Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

валя

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
21.05.2019
Размер:
521.81 Кб
Скачать

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Дальневосточный Государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Транспортно-технологические комплексы»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Теория механизмов и машин»

на тему «Исследование рычажного механизма»

КР 23.05.03.125 ПЗ

Студент гр.125

Яковлев В.Е.

Руководитель

Поспелов А.И.

Хабаровск – 2019

1

Оглавление

 

Введение. ....................................................................................................................

3

1.

Структурный анализ рычажного механизма ......................................................

4

2.

Кинематическое исследование рычажного механизма .....................................

6

2.1.

Построение плана скоростей....................................................................

7

2.2

Построение плана ускорений ................................................................

10

3.Кинетостатический расчёт рычажного механизма ...........................................

14

3.1.

Определение нагрузок.............................................................................

14

3.2.

Расчет сил инерции звеньев механизма ................................................

16

3.3.

Расчет группы звеньев 2-3 ......................................................................

17

3.4.

Расчёт группы звеньев 4-5 ......................................................................

19

 

3.5.

Расчет входного звена. .........................................................................

20

4.

Заключение ..........................................................................................................

21

5.

Литература ...........................................................................................................

23

 

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработ.

Яковлев В.Е.

 

22.04.19

 

Литер.

 

Лист

Листов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил

Поспелов А.И.

 

 

Исследование рычажного

У

 

2

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зав. каф.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

механизма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н. контр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Утвердил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Объектом исследования данного курсового проекта является рычажной механизм дизель воздуходувной установки.

Для реализации целей курсового проекта были решены следующие задачи:

-проведен разносторонний анализ рычажного механизма;

-начерчены соответствующий заданию план скоростей и план ускорений;- произведён силовой расчет в заданном положении.

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

3

Изм

Лист

№ документ

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Структурный анализ рычажного механизма

 

 

 

 

 

C S

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

B S

 

 

 

 

3

 

2

90

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

S

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 S

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Рисунок 1 Схема рычажного механизма 1- кривошип

 

 

 

 

2,4- шатуны 3,5- ползуны

 

 

Определяем степень подвижности по формуле Чебышева

 

 

W = 3n − 2P − P

,

 

 

 

 

5

4

 

 

 

 

P = 0

 

 

 

 

5

 

где n-число подвижных звеньев: n=5, P-число кинематических пар: P = 7,

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W = 3 ∙ 5 − 2 ∙ 7 = 1

 

(1.1)

Из соотношения (1.1) следует, что кинематическая цепь должна иметь одно входное звено – кривошип 1, чтобы движение всех остальных звеньев было бы определенным

1.1.1. Разбиваем механизм на группы Ассура

Рисунок 2. Основной механизм Ассура

Определяем степень подвижности по формуле Чебышева

W = 3n − 2P5 − P4,

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

4

Изм

Лист

№ документ

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P = 0 P5 = 1

4 где n-число подвижных звеньев: n=1, P-число кинематических пар: ,

W = 3 ∙ 1 − 2 ∙ 1 = 1

B S

2

3

A

Рисунок 3 Группа Ассура 2-3

Определяем степень подвижности по формуле Чебышева

W = 3n − 2P5 − P4,

P = 0 P5 = 3

4 где n-число подвижных звеньев: n=2, P-число кинематических пар: ,

W = 3 ∙ 2 − 2 ∙ 3 = 0

Группа второго класса, второго порядка.

C S

5

4

A

Рисунок 4 Группа Ассура 4-5

Определяем степень подвижности по формуле Чебышева

W = 3n − 2P1 − P2,

P2 =где0 n-число подвижных звеньев: n=2, P-число кинематических пар: P1 = 3,

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

5

Изм

Лист

№ документ

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W = 3 ∙ 2 − 2 ∙ 3 = 0

Группа второго класса, второго порядка.

Поскольку обе группы Ассура являются группами 2-го класса, то механизм относится к механизму 2-го класса

2. Кинематическое исследование рычажного механизма

Исходные данные:

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

6

Изм

Лист

№ документ

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ℓ =0,07 м, ℓ = ℓ =0,30 м,

 

 

– схема рычажного механизма дизель воздуходувной установки.

 

– частота равномерного вращения входного кривошипа

=2200 об/мин;

 

– положение механизма для расчета соответствует обобщенной координате

=60°.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим масштабный коэффициент, как отношение реальной длины звена к

длине отрезка на чертеже в мм.

 

 

Пусть на чертеже ОА=30 мм, из условия задания OA=0,07 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Масштабный коэффициент , м/мм, находим по формуле

= ℓ

 

/ОА,

 

 

(2.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где – истинный размер звена OA, мм; ОА– размер звена OA на

чертеже, мм.

 

 

 

= 0,07

= 0,0023 м/мм.

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅

 

 

Определяем масштабные значения ℓ , мм, длин звеньев по формуле

= ℓ

АВ

/ ,

 

 

(2.2)

 

 

 

 

 

 

 

l =

0,30

 

 

 

= 130,4

м⁄

 

 

Подставив значения в формулу (2.2) получим:

 

 

0,0023

 

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

Методом засечек строим план механизма для заданного положения =

90°. Число планов, соответствующих полному обороту кривошипа OA,

примем 12. Строим остальные одиннадцать планов механизма для

последовательных равноотстоящих положений входного звена.

 

Находим последовательно положения центров масс S звеньев и, соединяя

эти точки плавными линиями, строим их траектории движения.

 

Вычерчиваем отдельно кинематическую схему механизма для заданного

положения входного звена

= 120°. Исследование кинематики механизма

выполняем с помощью планов скоростей и ускорений.

2.1.Построение плана скоростей

Выбираем произвольный полюс р.

Определяем направление скорости ведущего звена.

(Она направлена перпендикулярно кривошипу в сторону вращения угловой скорости.)

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

7

Изм

Лист

№ документ

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅̅̅

 

̅̅̅

̅̅̅̅̅̅

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.1.

 

 

Определим скорость точки A

 

 

 

 

 

 

=

 

+

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅̅̅

/

 

̅̅̅̅̅̅

– скорость точки А относительно О.

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

где

 

–скорость точки О,

 

= 0

 

V =

= ω ∙ L

 

 

 

 

 

 

V

= ω

∙ L A

,

/

1

OA

 

 

 

 

(2.3)

 

A

 

 

1

OA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где L

 

заданная длина кривошипа, м.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угловая скорость вращения кривошипа

 

находится по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

,

 

 

 

(2.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

1

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где n1

-частота вращения кривошипа (число оборотов в минуту).

 

 

Подставив в формулу (2.4) свои значения ,получим:

 

 

ω

=

3,14∙2200

= 230,38 1⁄

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

30

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив найденные величины в формулу (2.3) найдем скорость А:

 

V

= 230,38 ∙ 0,07 = 16,13

м⁄ .

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

Определяем масштабный коэффициент плана по формуле

 

 

Kv = ̅̅̅̅VA

 

,

 

 

 

 

 

 

 

(2.5)

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

̅̅̅

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅̅̅

 

 

где V - действительное значение скорости, V векторное значение

 

скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем векторное значение скорости V =100 мм.

 

K = 16,13

= 0,16

м⁄

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив найденные значения в формулу (2.5) получим :

 

v

 

100

 

 

c ∙ мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2. Определяем скорость точки B:

Для этого составим и решим систему двух уравнений:

 

 

V

 

= V

 

+ VB

 

 

{

 

 

B

 

A

 

⁄A

 

,

̅̅̅̅

 

̅̅̅̅

 

 

 

 

̅̅̅̅̅̅̅̅

 

V

 

 

= V

 

 

+ V

 

 

 

 

B

3

 

B

B /B

6

 

 

 

 

 

 

 

6

 

3

 

КР 23.05.03.125

Изм Лист № документ Подпись Дата

Лист

8

где VB -вектор абсолютной скорости точки B , VB⁄A – вектор скорости точки

B во вращательном движении звена 2 относительно точки A .

Из полюса проводим линию, параллельную направляющей. Из т. а

проводим линию перпендикулярную АВ. На пересечении этих линий получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точку b.

b- скорость точки В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

⁄A

 

 

Получив на плане скоростей масштабные значения скоростей V

 

в виде

 

, VB

V

= K

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отрезков

 

b и ab , измеренных в миллиметрах, находим эти скорости, м/с:

 

B

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VB

 

= K

v

∙ V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⁄A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

VB⁄ = 0,16 ∙ 34 = 5,44

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м⁄

 

 

 

 

 

 

V

= 0,16 ∙ 94 = 15,04

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

2.1.3. Определяем скорость точки С

 

 

 

 

 

 

{

 

V = V + VС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

⁄A

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅̅̅̅

 

 

 

 

̅̅̅̅

 

 

̅̅̅̅̅̅̅̅

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

= V

 

+ V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С5

 

 

 

 

 

 

 

С6

 

 

С56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– вектор скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

⁄A

 

 

 

где V − вектор абсолютной скорости точки C, VC

точки C во вращательном движении звена 4 относительно точки

A

. Из полюса

проводим линию, параллельную направляющей. Из т. а проводим линию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перпендикулярную АС. На пересечении этих линий получим точку с. с -

скорость точки С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⁄A

 

 

Получив на плане скоростей масштабные значения скоростей V

, VC

в виде

V

= K ∙ V

 

 

 

 

 

 

 

отрезков

c и ac, измеренных в миллиметрах, находим эти скорости, м/с:

 

С

 

v

 

С

 

 

 

 

 

 

 

VС

 

= K

v

∙ V

 

 

 

 

 

 

 

⁄A

 

С/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

= 0,16 ∙ 34 = 7,8

м⁄

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

с м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VС⁄ = 0,16 ∙ 94 = 15,04

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.4.Определяем скорости центров масс звеньев, строим векторы их скоростей, используя свойство подобия.

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

9

Изм

Лист

№ документ

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

= K

 

̅̅̅̅

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

∙ V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

= K

 

̅̅̅̅

,

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ̅̅̅̅̅

 

v

 

S4

 

 

̅̅̅̅

̅̅̅̅

 

 

 

 

 

 

 

S2

 

 

̅̅̅̅

 

 

S3

 

 

 

где V

- вектор скорости центра масс звена 2, V

вектор скорости центра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

S

 

масс звена 3, V

4

вектор скорости центра масс звена 4, V

5

вектор скорости

 

 

 

центра масс звена 5.

 

 

 

 

 

 

 

Получив на плане скоростей масштабные значения скоростей, измеренных в

миллиметрах, находим эти скорости, м/с

 

 

 

 

V

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V 1

= 0,16 ∙ 98 = 15,68 м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V 2

= V

=15,04 м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

5

= 0,16 ∙ 72 = 11,52 м/с

 

 

 

 

 

V

3

= V

=5,44 м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.5. Определяем угловые скорости звеньев

 

 

 

 

 

ω

2

= VB⁄A

 

 

; ω = Vc⁄A

,

 

 

(2.6)

 

 

 

 

LAB

 

 

4

LAc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где LAB, LAC – заданная длина звена 2 и 4 соответственно, м.

ω2

=

 

5,44

= 18,13 1⁄с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω4

=

 

15,04

= 50,13 1⁄с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Построение плана ускорений

2.2.1. Определяем ускорение в точке А

 

 

 

aA

= aA⁄

= ω1

∙ l

 

 

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

a

A

= an 0

= ω2

∙ l = 230,382 ∙ 0,07 = 3715,25

м⁄

2

 

 

 

 

A⁄

1

 

OA

с

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем масштабный коэффициент плана

 

 

Ka = aA

,

 

 

 

 

 

(2.7)

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

А

 

 

где a

 

- истинное значение ускорения точки А , ̅̅̅а - векторное значение

 

которое мы примем равным 80 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КР 23.05.03.125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Изм

Лист

№ документ

 

Подпись

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете Теория машин и механизмов