- •Исходные данные
- •1. Структурный анализ механизма
- •1.1 Назначение механизма
- •1.2 Звенья механизма
- •1.3 Кинематические пары
- •2. Построение планов скоростей и ускорений
- •3. Силовой расчет механизма
- •Литература
- •Задания для расчетно-графической работы
- •Содержание
- •Расчет кривошипно–ползунного механизма
- •625000, Г.Тюмень, ул.Володарского, 38
- •625039, Г.Тюмень, ул. Киевская, 52
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА
Кафедра Детали машин
РАСЧЕТ КРИВОШИПНО–ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к расчетно-графической работе по Теории механизмов и машин для студентов специальностей НР-130503, ПСТ-130501, НБ-130504, МОП-130602, АТХ-190601, СТЭ-190603, ПДМ-190205, СП-150202, ПТИ-260703, ТМ-151001, МКC-151002, МХП-240801, МСО-190207
очной и заочной полной и сокращенной форм обучения
Тюмень 2007
Утверждено редакционно-издательским советом
Тюменского государственного нефтегазового университета
Составители: профессор, к.т.н. Кривохижа Василий Николаевич
ассистент, Панков Дмитрий Николаевич
© государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
2007 г
Исходные данные
Для заданного положения кривошипно–ползунного механизма (рис.1) необходимо:
Произвести структурный анализ механизма;
Построить план скоростей, план ускорений;
Выполнить силовой расчет механизма.
Дано:
Размеры:
,
,
,
;
Число оборотов кривошипа постоянно и равно ;
;
;
Массы звеньев:
,
,
.
Рис. 1 Кривошипно-ползунный механизм
1. Структурный анализ механизма
1.1 Назначение механизма
Преобразовать вращательное движение кривошипа в поступательное движение ползуна
1.2 Звенья механизма
Номер звена |
Наименование |
Подвижность |
Число подвижных звеньев |
1 |
Кривошип |
Подвижное |
3 |
2 |
Шатун |
Подвижное |
|
3 |
Ползун |
Подвижное |
|
4 |
Стойка |
Неподвижное |
1.3 Кинематические пары
Обозначение |
Соединяемые элементы |
Тип пары |
Индекс пары |
Число пар |
|||
Вид движения |
Характер соединения |
Подвижность |
Одно подвижных |
Двух подвижных |
|||
О |
1,4 |
Вращательное |
Низшая |
Одноподвижная |
В(1,4) |
|
|
А |
1,2 |
Вращательное |
Низшая |
Одноподвижная |
В(1,2) |
||
В |
2,3 |
Вращательное |
Низшая |
Одноподвижная |
В(2,3) |
||
В |
3,4 |
Поступательное |
Низшая |
Одноподвижная |
П(3,4) |
1.4 Определение степени подвижности механизма
Лишних и пассивных связей нет.
1.5 Расчленяем механизм на группы Ассура
Группа Ассура класса, 2–го порядка, 2–го вида;
;
;
.
Структурная формула:
.
Начальный механизм
І класса
;
;
.
1.7 Структурная формула начального механизма:
Структурная формула кривошипно-ползунного механизма:
.
1.8 Кривошипно-ползунный механизм класса
2. Построение планов скоростей и ускорений
а)
б) |
в) |
Рис. 2 К построению планов скоростей и ускорений
Определяем угловую скорость кривошипа
Определяем скорость точки A
Вектор скорости точки A – направлен перпендикулярно кривошипу OA в сторону вращения.
Задаемся коэффициентом масштаба плана скоростей и вычисляем величину отрезка
Откладываем этот отрезок в указанном направлении (рис 2,б).
Составляем векторное уравнение для определения скорости точки B группы Ассура (2,3):
(1)
В уравнении (1) вектор полностью известен и по величине и по направлению (отрезок , изображающий этот вектор, уже отложен). Вектор направлен перпендикулярно звену AB, а вектор – по направляющей xx. Величины этих векторов неизвестны.
Согласно векторному уравнению, через конец вектора (через точку a) проводим направление вектора , а через начало вектора (через полюс P) – направление вектора . Точку пересечения указанных направлений обозначим b. Тогда отрезки и в выбранном масштабе будут соответствовать скоростям и .
Измеряем эти отрезки по плану скоростей:
, ;
вычисляем соответствующие скорости:
; .
Скорость точки S2 определяем по теореме подобия
,
откуда
,
где s2 – точка на плане скоростей, соответствующая точке S2 механизма.
Откладывая отрезок на плане скоростей, вдоль отрезка , получим точку s2. Соединяя эту точку с полюсом, получим отрезок изображающий в масштабе вектор . Измеряем величину этого отрезка.
и вычисляем скорость
Определяем угловую скорость шатуна
.
Для определения направления угловой скорости следует вектор перенести в точку B механизма и посмотреть, как она в соответствии с направлением этого вектора движется относительно точки А. В нашем случае направлена по часовой стрелке.
Определим ускорение точки А. Так как угловая скорость кривошипа постоянна, то полное ускорение точки А равно ее нормальному ускорению.
.
Вектор – направлен по кривошипу OA от точки O к точке A (к центру вращения кривошипа).
Задаваясь коэффициентом масштаба плана ускорений , определяем величину отрезка , изображающего вектор на плане ускорений:
Откладываем этот отрезок в указанном направлении (рис.2,в).
Составляем векторное уравнение для определения ускорения точки B группы Ассура (2,3):
(2)
Разложим ускорение на составляющие
, (3)
тогда
(4)
В уравнении (4) вектор уже полностью известен, а величина вектора вычисляется по формуле
.
Определим величину отрезка , изображающего вектор на плане ускорений,
.
Векторы в уравнении (4) направлены следующим образом: , (направлен от точки B к точке A), .
В соответствии с правой частью векторного уравнения к вектору прикладываем вектор (т.е. от точки a откладываем в указанном направлении отрезок ), а через конец вектора (через точку n) проводим направление вектора . В соответствии с левой частью уравнения через полюс проводим направление вектора . Точку пересечения указанных направлений обозначим буквой b. Таким образом, отрезки и изображают в масштабе соответственно ускорения и . Измеряем величины этих отрезков:
, .
вычисляем ускорения:
Соединяя точки a и b, получим отрезок , который в соответствии с уравнением (3) изображает вектор полного относительного ускорения . Измеряем величину отрезка
и вычисляем ускорение
Определяем ускорение точки S2. По теореме подобия имеем:
,
откуда
Откладывая этот отрезок вдоль отрезка , получим точку s2. Соединяя ее с полюсом , получим отрезок , изображающий вектор . Измеряем этот отрезок
и вычисляем ускорение
.
По аналогии
Находим величину углового ускорения шатуна
Для определения направления следует вектор перенести в точку B механизма и посмотреть, как она в соответствии с этим вектором движется относительно точки A. В нашем случае направлено против часовой стрелки.