Zapiska_2420
.pdf
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
СОДЕРЖАНИЕ................................................................................................................................... 2 |
|||||
Введение........................................................................................................................................... 2 |
|||||
1Заданиенакурсовойпроект............................................................................................................. 3 |
|||||
2 |
Структурныйанализмеханизма....................................................................................................... 4 |
||||
3 |
Построенияплановположениймеханизма....................................................................................... 9 |
||||
4 |
Построениеплановскоростей........................................................................................................ 10 |
||||
5 |
Построениепланаускорений.......................................................................................................... 13 |
||||
6 |
Определениереакцийвкинематическихпарах............................................................................... 17 |
||||
Списокиспользованныхисточников................................................................................................. 25 |
|||||
|
|
|
Введение |
|
|
Изм. Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
Разраб. |
|
Лит. |
Лист |
Листов |
|
Провер. |
|
|
2 |
|
|
Консульт. |
|
|
|
|
|
Н. контр. |
|
|
|
|
|
Зав. каф. |
|
|
|
|
|
Целью даннойкурсовойработыявляетсяпроектированиеиисследование |
||||
|
рычажногомеханизма. |
|
|
||
|
Механизмом называется искусственно созданная система тел, |
||||
|
предназначеннаядляпреобразованиядвиженияодногоилинесколькихтел |
||||
|
втребуемыедвижениядругих тел. Кинематической парой называется |
||||
|
соединениедвухсоприкасающихсязвеньев, |
допускающееихотносительное |
|||
|
движение. Кинематическойцепью называетсясвязаннаясистемазвеньев, |
||||
|
образующихмеждусобоюкинематическиепары. Простойкинематической |
||||
|
цепьюназываетсяцепь, укоторойкаждоезвеновходитнеболеечемвдве |
||||
|
кинематическиепары. Сложнойкинематическойцепьюназываетсяцепь, у |
||||
|
которой имеется хотя бы одно звено, |
входящее более чем в две |
|||
|
кинематическиепары. Замкнутойкинематическойцепьюназываетсяцепь, |
||||
|
каждоезвенокоторойвходитпокрайнеймеревдвекинематическиепары. |
||||
|
Незамкнутойкинематическойцепьюназываетсяцепь, укоторойестьзвенья, |
||||
|
входящиетольководнукинематическую пару. Машинным агрегатом |
||||
|
называетсяустройство, состоящееизмашины-двигателя, рабочеймашины |
||||
|
и передаточного механизма. |
Машиной-двигателем называется такая |
|||
|
машина, вкоторойтотилиинойвидэнергиипреобразуетсявмеханическую |
||||
|
работунаеевыходномзвене. Рабочеймашинойназываетсятакаямашина, |
||||
|
которой механическая работа, передающаяся на ее входноезвено от |
||||
|
двигателя, преобразуетсяеерабочиморганомвработу, необходимуюдля |
||||
|
совершениятехнологическогопроцесса, накоторыйрассчитанамашина. |
||||
|
Передаточныймеханизмслужитдляпреобразованиямомента, снимаемогос |
||||
|
выходногозвенадвигателя, вмоментнавходномзвенерабочеймашины |
||||
|
(какправило, |
этопреобразованиеидетвсторонуувеличениямоментана |
|||
|
входном звенерабочеймашины). Приведенныймомент(сила), который |
||||
|
стремится ускорить движение ведущего звена, называется движущим |
||||
|
моментом, априведенныймомент(сила), которыйстремитсязамедлить |
||||
|
движениеведущегозвена, называетсямоментомсопротивления. |
||||
|
|
|
1 Заданиенакурсовойпроект |
||
|
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
3 |
|
|
|
|
|
2 Структурныйанализмеханизма |
|
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
4 |
|
|
Исследуемыймеханизм, кинематическаясхема, которогоприведенанарис. |
|||
|
2.1 |
служитдляпреобразованиявращательногодвижениякривошипа1 |
||
|
(входноезвено) впоступательноедвижениеползуна5 (выходноезвено). |
|
||
|
Рисунок2.1 –Кинематическаясхемамеханизма |
|
||
|
|
Определяемстепеньподвижностимеханизмапоформуле: |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
де, р5 –числокинематическихпарV класса; |
|
|
|
|
р4 –числокинематическихпарIV класса; |
|
|
|
|
n –числоподвижныхзвеньев. |
|
|
|
|
Итак, |
|
|
|
ТаккакW=1 тоумеханизмаодновходноезвено. |
|
||
|
Механизмсостоитиз5 звеньев: |
|
||
|
0-стояк; |
|
|
|
|
1-кривошип; |
|
|
|
|
2-шатун; |
|
|
|
|
3-коромысло; |
|
|
|
|
4-шатун; |
|
|
|
|
5-ползун. |
|
|
|
|
А(1-2)- кинематическаяпарапятогокласса, вращающеесянизшая; |
|
||
|
В(2-3) - кинематическаяпарапятогокласса, вращающеесянизшая; |
|
||
|
О2(3-0) - кинематическаяпарапятогокласса, вращающеесянизшая; |
|
||
|
В(4-3) - кинематическаяпарапятогокласса, вращающеесянизшая; |
|
||
|
С(5-4) - кинематическаяпарапятогокласса, вращающеесянизшая; |
|
||
|
С0(5-0) - кинематическаяпарапятогокласса, поступательнаянизшая. |
|
||
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
5 |
|
Механизм образованприсоединением кстоякуО кривошипа, который |
|||||||||
образуетснимвращательную пару(т.А). Кривошип2 |
делаетвращательное |
||||||||
движение вокруг неподвижного стояка. |
Шатун 2 |
совершает сложное |
|||||||
плоскопараллельноедвижениеиприсоединенккривошипу1 (т.A). |
|
||||||||
Коромысло3 |
присоединенокшатуну2, |
образуясним вращательную |
|||||||
кинематическую пару (т.B). Коромысло 3 |
осуществляет колебательное |
||||||||
движениевокругнеподвижногостояка(т.О2). |
|
|
|
|
|
||||
Ккоромыслу3 присоединеншатун4 образуяснимкинематическуюпару |
|||||||||
(т.B). |
К шатуну 4 |
присоединен ползун 5 |
образуя вращательную |
||||||
кинематическую пару(точкаС). Ползун5 |
|
двигаясьвдольнаправляющей |
|||||||
образуяснейпоступательнуюкинематическуюпару(т. С0). |
|
||||||||
Разбиваемрассматриваемуюсхемунагруппызвеньев, |
начинаясвыходного |
||||||||
звена. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РаскладываеммеханизмнагруппыАсура |
|
|
|
|
|
||||
Рисунок2.2 –Структурнаягруппа4-5 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Даннаягруппасостоит: |
|
|
|
|
|
|
||
|
–издвухподвижныхзвеньев(шатун4 иползун5), т.е. |
; |
|||||||
|
–трёхкинематическихпар(вращательная4 -5, вращательная0 –5, |
||||||||
|
поступательная5 –0), т.е. |
. |
|
|
|
|
|
||
|
ПодставивнайденныезначениякоэффициентоввформулуЧебышева, |
||||||||
получаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Равенство нулю подвижности группы доказывает, что |
||||||||
рассматриваемаягруппазвеньев4 –5 являетсяструктурнойгруппой. |
|||||||||
|
Даннаягруппаявляется: |
|
|
|
|
|
|
||
|
–группойвторогокласса, таккаксостоитиздвухподвижныхзвеньев; |
||||||||
|
–группойвторогопорядка, таккакимеетсядвасвободныхповодка; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
Изм Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
–группойвтороговида, |
таккаксостоитиздвухвращательных |
||
|
|
кинематическихпариоднойпоступательно(ВВП). |
|
||
|
ДаннаягруппаII классаи2-говида |
|
|||
|
Рисунок2.3 –Структурнаягруппа2-3 |
|
|||
|
|
Даннаягруппасостоит: |
|
|
|
|
|
–издвухподвижныхзвеньев(шатун2 икоромысло3), т.е. |
; |
||
|
|
–двухсвободныхповодков(кривошип1 истойка0); |
|
||
|
|
–трёхкинематическихпар(вращательная2 –3, вращательная1 –3, |
|||
|
|
вращательная3 –0), т.е. |
. |
|
|
|
|
ПодставивнайденныезначениякоэффициентоввформулуЧебышева, |
|||
|
получаем: |
|
|
|
|
|
|
Равенство нулю подвижности группы доказывает, что |
|||
|
рассматриваемаягруппазвеньев2 –3 являетсяструктурнойгруппой. |
|
|||
|
|
Даннаягруппаявляется: |
|
|
|
|
|
–группойвторогокласса, таккаксостоитиздвухподвижныхзвеньев; |
|||
|
|
–группойвторогопорядка, таккакимеетсядвасвободныхповодка; |
|||
|
|
– группой первоговида, так каксостоитизтрёхвращательных |
|||
|
|
кинематическихпар(ВВВ). |
|
||
|
ДаннаягруппаII классаи1-говида |
|
|||
|
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
7 |
|
|
|
Рисунок2.4 –Начальныймеханизм |
|
|||
|
|
Даннаягруппасостоит: |
|
|
|
|
|
–изодногоподвижногозвена(кривошип1) ишарнирно-неподвижной |
|||
|
|
опоры(стойка0), т.е. |
; |
|
|
|
|
–однойкинематическойпары(вращательная0 –1), т.е. |
. |
||
|
|
ПодставивнайденныезначениякоэффициентоввформулуЧебышева, |
|||
|
получаем: |
|
|
|
|
|
|
Подвижность исследуемой группы получилась больше нуля, |
|||
|
следовательноонанеявляетсяструктурнойгруппой, апредставляетсобой |
||||
|
первичный(элементарный) механизм, сподвижностьюравнойединице. |
||||
|
|
Изпроведенногоанализаследует, чтоструктурнаясхемамеханизма |
|||
|
состоитиздвухструктурныхгруппзвеньевиодногопервичногомеханизма. |
||||
|
|
Таккакклассмеханизмовопределяетсяклассомнаиболеесложной |
|||
|
структурнойгруппы, торассматриваемыйрычажныймеханизмявляется |
||||
|
механизмом2-гокласса, сподвижностьюравнойединице. |
|
|||
|
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
8 |
|
|
|
|
3 Построенияплановположениймеханизма |
|
||
|
|
Перед выполнением кинематического анализа осуществляют |
|||
|
метрическийсинтезмеханизмаспомощьюграфоаналитическогометода, |
т. |
|||
|
е. определяютвозможныеугловыеположениязвеньевнаплоскостиилив |
||||
|
пространстве. |
Результатом выполнения метрического синтеза является |
|||
|
построенная кинематическая схема механизма и план положений |
||||
|
механизма. |
|
|
|
|
|
Дляпостроенияпринимаеммасштабныйкоэффициентдлины |
|
|||
|
µ l=0.0025м/мм. |
|
|
|
|
|
|
Далеепереводятвсегеометрическиелинейныеразмерывмасштабный |
|||
|
коэффициент длин и получают величины отрезков, изображающие |
||||
|
заданные геометрические параметры |
в составе соответствующей |
|||
|
кинематическойсхемы: |
|
|
||
|
|
Используяполученныевеличиныотрезковгеометрических |
|
||
|
параметровмеханизма, методомзасечек, строятегокинематическуюсхему. |
||||
|
|
Для этого на плоскости произвольно выбираем точку О1 (центр |
|||
|
вращениякривошипа). ОтносительноеёнаходимрасположениеточкиО2 |
||||
|
(центрвращениякоромысла). ИзточкиО1 проводимокружностьрадиусом |
||||
|
|
AО1. ИзточкиО2 проводимдугуВО2. Вычерчиваемкрайниеположения |
|||
|
прикотором кривошипАО ишатунАВвытягиваютсяводнупрямую |
||||
|
|
|
1 |
|
|
|
линию. ДляэтогоизточкиО1 проводимдугуразмерам |
|
|||
|
допересечениясдугойО2ВиполучаемкрайнееположенияточкиВ. С |
|
|||
|
полученнойточкиВпроводимпрямуюкточкиО1. Вместепересеченияэтих |
||||
|
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
9 |
|
|
|
прямыхсокружностьюАО получаемкрайниеположенияточкиА–А’и |
||||||
|
А’. |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СточекB, радиусомBC, делаемзасечкинанаправляющейдвижения |
||||||
|
ползунаиполучаемположенияточекC. Выбираемпроизвольноеположения |
||||||
|
длясиловогоанализаивычерчиваеманалогичноегоположение. |
|
|||||
|
|
|
|
4 Построениеплановскоростей |
|
||
|
|
Построение плана скоростей для заданного положения механизма |
|||||
|
позволяетрешитьоднуиззадачкинематическогоанализа, авчастности |
||||||
|
определитьвеличиныинаправлениялинейных, относительныхиугловых |
||||||
|
скоростейхарактерныхточекизвеньевмеханизма |
|
|||||
|
|
Для заданного положения механизма построим план скоростей, |
|||||
|
которыйпредставляетсобойпучоквекторов, выполненныйвопределенном |
||||||
|
масштабном коэффициенте скоростей |
, |
лучи которых изображают |
||||
|
векторалинейных скоростей характерныхточекмеханизма, аотрезки, |
||||||
|
соединяющие вершины этих векторов, |
соответствуют |
векторам |
||||
|
относительныхскоростейзвеньев. Приэтомпостроениепланаоснованона |
||||||
|
последовательномграфическомрешениивекторныхуравнений. |
|
|||||
|
|
Таккакугловаяскоростьведущегозвенапостоянна( |
), топо |
||||
|
заданнойчастотевращениякривошипаопределяемеёвеличину: |
|
|||||
|
|
Знаявеличину |
определяеммодульскороститочкиA: |
|
|||
|
|
Масштабныйкоэффициентпланаскоростей |
|
||||
|
|
Запишем векторные уравнения распределения скоростей, |
|||||
|
последовательнорешаякоторыепостроимпланскоростей. |
|
|||||
|
|
ВекторскороститочкиА представляетсобойгеометрическую сумму |
|||||
|
векторовскорости точки O1 искоростиотносительноговращательного |
||||||
|
движенияточкиA вокругточкиO1 : |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
ТочкаO1 всхемемеханизмаявляетсянеподвижной, следовательно, |
|||||||
|
модульеёскоростиравеннулю ( |
|
|
). Векторскорости |
направлен |
||||
|
перпендикулярно оси кривошипа, |
а линия действия совпадает с |
|||||||
|
направлениемвращенияведущегозвена. |
|
|
|
|||||
|
|
ТочкаB принадлежитдвумзвеньям, шатуну2 икоромыслу3, поэтому |
|||||||
|
длянеёзапишемдвавекторныхуравнения. |
|
|
||||||
|
|
ВекторскороститочкиB, принадлежащейшатуну2, представляет |
|||||||
|
собой геометрическую сумму векторов скорости точки A и скорости |
||||||||
|
относительноговращательногодвиженияточкиB вокругточкиA. |
|
|||||||
|
|
Для коромысла, |
вектор скорости точки B представляет собой |
||||||
|
геометрическую сумму векторов скорости точки O2 |
и скорости |
|||||||
|
относительноговращательногодвиженияточкиB вокругточкиO2. |
|
|||||||
|
|
Анализируясхемумеханизмавидно, чтоточкаO2 всхемемеханизма |
|||||||
|
являетсянеподвижной, следовательно, |
каки дляточкиO1, модульеё |
|||||||
|
скоростибудетравеннулю( |
). Направлениедействиявекторов |
и |
||||||
|
|
будетперпендикулярноосямсоответствующихзвеньев. |
|
|
|||||
|
|
СовместноеграфическоерешениевекторныхуравненийдляточкиB |
|||||||
|
позволитопределитьмодульинаправлениедействиявектораскорости |
||||||||
|
рассматриваемойточки. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Решимсистемуграфическииопределимскорости. Дляэтогоизточкиa |
|||||||
|
проводимпрямую, котораябудетперпендикулярнаположениюшатунаAB. |
||||||||
|
Сполюсапроводимпрямую, перпендикулярнуюккоромыслуBО2. Вместе |
||||||||
|
пересеченияполучаемположениеточкиb. |
|
|
||||||
|
|
Скоростиравны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВекторскороститочкиС, принадлежащейшатуну4, представляет |
|||||||
|
собой геометрическую сумму векторов скорости точки В и скорости |
||||||||
|
относительноговращательногодвиженияточкиСвокругточкиB. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
Изм |
Лист |
докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|