатуны АB и AE;

4, 5 – ползуны (поршни) B и E;

6 – стойка.

Звенья механизма образуют 7 кинематических пар, из которых 5 вращательных и 2 поступательные.

Согласно формуле Чебышева степень свободы определиться как


Теория механизмов и машин


где Теория механизмов и машин - количество звеньев, Теория механизмов и машин;

Теория механизмов и машин - количество кинематических пар Теория механизмов и машин класса, Теория механизмов и машин;

Теория механизмов и машин - количество пар Теория механизмов и машин класса, Теория механизмов и машин.


Теория механизмов и машин


Таким образом, механизм имеет одну степень свободы.

На рис. 1 изображена структурная схема механизма с разбиением на группы Асура и начальный механизм.

Структурная схема наглядно показывает, что механизм состоит из начального механизма 1 класса (стойка 6 и кривошип 1) и двух групп Асура (шатун 2 и ползун 4, шатун 3 и ползун 5).


Теория механизмов и машин

Рис. 5.1 Структурная схема механизма

Структурная формула механизма:


Теория механизмов и машин


Механизм относится к механизмам II класса по классификации И. И. Артоболевского.


Построение плана положений механизма

На листе формата А1 изображаем в масштабе план положений механизма. План строим в такой последовательности. Выбираем масштаб построения:


Теория механизмов и машин


Выбираем произвольную точку О и из нее описываем окружность радиуса ОА. Начальное положение точки А (АО) выбираем согласно исходной схемы на продолжении направляющей ОE, при пересечении ее с вычерченной окружностью. От точки АО в направлении вращения кривошипа ОА разбиваем окружность на 12 равных частей, через каждые 30 градусов, проставляя при этом последовательно точки А1, А2 и т. д. Соединив полученные точки с центром окружности О, получим 12 положений кривошипа ОА. Точка E принадлежит шатуну АE и ползуну E и движется поступательно по направляющей ОE, поэтому для построения плана положений звена АE из каждой точки А раствором циркуля, равным длине шатуна АE в принятом масштабе, делаем засечки на направляющей, получая точки E1, E2 и т. д. План положений для звена AB строим аналогично.


Построение планов скоростей

Паны скоростей строятся по векторным уравнениям, которые составляются отдельно для каждой группы Асура в порядке присоединения их к ведущему звену.

Для ведущего звена ОА определяем величину скорости точки А:


Теория механизмов и машин


Вектор Теория механизмов и машин перпендикулярен радиусу, т. е. отрезку ОА, и направлен в сторону, определяемую направлением Теория механизмов и машин. Задаемся масштабом плана скоростей


Теория механизмов и машин,


и вычисляем отрезок Теория механизмов и машин, изображающий в выбранном масштабе вектор Теория механизмов и машин


Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин


Из произвольной точки Р, называемой полюсом плана скоростей, откладываем в указанном направлении отрезок Теория механизмов и машин длиной 44,8 мм.

Составляем векторное уравнение, по которому определим скорость точки B, принадлежащей шатуну АB и ползуну B.

Теория механизмов и машин


Скорость точки А известна, скорость относительного вращения точки B вокруг точки А перпендикулярна радиусу вращения отрезку АB и определяется по формуле


Теория механизмов и машин.


Скорость точки B направлена вдоль направляющей АB. Таким образом, получаем векторное уравнение, в котором два вектора известны по направлению, но неизвестны по величине, а третий вектор известен по направлению и по величине. Решая это векторное уравнение графическим способом, получим план скоростей для группы Асура, состоящей из звеньев 2 и 4. В соответствии с векторным уравнением через конец вектора Теория механизмов и машин (точку а) проводи направление вектора Теория механизмов и машин, перпендикулярное BА, а через полюс Теория механизмов и машин - направление вектора Теория механизмов и машин, параллельное АB. На пересечении этих направлений поставим точку B, а отрезки Теория механизмов и машин и Теория механизмов и машинв масштабе будут представлять скорости Теория механизмов и машин и Теория механизмов и машин. Для определения их величины достаточно измерить соответствующие отрезки и умножить их на масштабный коэффициент Теория механизмов и машин:


Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин


Пользуясь построенным планом скоростей, можно определить угловую скорость Теория механизмов и машин по формуле:

Теория механизмов и машин


Для определения направления Теория механизмов и машин переносим вектор Теория механизмов и машин в точку B механизма и рассматриваем движение этой точки относительно точки А по направлению скорости Теория механизмов и машин.

Аналогично строим план скоростей для группы Ассура (звенья 3 и 5) по уравнению:


Теория механизмов и машин


и определяем угловую скорость шатуна AE:


Теория механизмов и машин


Для определения направления Теория механизмов и машин переносим вектор Теория механизмов и машин в точку E и рассматриваем движение этой точки относительно точки A.

Изложенным выше способом строим планы скоростей для остальных 11 положений.

Результаты построения заносим в таблицу 1.1.


Таблица 5.3

Полож. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
, град 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
[PA], мм 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80 44,80
[AВ], мм 8,03 29,34 42,25 44,16 34,77 15,76 8,03 29,34 42,25 44,16 34,77 15,76
[РВ], мм 46,10 39,94 18,94 9,70 34,38 45,80 42,14 28,70 11,71 5,86 23,21 38,40
[AЕ], мм 44,80 39,10 22,94 0,00 22,94 39,10 44,80 39,10 22,34 0,00 22,94 39,10
[РЕ], мм 0,00 17,51 33,83 44,80 43,77 27,29 0,00 27,29 43,77 44,80 33,83 17,51
VAВ, м/с 0,40 1,47 2,11 2,21 1,74 0,79 0,40 1,47 2,11 2,21 1,74 0,79
VВ, м/с 2,30 2,00 0,95 0,48 1,72 2,29 2,11 1,43 0,59 0,29 1,16 1,92
VAЕ, м/с 2,24 1,96 1,15 0,00 1,15 1,96 2,24 1,96 1,12 0,00 1,15 1,96
VЕ, м/с 0,00 0,88 1,69 2,24 2,19 1,36 0,00 1,36 2,19 2,24 1,69 0,88
ВА, с-1 0,72 2,62 3,77 3,94 3,10 1,41 0,72 2,62 3,77 3,94 3,10 1,41
ЕА, с-2 4,00 3,49 2,05 0,00 2,05 3,49 4,00 3,49 2,00 0,00 2,05 3,49

Построение планов ускорений

Определяем ускорение точки А. Так как кривошип по условию движется равномерно (угловое ускорение равно нулю), то ускорение точки А состоит только из нормальной составляющей, которая равна:


Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин


Вектор Теория механизмов и машин направлен по радиусу к центру – от точки А к точке О. Задаемся масштабом плана ускорений Теория механизмов и машин и вычисляем длину отрезка Теория механизмов и машин, изображающего в масштабе вектор Теория механизмов и машин


Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин


Из произвольной точки Теория механизмов и машин, называемой полюсом плана ускорений, в направлении вектора Теория механизмов и машин откладываем отрезок Теория механизмов и машин.

Переходим к группе Ассура (звенья 2, 4).

Векторное ускорение для точки С группы имеет вид


Теория механизмов и машин

Ускорение Теория механизмов и машин слагается из нормальной и касательной составляющих


Теория механизмов и машин


Ускорение Теория механизмов и машин по величине равно


Теория механизмов и машин


Вычисляем его величину и откладываем в масштабе от точки а плана ускорений в направлении от точки B к точке А механизма отрезок Теория механизмов и машин, равный по величине:


Теория механизмов и машин


Ускорение Теория механизмов и машин определяется по формуле:


Теория механизмов и машин


Вектор Теория механизмов и машин направлен вдоль направляющей ОB. Таким образом, получаем в векторном уравнении два неизвестных по величине, но известных по направлению вектора. Для их определения продолжим построение плана ускорений. Из точки Теория механизмов и машин плана проведем направление вектора Теория механизмов и машин перпендикулярно BА, а из точки Теория механизмов и машин - параллельно направлению Теория механизмов и машин (параллельно направляющей ОB). На пересечении этих направлений поставим точку b. Получаем отрезки Теория механизмов и машин и Теория механизмов и машин, которые в масштабе изображают соответственно ускорение Теория механизмов и машин и Теория механизмов и машин, т. е.

Теория механизмов и машин и Теория механизмов и машин


Зная Теория механизмов и машин, определяем величину углового ускорения Теория механизмов и машин:


Теория механизмов и машин


Направление углового ускорения определится после переноса вектора Теория механизмов и машин в точку B механизма.

Для группы Ассура (звенья 3, 5) построение выполняется аналогично по векторному уравнению:


Теория механизмов и машин


Строим план ускорений для положения 2.


Теория механизмов и машин


Строим план ускорений для положения 7.


Теория механизмов и машин


Результаты построения заносим в таблицу 1.2


Таблица 5.3

Пол.

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин


мЧс-2 мЧс-2 мЧс-2 с-2 мЧс-2 мЧс-2 мЧс-2 мЧс-2 с-2 мЧс-2
2 25,41 10,12 27,31 18,08 58,14 2,35 31,27 31,36 55,84 22,4
7 12,25 25,58 28,31 45,68 15,41 6,83 17,48 18,77 31,22 35,63

Кинематические диаграммы

Диаграммы строятся для 12 положений механизма, которые были изображены на плане положений. Полный оборот кривошипа ОА соответствует одному кинематическому циклу

Рассмотрим построение диаграммы перемещения ползуна В Теория механизмов и машин. Проводим координатные оси Теория механизмов и машин и Теория механизмов и машин. На оси Теория механизмов и машин откладываем 12 равновеликих отрезков 0-1, 1-2 и т. д., соответствующих углу поворота кривошипа на 1/12 часть оборота (300). Через точки 1, 2, 3 и т. д. проводим ординаты и откладываем на них отрезки, равные координатам токи с - Теория механизмов и машин в соответствующих положениях, отсчитываемых от крайнего нижнего положения точки В. Соединяя полученные точки плавной кривой линией, изображаем диаграмму Теория механизмов и машин.

При равномерном вращении кривошипа угол его поворота Теория механизмов и машин пропорционален времени. Поэтому полученная диаграмма Теория механизмов и машин является одновременно диаграммой зависимости перемещения ползуна от времени Теория механизмов и машин. Разница будет лишь в масштабах абсцисс.

Масштаб перемещения Теория механизмов и машин. Масштаб углов Теория механизмов и машин равен


Теория механизмов и машин


где Теория механизмов и машин - отрезок (мм) по оси Теория механизмов и машин, изображающий полный оборот кривошипа ОА (2p).

Масштаб оси времени Теория механизмов и машин диаграммы равен


Теория механизмов и машин,

где Т – период одного оборота кривошипа, который определяется по формуле:


Теория механизмов и машин


Таким образом, для получения масштаба времени Теория механизмов и машин достаточно разделить масштаб угла поворота Теория механизмов и машин на величину угловой скорости кривошипа Теория механизмов и машин.


Теория механизмов и машин


Построение кривых Теория механизмов и машин и Теория механизмов и машин выполняется способом графического дифференцирования (методом хорд). При этом масштабные коэффициенты диаграмм определяются по формулам:


Теория механизмов и машин;

Теория механизмов и машин


где Н и Н1 – полюсные расстояния диаграмм соответственно, мм.

Далее стоит построить диаграмму угловых перемещений шатунов АС и BD. Угловое перемещение измеряют в градусах, отсчитывая его от направляющих ОЕ и ОВ.

Поворот против часовой стрелки, относительно оси направляющих ползунов принимаем за положительный. Масштабный коэффициент Теория механизмов и машин определится по формуле:

Теория механизмов и машин или Теория механизмов и машин


Выполнив графическое дифференцирование диаграммы углового перемещения, получим диаграмму угловой скорости. Масштабный коэффициент для данной диаграммы


Теория механизмов и машин


Сравнение результатов кинематического исследования, выполненного графическим и
Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: