8В

8 В

Исходные данные

Частота вращения кривошипа	n = 100 (об/мин)
Длина кривошипа 1	l1	= 0,05 (м)
Длина шатуна 2	l2	= 0,408 (м)
Длина коромысла 3	l3	= 0,15 (м)
Длина шатуна 4	l4	= 0,2 (м)
Расстояние между осями h1	h1 = 0,34 (м)
Расстояние между осями h2	h2 = 0,16 (м)
Положение центра масс шатуна	lBS2 = 0,3 lBC
Положение центра масс шатуна	lCS4 = 0,5 lCD
Масса шатуна 2	m2 = 14 (кг)
Масса кулисы 4	m3		= 8 (кг)
Масса ползуна 5	m5		= 24 (кг)
Момент инерции шатуна 2	JS2		= 0,19 (кг м2)
Момент инерции шатуна 4	JS4		= 0,05 (кг м2)
Максимальная сила резания	FМАХ = 7500 (H)

Структурный анализ механизма

W = 3 n – 2 p1 – p2 = 3 5 – 2 7 – 0 = 15 – 14 = 1

n = 5 – число подвижных звеньев

p1 = 7 – число низших кинематических пар p2 = 0 – число высших кинематических пар

Механизм имеет одну степень свободы, значит, в нем должно быть одно начальное звено. За начальное звено принимаем кривошип 1.

Последовательность образования механизма по Ассуру: механизм образован последовательным присоединением к начальному звену 1 сначала группы звеньев 2-3 (двухповодковая группа Ассура 1 вида), а затем группы звеньев 4-5 (двухповодковая группа Ассура 4 вида).

Масштаб построения механизма l		lAB		0,05	0,002(	м	)
		AB
			25			мм

Определение скоростей и ускорений

Угловая скорость кривошипа

1 n 100 10,47(c 1) 30 30

Скорость точки B

VB = ω1 lAB = 10,47 0,05 = 0,52(м/с)

Масштабный коэффициент плана скоростей

	V		VB1		0,52	0,008(	м/с	)
			pb
				65			мм
		1

Скорость точки C

VC VB VCB

VC VE VEС

Скорость точки D

VD VС VDС

2

Ускорение точки В1

aB = ω12 lAB = (10,47)2 0,05 = 5,5(м/с2)

Масштабный коэффициент плана ускорений

	a		a	B1		5,5	0,088(	м/с	2	)
			b			62,5		мм
				1

Ускорение точки С

a

a

a

nCB

a

t

C

B

CB

a

a

a

n

СE

a

t

C

E

СE

V2

an

(cb)2

2V

anCВ

CВ

n

CB

lCВ

CB

a

CB L a

V2

an

(ce)2

2V

anCE

CE

n

EC

CE

l

a

CE

L

a

CE

Ускорение точки D

aD aC anDC atDC

anDC

V2

n

an

(dc)2

2V

DC

DC

DC

lDC

DC

L a

a

Угловые скорости звеньев 2 и 4

2

VCB

(cb) V

4

VDC

(dc) V

lCB

CB L

lDC

DC L

Угловые ускорения звеньев 2 и 4

2

atCB

t

CB

а

4

atDC

t

DC

а

l

CB

l

CB

L

DC

DC

L

3

Расчет скоростей и ускорений

Рабочий ход

n				482								0,0082			482
CВ	204											0,002 0,088		204
n					482						0,36 11(мм)
СE	75
Холостой ход
n		792									0,36 11(мм)
CВ	204
n	662										0,36 21(мм)
СE	75
Крайнее положение
n			652								0,36 7,5(мм)
CВ	204

Силы тяжести звеньев

G2 = m2 g = 14 10 = 140 (Н)

G5 = m5 g = 24 10 = 240 (Н)

Силы инерции звеньев

0,36 4(мм)

472

nDС 100 0,36 8(мм)

nDС 572 0,36 12(мм) 100

nСE 0

nDС 0

Силовой расчет

G4 = m4 g = 8 10 = 80 (Н)

FИН2 = m2 aS2 = m2 (πs2) μa = 14 54 0,088 = 66 (Н)

FИН4 = m4 aS4 = m4 (πs4) μa = 8 31 0,088 = 22 (Н)

FИН5 = m5 aS5 = m5 (πd) μa = 24 33 0,088 = 70 (Н)

Момент силы инерции звеньев

MИН2 = JS2 E2 = 0,19 7,1 = 1,35 (Н м)

MИН4 = JS4 E4 = 0,05 27,5 = 0,8 (Н м)

4

		2		33 0,088		7,1(с 2 )		4		36 0,088		16(с 2)
				204 0,002						100 0,002

С диаграммы сил

Fрасч = 5500(Н)

Масштаб плана сил

V

F

5500

50(

Н

)

110

pb

мм

Силовой расчет структурной группы 4-5

Определяем

Уравнение

Звено

Ft

M 0

4

43

D

n

,F50

F 0

4,5

F43

hX1

MD 0

5

F54

0

5

F

M

D

0

Ft

DС FИН h G h MИН

0

43

l

4

2

l

4 1

l

4

Ft

FИН h

L

G

h

L

MИН

22 21 0,002 80 10 0,002 0,8

4

2

4

1

4

0,62(H)

43

CD L

100 0,002

t

ИН

F 0

F43n

F43 F4

G4 F5ИН G5 F F50 0

При построении плана сил пренебрегаем силами

Ft ,FИН

из-за их малых

43

4

значений.

ΣMD = 0

F50 hX1 μL = 0

=> hX1 = 0

0

ИН

5

F 0

F

G

F

F

F

5

50

54

С плана сил:

F43 5200(Н)

F50

1100(Н)

Силовой расчет структурной группы 2-3

Определяем

Уравнение

Звено

Ft

M 0

3

30

C

Ft

M 0

2

21

C

n

n

F 0

2,3

F30

,F21

5

MC 0 F30t CE 0 => F30t 0

M 0				Ft	CB FИН h G h MИН 0
	C			21			l	2		4	l	2 3	l	2
Ft		G h	L	FИН	h	L	MИН			140 142 0,002 66 92					0,002 1,35
		2 3		2	4			2								130(H)
21				BE L								204 0,002

F 0 F30n F30t F32 F2ИН G2 F21t F21n 0

При построении плана сил пренебрегаем силами F21t ,G2,F2ИНиз-за их малых значений.

С плана сил:

F30 4990(Н)

F21 2050(Н)

Силовой расчет начального звена

Определяем

Уравнение

Звено

FУР

M A 0

1

F10

0

1

F

1)ΣMA = 0

FУР AB μL – F12 h5 μL = 0

F

F12 h5

2050 18

1476(Н)

AB

УР

25

2)

0

F12 FУР F10 0

F

С плана сил:

F10 = 1400 (H)

Определение уравновешивающей силы с помощью рычага Жуковского

F

M ИН

1,35

3,3(Н)

2

CB L

204 0,002

M 2

F

M ИН

0,8

4(Н)

4

100 0,002

M 4

CD L

M

P

F pb F

2

h F

h FИН h G h FИН h G h

УР

M

1

M2

2 2

3 2 4 4

5 4 6

F

h F

h (F FИН

G ) pd 0

М4

7

М4

8

5

5

6

F	(F FИН G ) pd F			(h h ) G	4	h FИН h G h FИН h F				(h h )
	5	5	М4	7 8		6 4	5 2 4 2	3	M2	1 2
УР						pb

(5500 70 240) 18 4 48 80 13 22 24 140 25 66 15 3,3 47 1457(H) 65

7