Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Министерство образования Беларуси

Белорусский государственный технологический университет

кафедра теоретической механики


курсовой проект по теории механизмов и машин

тема: проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


выполнил студент

III курса 3 группы

факультета ИДиП

Дорошевич А. Н.

проверил доцент Бокун Г. С.


Минск 2004

1. Введение


Исследуемой мною в курсовом проекте крышкоделательная машина предназначена для изготовления книжных крышек.

Крышкоделательные машины широко используются в полиграфической промышленности. Изготовление книжных крышек – сложный технологический процесс, требующий высокоточного оборудования. К последним относится и исследуемый мною механизм.

Движение от электродвигателя передаётся кривошипу через планетарный редуктор и зубчатую передачу. Преобразование вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня осуществляется шестизвенным кулисным механизмом, состоящим из кривошипа, кулисного камня, вращающейся кулисы, шатуна и ползуна.

Смазываются механизмы плунжерным масляным насосом кулачкового типа. Кулачок, закрепленный на одном валу с зубчатым колесом, приводит в движение толкатель. Для получения требуемой равномерности движения на кривошипном валу закреплён маховик.

Высокая точность исследуемой машины требует минимальных погрешностей при расчетах. С этой целью курсовая работа выполнена на листах формата А1 с применением в отдельных местах вычислительной мощи современных компьютеров и новейшего программного обеспечения.

II Динамический синтез рычажного механизма


2.1 Задачи и методы динамического синтеза и анализа машинного агрегата


Задачей динамического синтеза машинного агрегата является определение постоянной составляющей приведенного момента инерции маховика Iм, при котором колебания угловой скорости звена приведения не превышает значений, обусловленных коэффициентом неравномерности движения δ.

Задачей динамического анализа машинного агрегата является определение закона движения звена приведения (ω1, ε1) при полученном значении Iм. Методы расчета могут быть графические и аналитические.


2.2 Структурный анализ рычажного механизма


Степень подвижности рычажного механизма определяем по формуле:


W=3n–2p5 –p4, где


n=5—число подвижных звеньев механизма;

p5—число пар V класса;

p4—число пар IV класса;

В данном механизме 7 пар пятого класса: A(0;1), B(1;2), C(2;3), D(3;0), E(3;4) — вращательные. B3(2;3), Е0 (0;5) — поступательные. Пар четвертого класса нет. Тогда

W=3·5–2·7–0=1.

Следовательно, положение звеньев механизма определяется заданием одной обобщенной координаты звена 1(j1).

Определим класса механизма. Для этого расчленим его на группы Ассура. Сначала отделяем группу Ассура II класса, образованную звеньями 4 и 5, затем отсоединяем группу Ассура II класса, образованную звеньями 2 и 3. остается ведущее звено и стойка 0, образующие механизм I класса.

Формула строения механизма I(0;1)®II(2;3)®II(4;5)


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Класс присоединенных групп — второй, поэтому рассматриваемый механизм относится ко II классу.


2.3 Определение основных параметров и размеров
рычажного механизма.


Угловая скорость звена 1: Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машиныПроектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Размеры механизма заданны в задании:

lAB=0.22 м lCD=0.19 м lDE=0,86 м lEF=0,8 м X=0.8 м

Y1=0.3 м Y2=0.5 м


2.4 Описание определения кинематических характеристик рычажного механизма


2.4.1 Построение планов положений

Для построения планов положений механизма выбираем масштабный коэффициент Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Тогда чертежные отрезки, изображающие звенья и расстояния на чертеже равны:

AB=lAB/mS=0.22/0.005=44 мм

CD=lCD/mS=0.19/0.005=38 мм

DE=lDE/mS=0.86/0.005=172 мм

EF=lEF/mS=0.8/0.005=160 мм

X=X/mS=0.8/0.005=160 мм

Y1=Y1/mS =0.3/0.005=60 мм

Y2=Y2/mS =0.5/0.005=100 мм

Делим траекторию движения точки B кривошипа на 12 равных частей и строим 12 положений механизма.. На всех звеньях показываем положения центров масс. Центры масс находятся посередине: AS1=0 мм. Центр масс кулисы CB находится посередине максимальной длины звена, которую определим из построений.


2.4.2 Построение планов аналогов скоростей

Требуется построить 12 планов аналогов скоростей и определить длины отрезков, изображающих анализ скоростей на планах. Построение производим по группам Ассура в соответствии с формулой строения механизма I(0;1)®II(2;3)®II(4;5).

Поскольку между скоростями точек и аналогами скоростей существует пропорциональность, то для построения планов воспользуемся векторными уравнениями для построения планов скоростей.

Для построения планов аналогов скоростей механизма выбираем масштабный коэффициент Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Переходим к построению плана аналога скоростей для группы Ассура (2;3’). Известна скорость точки B1 по величине и направлению. Скорость точки B3’ найдем, решив графически векторное уравнение:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;


Отрезок pb3 аналогичен скорости точки B3. Для построения отрезка pс, изображающего аналог скорости точки С звена 3 воспользуемся теоремой подобия


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины,


Направление Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Скорости точек E и S3 найдём из соотношений


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины; Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины,Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Переходим к построению плана аналогов скоростей для групп Ассура (4;5). Известна скорость точки E. Найдем скорость точки F, рассматривая ее движение по отношению к точке E. Запишем векторное уравнение:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Отрезок pe изображает аналог скорости точки Е.

Для построения отрезка pS4 воспользуемся теоремой подобия.


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины; Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.


2.4.3 Расчет приведенного момента инерции Iпр

Приведенный момент рассчитывается по формуле:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.


В нашем случае эта формула примет вид:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины, гдеПроектирование и исследование механизма крышкоделательной машиныПроектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.


Из условия задания определяем:

Массы звеньев:

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Моменты инерции звеньев:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


После подстановки значений рассчитанных величин получим следующую формулу:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


2.4.4 Расчет приведенных моментов сил


На входное звено крышкоделательной машины при рабочем ходе действует сила полезного сопротивления P n.с.=500 H.

Величину приведенного момента сил сопротивления определяем по формуле:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Определим постоянные величины, входящие в эту формулу


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Для рабочего хода:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Для холостого хода:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


2.4.5 Определение работы сил сопротивления Ас

График Ас(j) построим методом численного интегрирования, применяя метод трапеций. Формула интегрирования имеет вид:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;


где Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины — шаг интегрирования.


2.4.6 Построение диаграммы изменения кинетической энергии и диаграммы "энергия-масса"

График изменения кинетической энергии Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины построим путем вычитания ординат графика Ас(j) из соответствующих ординат графика Ад(j). После этого построим диаграмму Виттенбауера (неполная диаграмма"энергия-масса") путем графического исключения параметра j из графиков изменения кинетической энергии механизма и приведенного момента инерции.

2.4.7 Определение момента инерции маховика

Для определения момента инерции маховика по заданному коэффициенту неравномерности движения следует провести касательные к графику "энергия-масса" под углами Ymax и Ymin к оси абсцисс (оси приведенного момента инерции).

Тангенсы этих углов определим по формулам:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины, Ymax=88.45°

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины, Ymin=88.28°.

Диаметр маховика с тяжелым ободом: Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.

Для чугуна Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины, отсюда:

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Mасса маховика: Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Ширина обода: Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Высота обода: Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.


2.4.8 Определение параметров маховика

Для построения графика w необходимо найти Iполн и Т по формулам:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Имеем Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины. Определяем угловую скорость для всех положений механизма. По расчетным данным определяем среднюю угловую скорость:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


2.4.9 Расчет истинной угловой скорости звена приведения


Все расчёты и графики выполнены с использованием математического пакета MathCAD Professional 2001 и приведены ниже


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машиныПроектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


III Динамический анализ рычажного механизма


3.1 Определение линейных и угловых скоростей, ускорений точек и звеньев механизма


Для построения плана механизма в 9-ом положении примем масштабный коэффициент Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.

Для построения плана скоростей определим скорость точки В


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Определим масштабный коэффициент

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Построение плана ведется в соответствии с векторными уравнениями, рассмотренными в пункте II.

Переходим к построению плана ускорений. Так как кривошип вращается неравномерно, то ускорение точки В кривошипа равно:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины, где

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Выбрав масштабный коэффициент Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины ,вычислим отрезки, изображающие aB1An и aB1At

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Из полюса p откладываем отрезок pn1||АВ, направленной к центру вращения, отрезок n1b^АВ откладываем в направлении e1.

Ускорение точки В3 найдем, решив графически систему векторных уравнений.


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;


Кариолисово ускорение определяем по формуле


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


На плане ускорений оно изображается отрезком


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Вектор нормального ускорения Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины равен:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машиныПроектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


На плане ускорений Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины изображается отрезком

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины.


Ускорение точки С найдем по теореме подобия


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Ускорение точек E и S3 найдем из соотношений


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Для определения ускорения точки F составим два векторных уравнения.


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


В этих уравнениях aF0=0 и Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины=0, так как направляющая XX неподвижна.


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Действительные ускорения точек и звеньев равны:

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Расчет сил, действующих на звенья механизма


Определим силы тяжести звеньев, главные векторы и главные моменты сил инерции звеньев.

Звено 1:

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Mu1=(Is1+Iм) Чe1=(1.836+12.143)Ч2.42=33.82919 HЧм

Звено 2:

G2=0;

Pu2=0;

Mu2=0.

Звено 3:

G3=m3g=Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины;

Pu3=m3ЧaS3=1.26 H

Mu=IS3Чe3=0.56 HЧм

Звено 4:

G4=m4g=84.366H;

Pu4=m4ЧaS4=7.74 H

Mu4=IS4Чe4=0.23 HЧм

Звено 5:

G5=m5g=78.48 H;

Pu5=m5ЧaЕ=9.6 H

Mu5=0.22

Звено 6:

G6=6m5g=470.088

Pu6=m6Чa6=101.28.5

К звену 6 приложена сила Pc=500 Н.


Определение значений динамических реакций в кинематических парах групп Ассура


Отсоединяем группу Ассура (4,5). Прикладываем к ней силу сопротивления, силы тяжести, силы инерции и момент сил инерции. Действие отброшенных звеньев заменяем реакциями Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины и Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины. Реакцию Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины представляем в виде:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


а реакцию Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины направим перпендикулярно направляющей ползуна 5.

Составляющую Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины найдём из условия

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машиныН.


Для определения реакций Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины и Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машинызапишем уравнение равновесия группы Ассура (4,5):


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Принимаем масштаб плана сил Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Строим план сил группы(4,5):

Отрезки ,изображающие силы на плане:


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Из плана сил находим:

Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Реакцию во внутренней кинематической паре найдём, рассмотрев равновесие звена 4


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины


Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

Отсоединяем группу Ассура (2,3). Прикладываем реакцию Проектирование и исследование механизма крышкоделательной машины

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: