- •Введение.
- •Структурный анализ механизма 2х ступенчатого воздушного компрессора.
- •Кинематический анализ механизма 2х ступенчатого воздушного компрессора.
- •Проектирование профиля кулачка и зубчатого механизма.
- •Проектирование профиля кулачка.
- •Проектирование зубчатого механизма.
- •Кинетостатическое исследование плоского механизма.
- •Силового расчет механизма в 5ом положении.
- •Силовой расчет механизма в 11ом положении.
- •Расчет маховика и исследование движения механизма.
ориМинистерство сельского хозяйства Российской Федерации
Алтайский государственный аграрный университет
Кафедра механики машин и сооружений
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по теории механизмов и машин
Вариант 9.1
Выполнил: ст-т 291 гр.
Попов И.А.
Проверил: Левищев И.В.
Барнаул 2011
Содержание
Задание на курсовой проект 3
Введение 4
1. Структурный анализ механизма 2х ступенчатого воздушного
компрессора 5
2. Кинематический анализ механизма 2х ступенчатого воздушного
компрессора 5
3. Проектирование профиля кулачка и зубчатого механизма 11
3.1 Проектирование профиля кулачка 11
3.2 Проектирование зубчатого механизма 13
4. Кинетостатическое исследование плоского механизма 17
-
Силового расчет механизма в 5ом положении 17
4.2 Силовой расчет механизма в 11ом положении 21
5. Расчет маховика и исследование движения механизма 24
Список используемой литературы 29
Задание на курсовой проект по ТММ задание № 9.1.
Механизм 2х ступенчатого воздушного компрессора
Наим. |
Ед. изм. |
|
lOA |
м |
0,10 |
lAB |
м |
0,40 |
lAC |
м |
0,40 |
lAS2 |
м |
0,12 |
lAS4 |
м |
0,12 |
n1 |
об/мин |
480 |
m2=m4 |
кг |
8 |
m3 |
кг |
10 |
m5 |
кг |
6 |
I01 |
кгм2 |
0,25 |
d3 |
м |
0,20 |
d5 |
м |
0,11 |
|
– |
0,04 |
PBmax |
МПа |
0,4 |
PCmax |
МПа |
1.2 |
S1 совпадает с точкой О
Давление воздуха в долях максимального PBmax, PCmax
Относительное перемещение поршня |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|
Поршень В |
Движение вверх |
1 |
1 |
1 |
0,58 |
0,40 |
0,25 |
0,20 |
0,13 |
0,08 |
0,03 |
0 |
Движение вниз |
1 |
0,33 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Поршень С |
Движение вверх |
1 |
1 |
1 |
0,75 |
0,67 |
0,58 |
0,52 |
0,47 |
0,41 |
0,35 |
0,3 |
Движение вниз |
1 |
0,52 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
Зубчатый механизм
Наим. |
z1 |
z2 |
z'2 |
z3 |
z4 |
z5 |
z'5 |
z6 |
m,мм |
h*0 |
c* |
, град |
|
34 |
30 |
22 |
86 |
16 |
30 |
18 |
40 |
6 |
1 |
0.25 |
20 |
Кулачковый механизм
Наим. |
Smax, м |
φу, |
φд, |
φс, |
φб, |
max, |
е,мм |
dрол мм |
0,036 |
150 |
30 |
150 |
30 |
25 |
8 |
12 |
Механизм с роликовым толкателем,
не центральный
Введение.
Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха с избыточным давлением 0,1–1 МПа. Они служат для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента на промышленных и металлургических предприятиях, в горной промышленности, в двигателестроении, а так же для обеспечения сжатым воздухом тормозных систем на транспорте, пневматических систем управления.
В двухступенчатом компрессоре воздух из первой ступени нагнетается во вторую, из второй в баллон. Объем последующей ступени меньше предыдущей, поэтому происходит сжатие воздуха.
При работе двигателя оба поршня 3 и 5 совершают возвратно-поступательное движение. При движении поршня 3 вниз создается разряжение в первой ступени и открывается всасывающий клапан. Воздух, поступая через всасывающий клапан, заполняет объем первой ступени. При обратном движении поршня всасывающий клапан первой ступени закрывается, а второй – открывается. В этот момент поршень 5 движется вниз и в увеличивающийся объем второй ступени поступает воздух из первой. При последующем движении поршня 5 вверх всасывающий клапан второй ступени закрывается и через открывшийся нагнетательный клапан второй ступени происходит нагнетание воздуха в систему.
-
Структурный анализ механизма 2х ступенчатого воздушного компрессора.
-
Степень подвижности.
,
где
n – число звеньев,
Р5 – число пар 5 класса,
Р4 – число пар 4 класса.
-
Разбиваем механизм на группы Ассура и определяем класс, вид и порядок каждой группы.
(0;1) I класс
(2;3) II класс 2 вид 2 порядок
(4;5) II класс 2 вид 2 порядок
механизм второго класса.
-
Структурная формула.
I(0;1) II(2;3) II(4;5)
-
Кинематический анализ механизма 2х ступенчатого воздушного компрессора.
-
Масштаб кинематической схемы.
-
-
Рассчитываем длины всех звеньев.
, ,
, .
-
Вычерчиваем механизм в 12 положениях.
За первое положение принимаем такое положение механизма, при котором ползун В находится в НМТ, а ползун С движется вверх.
-
Строим план скоростей в масштабе кривошипа.
-
Порядок построения плана скоростей для первого положения.
-
Выбираем произвольный полюс р.
-
Определяем скорость ведущего звена.
, и направляем в сторону .
-
Определяем скорость точки В.
Для этого составим и решим систему двух уравнений:
т.к. т. В движется по направляющей, то ее скорость направлена параллельно ей. Т.о., из полюса проводим линию, параллельную направляющей. Из т. А проводим линию перпендикулярную АВ. На пересечении этих линий получим точку b. (pb) – скорость точки В.
-
Определяем скорость точки С.
Для этого составим и решим систему двух уравнений:
т.к. т. С движется по направляющей, то ее скорость направлена параллельно направляющей. Т.о., из полюса проводим линию, параллельную направляющей. Из т. А проводим линию перпендикулярную АС. На пересечении этих линий получим точку c. (pc) – скорость точки C.
-
Положение точек s2 и s4 находим из пропорций:
Соединив полученные точки с полюсом получим скорости центров тяжести звеньев 2 и 4.
Планы скоростей для остальных положений строятся аналогично.
-
Строим план ускорений в масштабе кривошипа.
-
Порядок построения плана ускорений для первого положения.
-
Выбираем произвольный полюс .
-
Определим ускорение точки А.
Вектор ускорения точки А параллелен звену ОА, направлен к центру вращения (от т. А к т. О) и по длине равен звену ().
-
Определим ускорение точки В.
Для этого составим и решим систему уравнений:
Подсчитываем нормальное ускорение: . an1 откладываем из точки а параллельно звену АВ к центру вращения (т.е. к точке А). Из конца вектора an1 проведем линию, параллельную касательному ускорению. Т.к. ускорение точки В направлено по направляющей, из полюса проводим линию, параллельную направляющей. На пересечении этих линий получим искомую точку b. Соединяем ее с полюсом и получаем направление вектора ускорения точки В.
-
Определим ускорение точки С.
Для этого составим и решим систему уравнений:
Подсчитываем нормальное ускорение: . an2 откладываем из точки а параллельно звену АС к центру вращения (т.е. к точке А). Из конца вектора an2 проведем линию, параллельную касательному ускорению. Т.к. ускорение точки С направлено по направляющей, из полюса проводим линию, параллельную направляющей. На пересечении этих линий получим искомую точку с. Соединяем ее с полюсом и получаем направление вектора ускорения точки С.
-
Ускорение точек S2 и S4 находим из пропорций.
Соединив полученные точки с полюсом получим ускорения центров тяжести звеньев 2 и 4.
Планы ускорений для остальных положений строятся аналогично.
Таблица 2.1.
Нормальные ускорения
|
ед. изм. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
an1 |
мм |
12.5 |
9.5 |
3.3 |
0 |
3.3 |
9.5 |
12.5 |
9.5 |
3.3 |
0 |
3.3 |
9.5 |
an2 |
мм |
0 |
3.3 |
9.5 |
12.5 |
9.5 |
3.3 |
0 |
3.3 |
9.5 |
12.5 |
9.5 |
3.3 |
Таблица 2.2.
Скорости и ускорения для ползунов В и С, точек S2 и S4.
Параметр |
ед. изм. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
т. В |
VB |
м/с |
0 |
1,96 |
3,79 |
5,025 |
4,91 |
3,06 |
0 |
3,06 |
4,91 |
5,025 |
3,79 |
1,96 |
аB |
м/с2 |
189,38 |
186,24 |
157,66 |
65,15 |
94,84 |
249,17 |
315,63 |
251,09 |
94,84 |
65,15 |
157,66 |
186,24 |
|
т. С |
VC |
м/с |
5,025 |
4,91 |
3,06 |
0 |
3,06 |
4,91 |
5,025 |
3,79 |
1,96 |
0 |
1,96 |
3,79 |
аC |
м/с2 |
65,15 |
94,84 |
251,14 |
315,63 |
251,14 |
94,84 |
65,15 |
157,66 |
186,24 |
189,38 |
186,24 |
157,66 |
|
S2 |
VS2 |
м/с |
3,52 |
3,85 |
4,54 |
5,025 |
4,85 |
4,06 |
3,52 |
4,06 |
4,85 |
5,025 |
4,54 |
3,85 |
aS2 |
м/с2 |
233,56 |
226,99 |
204,63 |
177,81 |
192,66 |
244,93 |
271,44 |
244,93 |
192,66 |
177,81 |
204,63 |
226,99 |
|
S4 |
Vs4 |
м/с |
5,025 |
4,85 |
4,06 |
3,52 |
4,06 |
4,85 |
5,025 |
4,54 |
3,85 |
3,52 |
3,85 |
4,54 |
as4 |
м/с2 |
177,81 |
192,66 |
244,93 |
271,44 |
244,66 |
192,66 |
177,81 |
204,63 |
226,99 |
233,56 |
226,99 |
204,63 |
-
Строим графики изменения угловой скорости и углового ускорения звена АВ.
Для первого положения:
Аналогично вычисляем значения угловых скоростей и угловых ускорений для остальных положений.
Таблица 2.3.
Значения угловых скоростей и ускорений для звеньев АВ и АС
Параметры |
ед. изм. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
АВ |
2 |
с-1 |
12,56 |
10,96 |
6,43 |
0 |
6,43 |
10,96 |
12,56 |
10,96 |
6,43 |
0 |
6,43 |
10,96 |
2 |
с-2 |
0 |
303 |
550,7 |
651,96 |
550,7 |
303 |
0 |
303 |
550,7 |
651,96 |
550,7 |
303 |
|
АС |
4 |
с-1 |
0 |
6,43 |
10,96 |
12,56 |
10,96 |
6,43 |
0 |
6,43 |
10,96 |
12,56 |
10,96 |
6,43 |
4 |
с-2 |
651,96 |
550,7 |
303 |
0 |
303 |
550,7 |
651,96 |
550,7 |
303 |
0 |
303 |
550,7 |
Для построения графика угловой скорости откладываем на оси ординат величину вектора относительной скорости звена АВ (ab), принимая масштаб угловой скорости . Для построения графика углового ускорения откладываем на оси ординат величину вектора нормального ускорения звена АВ (n1b), принимая масштаб углового ускорения . Знак «+» или «–» выбирается в зависимости от направления угловой скорости и углового ускорения звена АВ.
-
Строим годографы скорости и ускорения точки S2.
Для построения годографа скорости (ускорения) точки выбираем произвольно полюс, в эту точку параллельно переносим векторы скоростей (ускорений) точки с планов скоростей (ускорений). Последовательно соединяем концы векторов плавной кривой.
Масштабы годографов принимаем равными масштабам планов скоростей и ускорений.
-
Строим график перемещений ползуна В.
Принимаем положение ползуна в первом положении за начало отсчета. На оси ординат откладываем расстояние от начала отсчета до текущего положения ползуна.
-
Построение графика скоростей ползуна В.
Скорости ползуна В определяем методом графического дифференцирования.
-
На всех участках графика перемещений заменяем дуги хордами.
-
Строим координатные оси (V,).
-
По оси абсцисс откладываем произвольный отрезок Н=20 мм.
-
Из конца этого отрезка Р проводим лучи до пересечения с осью ординат.
-
Точки диаграммы скорости будут лежать на пересечении прямых, проходящих через точки пересечения лучей с осью ординат и параллельных оси абсцисс с соответствующими прямыми, параллельными оси ординат, проведенных через середины участков 1–2, 2–3, …, 12–1.
Масштаб скорости:
-
Построение графика ускорений ползуна В.
Ускорение точки В вычисляется по формуле:
,
где аВ – ускорение ползуна В,
b –ускорение ползуна В на плане ускорений,
а – масштаб ускорений.
Для построения графика ускорений ползуна В откладываем на оси ординат длину вектора b для каждого положения. Принимаем .