- •Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
- •Привод зубчато-рычажного механизма
- •1. Структурный, кинематический и силовой анализ рычажного механизма, входящего в состав привода
- •1.1 Структурный анализ
- •1.2. Кинематическое исследование механизма методом планов
- •Построение планов механизма
- •Построение планов скоростей
- •Построение планов ускорений
- •1.3. Силовой анализ рычажного механизма
- •Определение сил, действующих на звенья механизма и моментов инерции
- •Силовой расчет группы 2-3
- •Силовой расчет начального механизма
- •Рычаг Жуковского
- •Определение кпд исполнительного механизма
- •2. Энерго-кинематический расчет
- •3. Расчет открытой цепной передачи
- •3.1. Проектный расчет
- •3.2. Проверочный расчет
- •4. Выбор материалов, определение допускаемых напряжений и расчет закрытой передачи
- •4.1. Выбор твердости, термообработки и материала колес
- •4.2. Определение допускаемых контактных напряжений
- •4.3. Определение допускаемых напряжений изгиба
- •4.4. Проектный расчет
- •4.5. Проверочный расчет
- •4.6. Силы, действующие в зацеплении
- •5. Предварительный расчет валов и выбор подшипников Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •6. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •7. Конструктивные размеры корпуса редуктора
- •8. Эскизная компоновка
- •9. Смазка редуктора
- •10. Определение опорных реакций в подшипниках, построение эпюр Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •11. Проверочный расчет подшипников Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •12. Проверочный расчет валов на прочность
- •Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •13. Конструирование подшипниковых узлов
- •14. Проверочный расчет стяжных винтов
- •15. Выбор и расчет шпоночных соединений
- •16. Сборка редуктора
- •Список использованных источников
Определение сил, действующих на звенья механизма и моментов инерции
Массы и моменты инерции звеньев:
а) масса ползунов по формуле
где S – ход ползуна;
б) массу остальных звеньев – по формуле
для кривошипов k = 40 – 60 кг/м, примем k =50 кг/м,
для шатунов k = 8 – 12 кг/м, примем k = 10 кг/м,
в) момент инерции массы звена относительно оси, проходящей через центр масс, определить по формуле
д) центр тяжести звеньев S принять в центре тяжести фигур, их изображающих (за исключением случаев, когда они указаны в задании, - точки на звене).
Силы тяжести звеньев определяются по зависимости
где g = 9,81 м/ – ускорение свободного падения;
m – масса звена.
Сила приложена в центре тяжести звена S и направлена вертикально вниз.
Как известно, на тело, движущееся с ускорением, действуют силы инерции FИ и моменты сил инерции MИ.
Главный вектор сил инерции приложен в центре тяжести звена S и направлен противоположно его ускорению as
Главный вектор момент сил инерции направлен противоположно угловому ускорению звена ε.
Пусть массы звеньев будут
Вес звеньев:
Силы тяжести:
Силы инерции звеньев:
Моменты инерции для звеньев:
Главные моменты сил инерции определяются по формуле
где ε - угловое ускорение звена, определенное ранее из кинематического исследования, .
,
Моменты сил инерции направлены противоположно угловым ускорениям.
Силовой расчет группы 2-3
Уравнение равновесия группы в форме сил записываем:
∑
Так как и неизвестны ни по величине, ни по направлению, поступим следующим образом:
∑MB = ;
отсюда выразим :
На основании yравнения
∑
Строится план сил грyппы 2-3, масштаб примем
Определим длины отрезков, изображающих векторы сил на чертеже:
Определим реакции , , по величине:
где - длины векторов на плане сил, мм.
Силовой расчет начального механизма
Уравнение равновесия звена в форме сил записываем:
∑
Здесь
Строится план сил начального звена, масштаб примем
Определим длины отрезков, изображающих векторы сил на чертеже:
Определим из плана сил:
.
найдем из yравнения равновесия звена 1:
Отсюда:
.
Рычаг Жуковского
1. Строим план скоростей для рабочего положения, повернутый на 90 градyсов.
2. Прикладываем к концам соответствующих векторов внешние силы и моменты сил инерции
3. Составляем yравнение суммы моментов:
Здесь
4.Погрешность:
Определение кпд исполнительного механизма
Определяем мгновенную мощность, необходимую для преодоления сил трения в каждой вращательной паре механизма.
Кривошип-стойка (1-0):
где – коэффициент трения во вращательной кинематической паре
– радиус цапфы вращательной пары
Кривошип-шатун (1-2):
где – угловая скорость звена 1 относительно звена 2 (направления угловых скоростей противоположны друг другу).
Шатун-ползун (2-3):
Определим мгновенную мощность, необходимую для преодоления сил трения в каждой поступательной паре механизма:
Ползун-стойка (3-0):
Суммарная мощность на преодоление сил трения в кинематических парах механизма:
Определим работу сил полезного сопротивления за цикл:
где h – ход выходного звена 3.
Время одного оборота кривошипа 1:
Время одного цикла работы механизма:
Мощность сил полезного сопротивления за цикл работы механизма:
КПД исполнительного механизма: