- •Введение
- •Структурный и кинематический анализ плоских механизмов
- •1.1. Основные понятия и определения теории механизмов и машин
- •Построение кинематической схемы и планов положений механизмов
- •Вопросы для самоподготовки
- •Определение степени подвижности плоских механизмов
- •Вопросы для самоподготовки
- •Структурный анализ плоских механизмов
- •1.4.1. Основные понятия и определения структурного анализа механизмов
- •Последовательность выполнения структурного анализа механизма
- •Пример выполнения структурного анализа механизма
- •Вопросы для самоподготовки
- •Кинематическое исследование механизмов методом диаграмм
- •Кинематическое исследование плоских механизмов методом
- •1.6.1. Основные понятия и уравнения для построения планов скоростей механизмов
- •2. Две точки ( а и а ) принадлежат разным звеньям (1 и 2), образующим поступательную пару, и в данный момент совпадают.
- •1.6.2. Пример построения плана скоростей механизма
- •Кинематическое исследование плоских механизмов методом построения планов ускорений
- •1.7.1. Основные понятия и уравнения для построения планов ускорений механизмов
- •Пример построения плана ускорения механизма
- •Кинетостатический (силовой) расчет плоских механизмов
- •Основные понятия и определения силового расчета механизмов
- •2.2. Последовательность силового расчета механизма
- •Пример выполнения силового расчета механизма
- •Вопросы для самоподготовки
- •3. Синтез и анализ зубчатых передач
- •3.1. Основные понятия и определения нулевого эвольвентного зацепления цилиндрических прямозубых колес
- •Определение геометрических параметров нулевой цилиндрической прямозубой эвольвентной передачи
- •Вопросы для самоподготовки
- •3.3. Определение геометрических параметров неравносмещенной цилиндрической прямозубой эвольвентной передачи
- •Кинематический анализ простых зубчатых передач
- •Вопросы для самоподготовки
- •Кинематический анализ сложных зубчатых передач
- •Основные понятия и определения кинематического анализа сложных зубчатых передач
- •Последовательность выполнения кинематического анализа сложной зубчатой передачи
- •Пример кинематического анализа сложной зубчатой передачи
- •Вопросы для самоподготовки
- •Синтез планетарных зубчатых передач
- •Основные понятия и определения синтеза планетарных зубчатых передач
- •Последовательность выполнения геометрического синтеза планетарной зубчатой передачи
- •Пример выполнения геометрического синтеза планетарной зубчатой передачи
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задания на курсовое проектирование
- •4.1. Темы курсовых проектов
- •4.2. Исходные данные для курсового проектирования
- •4.3. Объем, содержание и оформление графической части проекта
- •Объем, содержание и оформление расчетно- пояснительной записки к курсовому проекту
- •Схемы и рабочий цикл двигателей внутреннего сгорания
- •5.1. Основные понятия и определения
- •5.2. Такты и индикаторные диаграммы карбюраторных и дизельных двигателей внутреннего сгорания
- •5.3. Схемы расположения цилиндров и чередование тактов в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания
- •Вопросы для самоподготовки
- •Примеры выполнения курсовых проектов Пример 1. Выполнение курсового проекта с вертикальнорядным двигателем внутреннего сгорания
- •Тема: “Исследование механизмов автомобиля внедорожника ваз 21310 “Кедр”
- •Структурный и кинематический анализ механизма
- •1.1.1. Планы положений механизма
- •Определение степени подвижности и структурный анализ механизма
- •1.1.3. Кинематические диаграммы движения ползуна
- •Планы скоростей механизма
- •Планы ускорений механизма
- •Силовой расчет механизма
- •1.2.1. Силовой расчет структурной группы звеньев 4-5
- •1.2.2. Силовой расчет структурной группы звеньев 2-3
- •Силовой расчет входного звена
- •Проверка правильности выполнения силового расчета по теореме н.Е.Жуковского
- •Синтез и анализ зубчатых механизмов
- •Внешнее неравносмещенное эвольвентное зацепление цилиндрических зубчатых колес
- •Синтез планетарной зубчатой передачи
- •Картина линейных скоростей точек звеньев планетарной зубчатой передачи
- •План угловых скоростей звеньев планетарной зубчатой передачи
- •Структурный и кинематический анализ механизма
- •2.1.1. Планы положений механизма
- •Определение степени подвижности и структурный анализ механизма
- •2.1.3. Кинематические диаграммы движения ползуна
- •Планы скоростей механизма
- •Планы ускорений механизма
- •Силовой расчет механизма
- •2.2.1. Силовой расчет структурной группы звеньев 4-5
- •2.2.2. Силовой расчет структурной группы звеньев 2-3
- •2.2.3. Силовой расчет входного звена
- •Проверка правильности выполнения силового расчета по теореме н.Е. Жуковского
- •Синтез и анализ зубчатых механизмов
- •Внешнее неравносмещенное эвольвентное зацепление цилиндрических зубчатых колес
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •1.6.2. Пример построения плана скоростей механизма……………… 34
- •Курсовое проектирование по теории механизмов и машин
- •3 94006, Воронеж, ул. 20-лет Октября, 84
Силовой расчет механизма
2.2.1. Силовой расчет структурной группы звеньев 4-5
Строим вначале кинематическую схему механизма для заданного значения угла поворота кривошипа первого цилиндра =120о. Показываем звенья лишь двух цилиндров двигателя – первого и седьмого (рис. П.7).
Рядом со схемой механизма располагаем две индикаторные диаграммы дизельного двигателя внутреннего сгорания. Перпендикулярно осям ОВ и ОС цилиндров двигателя располагаем оси давлений P газов в цилиндрах, а параллельно осям ОВ и ОС цилиндров – оси перемещений S ползунов . Диаграммы располагаем так, чтобы начало координат было на уровне крайних верхних положений точек В и С, а крайние нижние точки диаграмм на осях перемещений ползуна S были на уровне нижних крайних положений точки В и С. Строим диаграммы в одинаковом произвольном масштабе по оси давления газов Р.
Давление газов в цилиндре двигателя в конце периода сгорания топлива дано по заданию: P =7,0 МН/м . Этому давлению соответствует на диаграмме отрезок уmax = 48,8 мм. Поэтому масштаб по оси давлений газов Р:
.
Строим в масштабе схему структурной группы звеньев 4-5 (рис. 6.30, а). Прилагаем к звеньям схемы все внешние и внутренние нагрузки. Рассматриваем цилиндр 7 двигателя, в котором идет такт рабочего хода.
Давление газов в цилиндре 7 определяется величиной ординаты на индикаторной диаграмме двигателя внутреннего сгорания (рис. П.7), соответствующей положению точки С ползуна 5 для такта рабочего хода.
Давление газов в цилиндре 7:
р7= .
Площадь днища поршня:
=0,015386 (м2).
Сила давления газов на ползун 5 в седьмом цилиндре
F7цг= p7 s = 2,88574•106•0,015386 = 44400 (H).
Эта сила является силой движущей, приложена к ползуну 5 (см. рис. 6.30, а) и направлена вниз вдоль оси СО цилиндра (см. рис. 6.29, а).
Вычисляем силы тяжести звеньев 4 и 5:
(Н),
(H).
Прилагаем силы тяжести в центрах тяжести звеньев, направляя их вертикально вниз (см. рис. 6.30, а).
Силы инерции звеньев
(H);
(Н).
Каждую силу инерции звена прилагаем в центре тяжести этого звена (см. рис. 6.30, а) и направляем вектор этой силы параллельно, но противоположно вектору ускорения центра тяжести, имеющемуся на плане ускорений механизма (см. 6.30, б).
Моменты сил инерции звеньев и определяем через моменты инерции и и угловые ускорения звеньев и .
Вычисляем величину углового ускорения шатуна 4:
(c-2).
Для определения направления проводим на схеме структурной группы звеньев 4-5 (см. рис. 6.30, а) пунктирной линией из точки С вектор ускорения точки С относительно условно неподвижной точки А. Угловое ускорение звена СА направлено в ту же сторону, что и вектор , то есть по направлению движения часовой стрелки.
Момент инерции шатуна дан по заданию: = 0,075 ( ).
Момент сил инерции шатуна 4:
(Нм).
Момент сил инерции шатуна 4 направляем противоположно направлению углового ускорения звена 4, то есть против направления движения часовой стрелки (см. рис. 6.30, а).
Для ползуна 5 имеем
, так как .
Определяем теперь внутренние силы, то есть силы реакций в кинематических парах структурной группы звеньев 4-5. Найдем силы реакций во вращательной кинематической паре А (см. рис. 6.30, а) соединения звеньев 1 и 4 и в поступательной паре соединения ползуна 5 со стойкой 6.
Реакцию во вращательной кинематической паре А раскладываем на две составляющие: тангенциальную , которую проводим перпендикулярно линии шатуна АС, и нормальную , которую проводим параллельно линии шатуна АС. Направления стрелок векторов этих составляющих выбираем произвольно, и в дальнейшем эти направления уточняются.
Реакцию прилагаем к ползуну 5 в точке С перпендикулярно боковой стенке ползуна. Направление стрелки вектора этой реакции также выбираем произвольно, и в дальнейшем это направление уточняется.
Определение реакций производим в принятой последовательности для рассматриваемого вида структурной группы звеньев.
Сумму всех моментов сил, действующих относительно центра вращательной кинематической пары С на звено 4, приравниваем нулю: . Вычисляется тангенциальная составляющая реакции во вращательной паре А.
;
( ).
2. Векторная сумма всех сил, действующих на звенья 4 и 5, приравнивается нулю: .
.
В соответствии с уравнением в масштабе сил строится план сил, на котором находят нормальную составляющую реакции и полную реакцию в крайней вращательной кинематической паре А и реакцию в поступательной паре: , и . План сил (рис. 6.31) строим в масштабе .
Рис. 6.31. План сил структурной группы звеньев 4-5
Чтобы определить длину вектора известной силы, величину этой силы делим на этот масштаб. Например, силу давления газов на ползун 5 в цилиндре 2 откладываем на плане сил в виде отрезка длиной
Векторы известных сил откладываем один за другим. Силы тяжести звеньев отсутствуют на плане сил, так как длина их векторов в выбранном масштабе сил получилась менее одного миллиметра.
Из начальной точки построения (см. рис. 6.31) проводим прямую линию вектора реакции , перпендикулярную линии ОС схемы механизма, а из конечной точки построения проводим прямую линию, параллельную вектору . Находим точку пересечения этих линий. Эта точка определяет величины неизвестных реакций. В соответствии с векторным уравнением сил изображаем стрелки векторов этих реакций. Проводим также линию вектора полной реакции , которая равна сумме ее нормальной и тангенциальной составляющих.
Находим на плане неизвестные реакции, умножая измеренные на плане длины соответствующих векторов на масштаб плана сил:
(Н);
(Н).