Курсовой по ТММ

Министерство общего и профессионального образования РФ

Томский политехнический университет

Кафедра теоретической

и прикладной механики

Расчетно-пояснительная записка

к домашней работе

по Теории механизмов и машин

Выполнил: студент группы 4А15

Гусельников Ю.Н.

Принял: преподаватель

Скорых Н.В.

Томск 2003

Томский политехнический университет

Кафедра теоретической и прикладной механики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ТЕОРИИМЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Студенту машиностроительного факультета, гр. 4А15

РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ

Кинематический анализ и силовой расчет механизма

Задание № 1

Схема механизма График силы полезного сопротивления

Исходные данные:

a	b	c
мм
400	1000	600	260	1000	400	900

Размеры звеньев:

Частота вращения кривошипа………………………………… об/мин;

Сила полезного сопротивления ………………………………. =1400 H;

Коэффициент неравности хода…………………………………

Дополнительные условия: Длина звена ВЕ определяется конструктивно

3

Структурный анализ механизма

Подвижные звенья

Кинематические пары

Схема

Название

Схема

Название

Степень подвиж-ности

Символ

Кривошип

Враща-

тельная

низшая

1

Шатун

Враща-

тельная

низшая

1

Кулиса (коромысло)

Враща-

тельная

низшая

1

Камень кулисы

Враща-

тельная

низшая

1

Ползун

Поступа-тельная

низшая

1

Враща-

тельная

низшая

1

Поступа-тельная

низшая

1

Число звеньев n=5

4

Структурный состав механизма

№

Схема

Название

Количество звеньев

Количесто кинемати-ческих пар

Формула строения

1

Двухзвенная, двухповодковая

группа Ассура

II класса

4 вида

W=32-23=0

2

3

[ ]

2

Двухзвенная,

двухповодковая

группа Ассура

II класса

1 вида

W=32-23=0

2

3

[ ]

3

Начальный механизм

W=31-21=1

1

Формула строения механизма: -[ ] - [ ]

5

Определение скоростей указанных точек звеньев и

угловых скоростей звеньев для нулевого положения

Порядок построения плана скоростей:

1. Найдем скорость в т. А, ведущего звена механизма, т.е. точки звена, закон движения которого задан. В данном случае это постоянное вращательное движение с частотой об/мин:

м/с;

2. Примем масштаб плана скоростей:

;

Длина вектора скорости в т. А будет:

мм;

3. Найдем скорость т. В, скорость т.В принадлежит звену 2,3. Рассмотрим звено2, тогда можно записать уравнение:

АВ;

С другой стороны рассматривая звено 3,следует что

ВК

;

;

4. Найдем скорость в т. С найдем на основании свойства подобия из пропорциональности отрезков

;

5. Найдем скорость в т. D :

6. Найдем скорость в т. D из плана скоростей:

Так как звено 3 и 4 образуют вращательную кинематическую пару. Следовательно :

;

Найдем скорость в точки D

;

7. Определим скорость в т.Е

Скорость найдем на основании св-ва подобия пропорциональности отрезков

Из плана получим:

; ; ; 6

8. Найдем угловую скорость и звеньев 2 и 3:

= =

Определение скоростей указанных точек звеньев и

угловых скоростей звеньев для второго положения

Порядок построения плана скоростей:

9.Найдем скорость в т. А ведущего звена механизма, т.е. точки звена, закон движения которого задан. В данном случае это постоянное вращательное движение с частотой об/мин:

м/с;

10. Примем масштаб плана скоростей:

;

Длина вектора скорости в т. А будет:

мм;

10. Найдем скорость т. В :

АВ;

Из плана получим:

10. Скорость т. С определим из соотношения отрезков на основании подобия.

10. Найдем скорость в т. D :

10. Найдем скорость в т. D и в т. D из плана скоростей:

|| DK;

= || MN

7

15. Найдем скорость т. :

16. Найдем угловую скорость и звеньев 2 и 3:

= = ;

=0;

8

Определение линейных ускорений указанных точек и

угловых ускорений звеньев для нулевого положения.

1. Найдем ускорение в т. А :

т.к. =const , то угловое ускорение

2. Примем масштаб плана ускорений

3. Найдем ускорение в т. В :

Рассмотрим звено 2

|| AB; AB;

Рассмотрим звено 3

=0 (т.к. точка К- неподвижное звено)

|| BK ; BK

Из плана найдем:

4. Найдем ускорение в т. С :

Из плана найдем:

5. Найдем ускорение в т. и :

Ускорение точки

; = = мм;

Ускорение точки

= ; = = =78мм;

6. Найдем ускорение т. из плана ускорений:

=19мм; =19 ;

9

Найдем угловые ускорения

Определение линейных ускорений указанных точек и

угловых ускорений звеньев для второго положения.

7. Найдем ускорение в т. А :

т.к. =const , то угловое ускорение

8. Примем масштаб плана ускорений

9. Найдем ускорение в т. В :

Рассмотрим звено 2

|| AB; AB;

Рассмотрим звено 3

=0 (т.к. точка К- неподвижное звено);

|| BK; BK;

Из плана найдем:

;

10. Найдем ускорение в т. С :

Из плана найдем:

11. Найдем ускорение в т. и :

|| K ; K ;

Из плана найдем:

12. Найдем ускорение т.

10

Из плана получим:

13. Найдем ускорение т.

; Отсюда,

Найдем угловые ускорения:

11

Силовой расчет механизма

Целью силового расчета механизма является определение усилий в звеньях механизма, давление (реакции) в кинематических парах, величины уравновешивающего момента (силы) приложенного к ведущему звену.

В результате силового анализа можно определить коэффициент полезного действия механизма, а также мощность, необходимую для его привода.

Механизм содержит две структурные группы :

группа 2-3 [ ]

группа 4-5 [ ]

Силы действующие на механизм

Вес звеньев:

;

Ускорение центров масс:

Силы тяжести и силы инерции приложены в центрах масс звеньев,

т.е. в точках

Силы инерции звеньев:

Силы тяжести всегда направлены к центру земли, т.е. вертикально вниз.

Силы инерции направлены противоположно ускорениям центров масс.

Главные моменты сил инерции:

Силовой расчет группы 4-5: [ ]

К звеньям группы приложены: - сила производственного сопротивления; - сила инерции звена 5; - сила тяжести звена 5; - реакции во внешних кинематических парах; Уравнение равновесия группы в форме сил имеет вид: 12 Строим план сил в масштабе : Из плана сил:

Для пятого звена:

Силовой расчет группы 2-3: [ ]

К звеньям группы приложены: -сила инерции звена 2; -сила инерции звена 3; -момент сил инерции звена 2; -момент сил инерции звена 3; -сила тяжести звена 2; -сила тяжести звена 3; Уравнение равновесия группы в форме сил имеет вид:

Найдем сумму моментов сил на звено 2 относительно точки В:

Найдем сумму моментов сил на звено 3 относительно точки В:

Строим план сил в масштабе

Реакцию во внутреннем шарнире найдем из равновесия 2 звена:

Из плана сил находим: 13

Силовой расчет начального механизма 1-0:

К кривошипу 1 приложены силы: - реакция в шарнире А; - вес звена 1; - сила инерции звена 1; Пусть к кривошипу приложен уравновешивающая сила Уравнение равновесия запишется в виде:

Из плана сил найдем:

14

Рычаг Жуковского Н.Е.

=

=

=

Расхождение в методах:

15

Определение КПД механизма

Коэффициент полезного действия является показателем степени совершенства механизма.

Мгновенное значение КПД механизма определяется по формуле:

где Вт – мощность, затраченная на преодоление полезного сопротивления, - суммарная мощность трения в кинематических парах.

Нм;

Нм;

Нм;

Нм;

Нм;

Нм;

Нм;

Мощности трения в кинематических парах:

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

КПД равен

16

Список литературы

1. Горбенко В.Т. “Рычажные механизмы”. Методические указание.

2. Горбенко В. Т. “Силовой расчет рычажных механизмов”. 1958г.

3. Горбенко В.Т. “Теория механизмов и машин”. 1995г.

4. Мальцев П. Т., Корняков О. Г. “Кинематический синтез типовых планетарных механизмов”.

17

Содержание

1. Схема рычажного механизма………………………………………………….3

2. Структурный анализ механизма………………………………………………4

3. Структурный состав механизма………………………………………………5

4. Определение скоростей точек звеньев и угловых

скоростей звеньев для 0-го положения……………………………………...6

5. Определение скоростей точек звеньев и угловых

скоростей звеньев для 2-го положения……………………………………...7

6. Определение линейных ускорений точек звеньев и угловых

ускорений звеньев для 0-го положения……………………………………..9

7. Определение линейных ускорений точек звеньев и угловых

ускорений звеньев для 2-го положения……………………………………..10

8. Силовой расчет механизма……………………………………………………12

9. Рычаг Жуковского Н. Е……………………………………………………….15

10. Определение КПД механизма………………………………………………...16

11. Список литературы………………………………………………………….. .17

2