5. Определение длин звеньев механизма.

Из рисунка видно:

где H – ход поршня,

L₁ – длина 1-ого звена (рычага) механизма,

Проведя ряд преобразований, получим:

Выразим из последнего равенства и подставим численные значения:

Найдем длину 2-ого звена:

Определим межцентровое расстояние a:

6. Динамический синтез машины Расчет массы и моментов инерции звеньев

В процессе расчетов предполагается, что центры масс рычагов находятся посередине. При определении массы звеньев, имеющих форму рычага, принимается, что масса распределена по длине равномерно с интенсивностью q=30кг/м. Таким образом массы звеньев:

где q – интенсивность нагрузки,

L_i – длина звена.

= 0 кг

Момент инерции рычагов относительно оси вращения:

.

Для 1-го звена:

=

Момент инерции рычагов относительно центра масс:

Для 2-го звена:

При определении массы зубчатых колес предполагается, что они представляют собой сплошные диски шириной b_к и диаметром, равным делительному диаметру d_i. При этом ширина зубчатого колеса:

где - коэффициент ширины колеса = 0,2

- межосевое расстояние.

Рассчитаем ширину каждого зубчатого колеса, для этого найдем все межосевые расстояния:

Рассчитаем массу каждого зубчатого колеса по формуле:

где ρ – плотность материала зубчатых колес (для стали ρ=7.8·10³ кг/м³)

Рассчитаем момент инерции каждого зубчатого колеса по формуле:

= 0,373

При расчетах кулачков предполагается, что они представляют собой сплошные диски шириной b_к и диаметрами, равными их среднему диаметру d_ср. таким образом, масса кулачка будет:

где

Момент инерции кулачка:

Момент инерции водила:

,

,

.

Маховый момент ротора электродвигателя: ,

где

7 Расчет приведенных моментов инерции.

Приведенный к начальному звену момент инерции представляется в виде суммы приведенных моментов основных механизмов машины: 1) электродвигателя; 2) зубчатого механизма; 3) несущего механизма; 4) кулачкового механизма.

Приведенный момент инерции электродвигателя:

Приведенный момент инерции зубчатого механизма:

где I_пл – приведенный момент инерции планетарного механизма,

I_к4 – момент инерции шестерни уравнительной пары зубчатых колес,

I_к5 – момент инерции колеса уравнительной пары зубчатых колес,

U₄₅² – передаточное отношение уравнительной пары зубчатых колес,

U₄₅= U_{з. п.}=1,57.

где I_к1 – момент инерции центрального колеса;

I_н – момент инерции водила;

к – число сателлитов;

m_к2 – масса сателлита;

I_к2 – момент инерции сателлита.

Рассчитаем приведенный момент инерции несущего механизма. Скорости точек и угловые скорости звеньев найдем из плана скоростей.

,

,

,

,

,

,

Рассчитаем приведенный момент кулачкового механизма.

Для этого определим приведенный момент инерции толкателя:

– масса толкателя.

После вычисления приведенных моментов основных механизмов машины определяется приведенный момент инерции машины для различных положений:

где I_max – момент инерции маховика.

Дополнительная маховая масса (маховик) устанавливается на одном из валов с целью снижения динамической нагрузки, повышения к.п.д. машины, обеспечения требуемого значения коэффициента неравномерности

движения δ = 0,05.

Приведенный момент инерции машины можно также представить:

где I_{пост.пр} – постоянная составляющая,

ΔI_пр.i – переменная составляющая приведенного момента инерции машины.

Определим для каждого положения механизма:

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяем разность кинетической энергии ΔT_i из графика работ. Для этого последовательно строим график моментов сил сопротивления и график работ. Для удобства выбираем полюсное расстояние Н = 20 мм, масштаб углов поворота механизма масштаб моментов сил сопротивления

Моменты сил сопротивления определим по формуле:

где – i-тая сила сопротивления, определяемая давлением на поршень,

– длина 1-ого звена, равная 0,245 м.

Определим масштаб для графика работ:

Из графика:

Для определения момента инерции маховика (в масштабе µ_I=0,05кг·м²/мм и µ_T=50Дж/мм) строится зависимость ΔT_i = f(ΔI_пр.i) – диаграмма энергомасс.К полученному графику проводятся касательные, наклоненные к оси ΔI_пр.i под углами:

Из диаграммы энергомасс определяется постоянная составляющая приведенного момента инерции:

где (ab) – расстояние на оси ΔT.

Таким образом, получается момент инерции маховика:

Масса маховика:

Т.к. масса маховика получилась несоразмерно большая, то установим его на более быстроходный вал, например вал электродвигателя. Тогда:

Тогда

Рассчитаем массу механизма. Она будет складываться из масс подвижных и неподвижных частей. Условно примем, что массанеподвижных частей составляет 1,2 массы подвижных:

Массу подвижных частей механизма можно представить следующим образом:

Окончательно имеем, что масса всего механизма: