Пояснювальна записка

Міністерство аграрної політики України Полтавська державна аграрна академія Факультет механізації сільського господарства Кафедра "Енергетичні засоби та с.-г. обладнання"

Петренко П.П.

студент 2 курсу 5 групи

Курсовий проект

по "ТММ"

на тему "Проектування і дослідження важільних механізмів"

Пояснювальна записка

(33 - КП.ТММ. 18.01.07.05.13)

Керівник (прізвище та ініціали, вчене звання)

Полтава 2007

Зміст

Реферат..	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
Вступ. .	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.
1. Структурне та кінематичне дослідженя важільного механізму. .											.
1.1. Структурне дослідження важільного механізму.								.	.	.	.
1.2. Кінематичний аналіз механізму. .						.	.	.	.	.	.

1.2.1. Побудова кінетичної схеми та 12-ти планів положень механізму. .

1.2.2. Побудова планів швидкостей. .			.	.	.	.	.	.
1.2.3. Визначення кутових швидкостей.			.	.	.	.	.	.
1.2.4. Побудова планів прискорень. .			.	.	.	.	.	.
1.2.5. Визначення кутових прискорень.			.	.		.	.	.
1.2.6. Кінетичні діаграми вихідної ланки. .				.	.	.	.	.
2. Розрахунок параметрів маховика механізму. .					.	.	.	.
2.1. Визначення рушійних сил.. .		.	.	.	.	.	.	.
2.2. Побудова діаграми приведених моментів рушійних сил
і сил корисного опору. .	.	.	.	.	.	.	.	.
2.3. Побудова діаграми робіт сил рушійних і сил корисного опору. .								.
2.4. Побудова діаграм приросту кінетичної енергії.					.	.	.	.
2.5. Побудова діаграми приведеного моменту інерції механізму.							.	.
2.6. Побудова діаграми Віттенбауера (енергомас)..					.	.	.	.
2.7. Визначення моменту інерції маховика. .				.	.	.	.	.
2.8. Визначення розмірів маховика. .			.	.	.	.	.	.
3. Динамічний та кінематичний синтез кулачкового механізму.							.	.
3.1 Побудова законів руху штовхача. .			.	.	.	.	.	.
3.2. Визначення мінімального радіуса кулачка. .					.	.	.	.
3.3. Побудова профілю кулачка..		.		.	.	.	.	.
3.4 Визначення радіуса ролика штовхача. .				.	.	.	.	.
4. Синтез зубчастого зачеплення.		.	.	.	.	.	.	.
4.1. Визначення геометричних розмірів зубчастого зачеплення.							.	.

4.2. Побудова геометричної картини зачеплення. .							.	.	.	.
4.3. Побудова діаграми коефіцієнта питомого ковзання. .								.	.	.
4.4 Визначення коефіцієнту перекриття передачі. .							.	.	.	.
Література. .	.	.	.	.	.	.	.	.	.	.

Реферат

В даному курсовому проекті з теорії механізмів і машин проектується та досліджується важільний кулісний механізм стругального верстата (див. ст.2).

Завданням передбачені 4 розрахунки важільного механізму: структурний та кінематичний, розрахунок маховика, а також розрахунок кулачкового та зубчастого механізмів, причому кожному з розрахунків відповідає аркуш графічної частини проекту.

В першому розділі (аркуш 1 графічної частини)- структурний та кінематичний розрахунок важільного механізму – визначається клас і порядок механізму, для чого він розбивається на групи Ассура, та виписується структурна формула будови механізму. Потім будується схема механізму,

плани швидкостей та прискорень його ланок, а також кінематичні діаграми руху точки заданої ланки.

Врозділі 2 (аркуш 2 графічної частини) - розрахунок параметрів маховика механізму - визначаються сили корисного опору та сили рушійні, які діють в механізмі, будуються діаграми зведеного моменту інерції та діаграма робіт цих сил, діаграма приросту кінетичної енергії, зведеного моменту інерції та діаграма енергомас (Віттенбауера), за допомогою яких обчислюється момент інерції маховика та його розміри.

В3 розділі (аркуш 3 графічної частини) – проектування кулачкового механізму - будуються кінетичні діаграми руху штовхача заданого виду за даним законом, визначається мінімальний радіус кулачка і будується теоретичний профіль кулачка.

В4 розділі (аркуш 4 графічної частини) – Проектування зубчастого зачеплення – визначаються геометричні розміри зачеплення, на основі яких і

будується картина зачеплення, після чого викреслюється діаграма відносних ковзань профілів зубців та визначається коефіцієнт перекриття передачі.

Вступ.

Теорія механізмів і машин - дисципліна, що займається основами створення механізмів і машин, методами проектування, а також методами їх теоретичного та експериментального дослідження.

Значення курсу теорії механізмів і машин для інженерної освіти дуже велике. Курсовий проект з дисципліни являється одним з найважливіших видів вивчення теорії механізмів і машин. При його виконанні студент використовує навички, набуті ним при прослуховуванні теоретичної частини дисципліни

(лекційний курс), а також знання з деяких попередніх дисциплін: фізика,

математика, теоретичної механіки.

В цьому курсовому проекті виконується 4 розділи, номеру кожного з яких відповідає аркуш графічної частини: кінематичне дослідження механізму,

розрахунок маховика, а також проектування кулачкового та зубчастого механізмів; всі необхідні розрахунки приведені нижче в пояснювальній записці.

Виконання курсового проекту з дисципліни теорії механізмів і машин є заключною й найважливішою частиною курсу, оскілки без практики, як відомо,

теорія безсила; проект привчає студента до інженерного мислення, дозволяє йому більш повно зрозуміти кінематичну та динамічну взаємодію різних механізмів і машин, що безсумнівно майбутній інженер-механік зустріне на виробництві.

1. Структурне та кінематичне дослідження

важільного механізму.

1.1. Структурне дослідження важільного механізму

Рухливість механізму визначаємо за формулою Чебишева W=3n - 2p5 - p4 = 3·5 - 2·7=1

де n - кількість рухомих ланок; р5 - кількість кінематичних пар п’ятого класу; р4 - кількість кінематичних пар четвертого класу.

Отже даний механізм складається з групи Ассура 2 класу 3 виду (ланки 2,3), групи Ассура 2 класу 4 виду (ланки 4,5) та механізму I класу. В цілому механізм, що розглядається є механізмом 2 класу.

Виконуємо структурний аналіз кінематичних пар важільного механізму і зводимо його результати до таблиці 1.2

Таблиця 1.2 – Структурний аналіз кінематичних пар механізму

	Умовне	О	А	А1	С	С1	D	О1
	позначенняКП
	Вид КП	Об.	Об.	Пост.	Об.	Пост.	Пост.	Об.
	№ ланок, з
	яких	0 - 1	1 - 2	2 - 3	2 - 4	4 - 5	5 - 0	3 - 0
	утворюється
	КП
	Клас КП	V	V	V	V	V	V	V

1.2.Кінематичний аналіз механізму.

1.2.1Побудова кінематичної схеми та 12-ти планів положення швидкостей

Обравши на кресленні O1A=130 мм., визначаємо мірило схеми:

l lO1A 0.05 0.01м/мм.

O1A 50

Приймаємо за нульове положення механізму ліве крайнє положення різця

і викреслюємо траєкторію руху точки А кривошипа АО, для чого розбиваємо

коло траєкторії на 12 рівних частин,	одержуючи точки Ао ,	А1	....,	А11 .
Відкладаємо міжцентрову відстань ОО із центру О через точки		А ,	А ,….А
1	1	0	1	11

проводимо відрізки довжиною СО1 , одержуючи точки С0 ,С1 ,…С11, тим самим завершуючи побудови.

1.2.2. Побудова планів швидкостей.

Побудову починаємо від відхідної ланки (кривошип АО). Відкладаємо в напрямі обертання кривошипу перпендикулярно ОА вектор pa1 89мм, тоді мірило планів швидкостей:

						=		Va		=		4.45		=0.05			м/с	,
					v								89
								pa									мм
де V A	= ω1·Loa=17.8 · 0.25= 4.45 м/с – швидкість точки А, О1А.
Проводимо побудову планів швидкостей для групи Ассура 2 класу 3 виду
(ланки 2,3). Позначимо через А1							на схемі механізму А, що належить ланці 1,												А2 -
ланці 2 і А3	- ланці 3. Згідно з теорією про плоский рух записуємо векторні
рівняння:
									VA2				VA3A2
					VA3														(1)
													; тут VO =0;
					VA				VO				VA O			1
							3				1		3		1
Прирівнюємо праві частини, оскільки рівні ліві:
					VA		VA A						VA O			,			(2)
						2			3		2		3		1
де VA VA A			//BO1,VA O			BO1.
2	3	2	3	1

З точки a1 на плані швидкостей проводимо пряму, // BO1 , а з полюсу

р- пряму, СО1 . Точка перетину цих прямих - шукана точка a3 .

Положення точки С на плані швидкостей знаходимо з умови пропорційності відрізків:

	pc pa	СО1	;	(3)
		АO
	3
		1

Побудова планів швидкостей групи Ассура 2 класу 4 виду приводимо за векторним рівнянням:

VC	VC		VC C	3	,VC	// x x,VC C //СО1;		(4)
	5	3	4		5	4	3
З точки С3 вектора pс3		в плані проводимо пряму паралельну ланці						СО1 , а

з полюса Р- горизонтальну пряму. В перетині одержимо шукану точку С5 .

Істинні значення швидкості кожної з точок знаходимо з виразу:

						Vi		pi· V,Vij ij· V;							(5)
	Одержані значення заносимо до таблиці 1.3
			Таблиця 1.3 – значення швидкостей механізму, м/с.
Полож.		0		1	2	3		4	5	6	7	8	9	10	11
VA		80		17,5	50,5	92,5		29	1,74	75,5	84	4,75	65	76	29
3
VA A		4		0,88	2,53	4,63		1,45	0,54	37,8	4,2	4,75	3,25	3,8	1,45
3	2
VS3		84,5		39,5	63	89,5		86,5	1,28	84,5	23	2,38	64	64	86,5
VC		4,23		1,98	3,15	4,48		4,33	1,92	4,23	1,15	86	3,2	3,2	4,33
3
VC C		36		35,5	40	8		81,5	0,22	41	87	4,3	57	66	81,5
4	3
VC		1,8		1,78	2	0,4		4,08	1,94	2,05	4,35	20	285	3,3	4,08
5

1.2.3. Визначення кутових швидкостей

Визначаємо кутові швидкості та зводимо одержані значення заносимо до

таблиці 1.4

	VC	3		рад		(6)
			,		.
	L			с
	OC

Таблиця 1.4 – кутові швидкості ланок механізму, с 1

Полож.	0	1	3	5	7	9	11
	0	1,28	4,78	3,56	1,33	4,78	3,56

1.2.4. Побудова планів прискорень

(Положення 1)

Безпосередньо після ланки 1 (механізм 1-го класу) до неї приєднана група Ассура 2-го класу 3–го виду. Особливістю такої групи Ассура являється те, що переносним рухом є обертальний рух куліси 3 навколо точки О1 ,а відносним -

поступальний рух каменя 2 по кулісі 3. З цього виходить, що абсолютне прискорення точки А3 дорівнює сумі прискорень переносного, відносного і коріолісового. Випишемо векторне рівняння для побудови плану прискорень.

Прискорення зовнішніх пар (шарнірів) А1 О відомі за модулем:

a	A	an	a	A	2	·L	O A	17.8·0.8=14.24;
		AO			1
	1	1		2			1

Невідоме прискорення точки А3 у внутрішній поступальній парі:

					k			r
		aA2	aA3A2			aA3A2
aA3
								.
aA		aAO		aAn O		aA O
	3	1		3	1	3	1

Прирівнюємо праві частини, оскільки ліві рівні:

aA	aA A		k aA A		r aAn	O	aA	O
2	3	2	3	2	3	1	3	1

(7)

(8)

(9)

Відкладаємо з полюсу плану π вектор 85мм,,тоді мірило плану прискорень:

				a		aA		14.24		0.16(	м/с2)/ мм,	(10)
						1
								84.64
де: an	=	a	A	- прискорення точки А при							її рухові навколо точки	О, що
AO								2
1			2

не має дотичної складової, оскільки кривошип ОА обертається зі сталою

кутовою швидкістю 1 ;
a	A A		2 ·V			2·1.28·4=10.24м/с2	- коріолісове прискорення;	(11)
			3	A A
	3	2		3	2

ar A3A2 - відносне прискорення поступального руху куліси 3 відносно

каменя 2;

an		1.282	·0.08=0.13м/с2					-	нормальне прискорення точки А куліси 3 в її
A O																		3
3	1
обертальному рухові навколо точки О1 ;																		(12)
a		- дотичне прискорення точки А											куліси 3 в її обертальному рухові
A O												3
3	1
навколо точкиО1 .
			a	A	//ОА,a	A A		k	СО ,ar			//СО ,an			//СО ,a			СО
									1	A A		1	A O		1	A O		1
				2		3	2			3	2		3	1		3	1

З полюса проводимо вектора

точки О. З кінця проводимо вектор

=85мм // ланці ОА від точки А до

kA3A2 , через кінець якого – пряму, // О1C .

Потім з полюсу плану проводимо векторnA3O3 //

СO в напрямі від точки А до

1

3

точки О ,

через

кінець

якого

– пряму,

C .

Точка a перетину прямих

1

3

визначить

величини відрізків

A3O1

і rA3A2 .

Довжину вектора

c на плані

прискорень знаходимо з пропорційності відрізків:

c3

CO1

, звідки c

·CO1

.

(13)

AO1

AO1

Побудову плану прискорень для групи Ассура 2-го класу 2-го порядку 4-

го виду (ланки 4,5) ведемо згідно з векторним рівнянням:

k

r

(14)

aC

4

aC

aC

aC C

aC C

5

3

4

3

4

3

Де:

k

прискорення

a

2· ·V

2·1.28·0.45=1.15м/с2 - коріолісове

C4C3

C4C3

точки С4 каменя 4 в його обертальному русі відносно точки С3 , паралельно ОС.

Чисельні значення прискорень точок, а також дотичні прискорення

знайдемо за формулами:
		aі	і· a		або aіj	ij· a					(15)
Таблиця 1.5 Значення прискорень точок важільного механізму
Параметр	aA	aC	aA	O	aCr	C	aS	3	aC C		aC
	3	3	3	1	4	3			4	3	5
Положення 1	24,5	36,0	24,5		6,0		24,0		7,5		32,5
Положення 5	13,5	15,0	9,0		10,0		10,0		11,0		6,0

1.2.5 Визначення кутових прискорень.

Визначаємо кутове прискорення куліси 3 (положення 1):

3		a	O		24.5	306.25	рад	(16)
	LA O				0.08		с2
		1
	3		1

1.2.6.Кінетичні діаграми вихідної ланки

Діаграма переміщення. Відкладаємо по вісі абсцис відрізок b=180мм, що зображує період Т одного оберту кривошипа, і ділимо його на 12 рівних частин. Від точок 1,3,...,11 діаграм s(t) відкладаємо ординати 1-1,.....,11-1,

відповідно рівні відстаням С0 -С1 ,..., С0 -С11, що їх проходить точка С від

початку відліку.

Мірила діаграм:

s 0.025м/ мм;

		t		2						2			0.00152c/ мм;	(17)
				·b					·180
					1
								2			2		0,035	(18)
								b

Діаграма швидкостей. Будуємо графічним диференціюванням графіка переміщення та методом хорд. Криволінійні s(t) замінюємо прямими О-1*, 1*- 2*,...,11*-О*. Під графіком переміщення проводимо прямокутні вісі v і

вибираємо полюсну відстань k1 . З полюса p1 проводимо похилі прямі р-1’, р- 2’,...,р-11’, паралельні хордам О-1*,1*-2*,..,11*-О. З середини інтервалів 0-1,1- 2,..,11-0 діаграм v(t) проводимо перпендикуляри до вісі 1. З точок 1’,2’,...,11,’

проводимо прямі, паралельні 1 . Точки перетину з’єднуємо плавною кривою.

Мірило діаграм:

		S					0.025	0.0412(м/с)/ мм	(19)
							0.00152·40
V			T·	k
					1