Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Размещено на /

Минобрнауки россии

Пензенская государственная технологическая академия

ПГТА

Факультет «Институт промышленных технологий»

Кафедра теоретической и прикладной механики

Теория механизмов и машин


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

ПГТА 2. 151001. 141-9 ПЗ


Выполнил студент группы 08М1

Хохлов М.А.

Руководитель проекта:

Потемкин А.Н.


2010г.


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ


Кинематическая схема механизма представлена на рисунке 1.

Длина кривошипа: OA = 0,05 м;

Длина шатуна: AB = 022 м;

Длина кулисы: ВС = 0,22 м;

OC = 0,31 м;

y = 0,15 м;

Угловая скорость двигателя: ωd = 286 рад/с.

Массы звеньев:

m1 = 12 кг;

m2 = 15 кг;

m3 = 19 кг;

m5 = 21 кг.

Моменты инерции звеньев:

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Сила сопротивления Fc=1,4кН.

Числа зубьев зубчатых колес: Z1= 12, Z2= 30,

модуль зубчатой передачи: m = 3 мм.


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Рисунок 1 – Схема механизма


Оглавление


Исходные данные для проектирования

Оглавление

1. Синтез, структурное и кинематическое исследование механизма

Описание схемы механизма

Структурное исследование механизма

1.3 Кинематическое исследование механизма

1.3.1 Построение кинематической схемы механизма

1.3.2 Построение планов скоростей

1.3.3 Определение угловых скоростей звеньев

1.3.4 Построение плана ускорений

1.3.5 Определение угловых ускорений звеньев

2. Силовой (кинетостатический) расчет механизма

2.1 Определение реакций в кинематических парах

2.2 Силовой расчет ведущего звена

2.3 Силовой расчет ведущего звена методом Н.Е. Жуковского

3. Синтез зубчатого зацепления

3.1 Определение геометрических параметров пары цилиндрических прямозубых эвольвентных зубчатых колес

3.2 Построение картины зацепления пары зубчатых колес

4. Синтез кулачкового механизма

Литература


1. Синтез, структурное и кинематическое исследование механизма


Описание схемы механизма


Кинематическая схема механизма представлена на рисунке 1.

Звено 1 совершает полный оборот вокруг оси, проходящей через точку O. Звенья 2 совершает сложные движения в плоскости. Звено 3 совершает качательное движение. Звено 5 совершает поступательное движение.


Структурное исследование механизма


Так как рассматриваемый механизм является плоским механизмом, то степень подвижности определяется по формуле П.Л. Чебышева:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


где n – число подвижных звеньев,

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения – число кинематических пар пятого и четвертого классов соответственно.


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


В рассматриваемом механизме одно ведущее звено.

Определяем класс и порядок механизма.

В таблице 1 показано разложение механизма на группы Ассура. В таблице 2 приведены обозначения кинематических пар, указаны их вид, порядок и класс.


Таблица 1

№ звеньев Схема структурной группы и механизма I класса Класс Порядок Вид
5-4

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

II 2 4
3-2

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

II 2 1
0-1

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

I - -

Таблица 2

Обозначение КП Звенья, составляющие КП Характеристика КП
O 0-1 Вращательная низшая, 5 класс
A 1-2 Вращательная низшая, 5 класс
B 2-3 Вращательная низшая, 5 класс
C 0-3 Вращательная низшая, 5 класс
D3 3-4 Вращательная низшая, 5 класс
D5 4-5 Поступательная низшая, 5 класс
E 0-5 Поступательная низшая, 5 класс

Формула строения механизма: Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Рассматриваемый механизм является механизмом Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроениякласса.


1.3 Кинематическое исследование механизма


1.3.1 Построение кинематической схемы механизма

Масштабный коэффициент кинематической схемы определяется по формуле:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Выполняем построение кинематической схемы механизма в принятом масштабе длин по заданным размерам звеньев и параметров механизма.

Разбиваем траекторию движения кривошипа OA на 12 частей. В качестве нулевого положения механизма (от которого начинается отсчет движения) принимаем одно из крайних положений. С этого положения начинается рабочий ход механизма.

Вычерчиваем траектории движения центров тяжести звеньев 2 и 4 (точки Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения, Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения и Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения)

Одно из положений звеньев механизма, положение, для которого выполняется силовой расчет, обводится более яркими линиями.


1.3.2 Построение планов скоростей

Определяем угловую скорость вращения кривошипа:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Определяем скорость точки A кривошипа OA:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения.


Вектор скорости точки A перпендикулярен ведущему звену и направлен в сторону его вращения. Откладываем его из полюса в виде отрезка Ра длиной 87.5 мм в масштабе:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Определяем скорости других точек механизма.

Для определения скорости точки B составляем систему векторных уравнений:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения.


В этой системе векторных уравнений известны по модулю и направлению векторы абсолютных скоростей Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения и Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения (скорость Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения была определена выше, а скорость Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения равна нулю, т.к. точка принадлежит стойке, а, следовательно, неподвижна). Векторы относительных скоростей известны только по направлению. Вектор скорости Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения направлен перпендикулярно звену AB, вектор скорости Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения направлен перпендикулярно звену ВС.

Построения выполняем в следующей последовательности: В соответствии с первым векторным уравнением проводим вектор pa перпендикулярно кривошипу OA в сторону его вращения. Через конец этого вектора проводим прямую, перпендикулярную звену AB (это линия вектора Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения). В соответствии со вторым векторным уравнением вектор Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения обращается в точку, которую мы и откладываем в полюсе плана. Из этой точки, как из конца вектора, проводим прямую, параллельную направляющей. Точка пересечения ее с ранее проведенной прямой дает нам конец вектора абсолютной скорости точки B Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения. Начало его лежит в полюсе плана скоростей.

Таким образом, отрезок pb в масштабе определит значение линейной скорости точки B в каждом из положений звеньев механизма.

Аналогично строим план скоростей для точки D5. Система векторных уравнений при этом имеет вид:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Скорость точки D3 определяется из пропорции:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения, Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Линейные скорости центров тяжести 2 и 3 звеньев определяются из пропорций:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


откуда получаем отрезки Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения плана скоростей, которые с учетом масштаба Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения дают значения скоростей центров тяжести.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.


Таблица 3

Номер положения звеньев механизма Значение скоростей точек механизма, м/c

VB VBA VD3 VD5 VD5D3 VS2 VS3
0 0 1,50 1.06 1.09 0.4

1 1.04 1.425 1,05 1,075 0,225

3 1.475 0,21 1.04 1.025 0,2 1.03 1.475
5 0,66 1,41 1,06 0.9 0,26

7 0,84 1.11 1.05 1.08 0.21

9 1,475 0,06 1.04 1.04 0,04

11 0.9 2.2 1.375 0.01 1.375


1.3.3 Определение угловых скоростей звеньев

Угловая скорость первого звена была определена выше.

Определяем угловые скорости звеньев AB и CD по формулам:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Направление угловых скоростей Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения определяются векторами относительных скоростей Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения, приложенными в соответствующие точки 2 и 3 звеньев.


1.3.4 Построение плана ускорений

Построение плана ускорений выполняем для 3 и 9 положений звеньев механизма.

Ускорение точки A определяется по формуле:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Вектор ускорения точки A направлен параллельно ведущему звену 1 к центру его вращения, т.к. угловая скорость Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения есть величина постоянная, угловое ускорение звена 1 равно нулю, тангенциальная составляющая ускорения равна нулю, и ускорение Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения - нормальное ускорение.

Масштабный коэффициент для построения плана ускорений определяется по формуле:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Для определения ускорений точек B, C и D составляем системы векторных уравнений:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения,

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияАнализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения.


Рассмотрим вектора в каждой системе уравнений.

Нормальные ускорения определяются по формулам:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Вектор нормального ускорения направлен параллельно соответствующему звену к центру его вращения.

Кориолисово ускорение Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения равно нулю, т.к. стойка неподвижна. Ускорение Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения также равно нулю, т.к. угловая скорость направляющей равна нулю.

Построение плана ускорений выполняем в следующей последовательности: из полюса Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения откладываем вектор ускорения точки A в виде отрезка Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения длиной 251 мм. Вектор нормального ускорения Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения откладываем из конца вектора ускорения точки A. Вектор ускорения точки С (оно равно нулю) откладываем в полюсе. Вектор нормального ускорения Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения откладываем из полюса как из конца вектора ускорения точки С. Через концы векторов ускорений Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения и Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения проводим направления векторов ускорений Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения и Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения. Точка пересечения этих линий даст нам вектор абсолютного ускорения точки B.

Аналогично строим план по второму и третьему уравнениям

Ускорение точки D3 определяем из пропорции:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения, Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения.


Результаты расчетов сводим в таблицу 4.


Таблица 4

Значение ускорений точек механизма, м/c2

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

3 15.6 10.8 6.3 54.9 55.2 12.6 6 19.5 3.3
9 12.6 8.7 5,1 35.7 37.6 8.7 6.9 27.3 2.7











1.3.5 Определение угловых ускорений звеньев

Угловое ускорение первого звена равно нулю, т.к. кривошип вращается равномерно.


Угловые ускорения звеньев AB и CD для третьего положения звеньев механизма определяются по формулам:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


2. Силовой (кинетостатический) расчет механизма


2.1 Определение реакций в кинематических парах


Исследование механизма производим для 3-его положения звеньев механизма. Для этого вычерчиваем кинематическую схему механизма в заданном положении и расчленяем ее на группы Ассура.

Масштабный коэффициент кинематической схемы определяется по формуле:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Определяем силы тяжести, действующие на механизм:


G1=m1*g=117.72 (H)

G2=m2*g=14712(H)

G3=m3*g=186.39(H)

G5=m5*g=206.01(H)


Определяем силы инерции, возникающие при движении звеньев механизма:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Определяем инерционные моменты:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Определяем реакции в кинематических парах Ассура. Начинаем с последней группы, состоящей из звеньев 4 и 5.

Приложив взамен отброшенных звеньев 3 и 0 реакции


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения и Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения,


рассматриваем группу в равновесии под действием сил.

Уравнение равновесия имеет вид:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения,

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


В этом уравнении неизвестные величины: Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения, Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения.

Строим план сил в масштабе:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Последовательно откладывая векторы из уравнения равновесия группы, строим силовой многоугольник, который замыкаем прямыми линиями в направлениях векторов Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроенияи Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения.


Полные реакции определяются из плана сил:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Реакция Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения во внутренней кинематической паре определяется из условия равновесия звена 4 под действием сил по уравнению:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Плечо действия силы Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения определим из уравнения:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Отсюда


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Величины сил, действующих на звенья механизма, а также длины векторов на плане сил, с учетом выбранного масштаба, представлены в таблице 5.


Таблица 5

Обозначение силы Величина силы, Н Длина вектора на плане сил, мм Точки на плане сил

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

1210 121 4-1

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

250 25 5-1

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

190 19 1-2

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

1400 140 3-4

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

1210 121 3-7

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения

200 20 2-3

Произведя аналогичные рассуждения и выкладки, определяем реакции в кинематических парах структурной группы Ассура, состоящей из звеньев 2 и 3.

Уравнение равновесия этой группы имеет вид:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения,

Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Уравнение равновесия звена 2 имеет вид:


Анализ и синтез механизмов технологического оборудования машиностроения


Из этого уравнения определяем значение тангенциальной составляющей силы реакции:


Анализ и синтез механизмов технологического
    <div class=

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.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: