Исследование рычажного механизма

Титул.doc

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МЕХАНИКО-МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
Курсовая работа по теории механизмов и машин
ИССЛЕДОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
Студент: Шимонов Э.Ю.
Факультет: Механико-машиностроительный
Преподаватель: Семенов Ю.А.

ы2.cdw

Скорость полюса схвата M
Траектория полюса схвата M
Блок-схема решений обратной задачи
Параметры траектории полюса схвата:
Скорость схвата на участке ВС: V=028 мc
Движущий момент для первого звена
Движущий момент для второго звена
Движущий момент для третьего звена
Мгновенная мощность для третьего звена
Мгновенная мощность для второго звена
Мгновенная мощность для первого звена
Динамическая ошибка для третьего звена
Динамическая ошибка для второго звена
Динамическая ошибка для первого звена

ПЗ.doc

Структурный анализ механизма
Геометрический анализ механизма
Кинематический анализ механизма
Графики функций положения и ее производных по обобщенной координате
Сравнение результатов полученных разными методами
Определение задаваемых сил
Составление уравнений кинетостатики
Аналитическое решение уравнений кинетостатики
Графоаналитическое решение уравнений кинетостатики
Сравнение результатов расчетов полученных разными методами
Первая часть курсовой работы осуществляется в несколько этапов:
- структурный анализ механизма целью которого является определение
количества звеньев и кинематических пар классификация последних
определение подвижности пар и степени подвижности механизма а также
выделение в нем структурных групп – кинематических цепей у которых число
входов совпадает с числом степеней подвижности
- геометрический анализ механизма целью которого является
составление уравнений геометрического анализа решение их выделение
побочных и основных решений определяющих положения звеньев а также
исследование функций положения выходных звеньев структурных групп.
- кинематический анализ механизма целью которого является определение
аналогов скоростей и ускорений геометрическим и аналитическим способами.
- построение графиков функции положения и е производных по обобщенной
- сравнение результатов расчетов полученных разными методами
Кривошипно-коромысловый механизм (Шарнирный четырех звенник)
Звенья механизма (Рис. 3.1): 1 – кривошип; 2 –камень; 3 – коромысло;
– шатун; 5 - коромысло.
Структурная схема механизма:
[pic] (один вход О-D рис. 3.1).
Граф механизма (рис. 3.2):
Число подвижных звеньев механизма [pic]количество кинематических пар
совпадает с числом подвижностей пар [pic]
[pic] (одна степень подвижности).
[pic] т.е. рассматривается нормальный механизм.
В плоскости движения нет избыточных связей и лишних подвижностей.
Разделение графа механизма на подграфы соответствующие структурным
структурные группы: 2-3; 4-5 (рис.3.2)
Структурный граф механизма (рис. 3.3):
Механизм образован следующим образом: к стойке присоединяется однозвенная
одноподвижная группа (звено 1) и две двухзвенные группы Ассура – ВПВ
(звенья 2 и 3) и ВВВ (звенья 4 и 5).
Если разомкнуть кинематическую цепь в точках С и D то замкнутая цепь
приводится к открытой цепи ( ветви : ОD ABC
Данный вид структуры приводится к виду «дерево». Обозначим групповые
координаты через f3 f4 f5 и U. Входная координата q задана.
Составим уравнения геометрического анализа..
Для кривошипа OD имеем :
Составляем условия замкнутости:
Имеем полученные выражения:
Отсюда находим координату U и неизвестные значения угла [pic].
Из второго условия замкнутости мы также получим выражения для двух вторых
групповых координат.
Для того чтобы решить эту систему уравнений сначала возведем левую и
правую часть в квадрат затем сложим. Получится выражение для нового
(промежуточного) угла.
С помощью этого угла составим новую систему уравнений и найдем групповые
координаты [pic]и [pic].
С помощью теоремы Крамера решим последнюю систему.
Выражаем абсолютные угловые координаты через относительные.
Чтобы исследовать особые положения механизма нужно найти производные данных
функций групповых координат.
Особое положение механизма получается тогда когда Якобианы данных
уравнений равны нулю.
Следовательно когда точка D совместится с точкой E будет особое
Второе особое положение будет когда звенья 4 и 5 сольются в одну линию.
[pic] показывает два положения механизма:
Функции положения были составлены в предыдущем пункте воспользуемся
полученными данными для определения положений точек первых и вторых
производных по обобщенной координате q что позволит вычислить аналоги
скоростей и ускорений точек механизма.
Данные выражения позволят нам определить скорости точек механизма. Чтобы
получить ускорения нужно продифференцировать еще раз выше полученные
выражения для данных групповых координат.
Расчет для q=60 производится в программе Mathcad
Аналитические методы определения проекций аналогов скоростей ускорений
также угловых аналогов скоростей и ускорений можно заменить более
компактными графическими методами решения.
Программа Mathcad получает значения аналогов скоростей и аналогов
ускорений. Чтобы сравнивать значения полученные графическим методом я
аналитическим методом нужно значения аналогов скоростей умножить на [pic]
а значения аналогов ускорений умножить на [pic].
Графики функций положения и её производных по обобщенной координате
Сравнение результатов полученных разными методами.
Таблица сравнения (входная
Результаты Результаты
графического аналитического
исследования исследования
Вторая часть курсовой работы включает в себя кинетостатический расчет
механизма. Задачей кинетостатического расчета механизма является
определение реакций в кинематических парах и движущего момента Q с учетом
сил инерции подвижных звеньев.
Исходные данные для выполнения кинетостатического расчета заданы в п. 2
) Определение рабочей нагрузки
А) Индикаторная диаграмма.
Б) Кинематическая схема механизма
f`5`(q)=0 Находим max и min f5
qmax=3.571 qmin=5.853
) Статический расчет механизма без учета сил трения
)Статический расчет механизма с учетом сил трения.
При введенной индексации знаки сил трения и моментов сил трения совпадают
со знаками относительных скоростей.
А) Определение инерционных характеристик механизма
Определение осевого момента инерции
Определение координат центров масс
Б) Определение сил тяжести
В) Определение сил тяжести и моментов сил инерции
М.З.Коловский А.Н. Евграфов. Теория механизмов и машин: учебное
пособие для студ. высш. учеб. заведений. - Академия 2006.
М.З.Коловский. Теория механизмов и машин. Структура и кинематика
механизмов: текст лекций. - СПб.: СПбГТУ 1993.
М.З.Коловский. Теория механизмов и машин. Силовой расчет. Динамические
характеристики механизмов. текст лекций.-СПб.: СПбГТУ 1994.

палк.frw

ротоботтт.frw

робокопп.frw

колб схема.docx

Блок схема обратной задачи

ы1.cdw

Кинематическая схема робота
Законы движения первого звена
Законы движения второго звена
Законы движения третьего звена
Функция положения первого звена
Скорость первого звена
Ускорение первого звена
Функция положения второго звена
Скорость второго звена
Ускорение второго звена

курсовойойойой.docx

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»
Механико-машиностроительный факультет
Кафедра «Теории механизмов и машин»
«Исследование промышленного робота»
Преподаватель Ю.А. Семенова
Задание начальных данных . 3
Решение прямой и обратной задачи геометрического анализа .. 5
Задание движения на участке контурного управления . ..10
Задание движения на участке позиционного управления 16
Определение кинематических параметров движения звеньев . ..24
Определение инерционных характеристик звеньев 27
Нахождение обобщенных движущих сил . 30
Нахождение обобщенных движущих сил по теореме Лагранжа .30
Выбор приводных двигателей . 35
Определение динамических ошибок .. 38
Приложение MathCad ..
Задание начальных данных
Рисунок 1.1 Кинематическая схема робота
Длины звеньев робота:
L1 =а = 06 м L2=1 b= 07 м .
Пределы хода двигателей:
q1 = -90 ..90 q2=-90 ..90 q3=0..07 м
С учетом длин звеньев и пределов хода двигателей возьмем ширину транспортера равной h=04.
С учетом пределов хода двигателей была построена рабочая зона робота (см. Рисунок 1.2 )
Рисунок 1.2 Рабочая зона робота
Решение прямой и обратной геометрической задачи
Матрицы неизменных направляющих косинусов:
Столбец координат полюса M:
Координаты полюса схвата в основной неподвижной системе координат:
Обратная задача геометрического анализа:
Задание движения на участке контурного управления:
Рисунок 3.1. Траектория в локальной системе координат транспортера
Рисунок 3.2. Траектория в локальной системе координат транспортера в движении.
Движение схвата на участке контурного управления определяется с помощью следующих вычислений:
Рисунок 3.3. Графики обобщенных перемещений для первого второго и третьего звеньев.
Рисунок 3.4 График обобщённого ускорения для первого звена
Задание движения на участке позиционного управления:
Заданный закон изменения ускорений проще всего задавать с помощью единичной функции. В общем виде :
Рисунок 4.1 Графики положения скорости и ускорения для первого звена
Рисунок 4.2 Графики положения скорости и ускорения для второго звена
Рисунок 4.3 Графики положения скорости и ускорения для третьего звена.
Построение пространственной траектории движения схвата. Система координат находится в удобном положении.
Рисунок 4.4 Пространственная траектория
Определение кинематических параметров движения звеньев:
Зададим угловые скорости звеньев в локальных системах координат:
Найдем скорости и ускорения:
Рисунок 5.1 График скорости полюса схвата.
Определение инерционных характеристик звеньев:
Линейная аппроксимация:
Рисунок 6.1 Аппроксимация звеньев
Построим графики зависимостей движущих сил Q от времени t.
Рисунок 6.2 Зависимость движущего момента от времени для третьего звена.
Рисунок 6.3 Зависимость движущего момента от времени для второго звена
Рисунок 6.4 Зависимость движущего момента от времени для третьего звена
Рисунок 6.5 Графики зависимости мощности первого и второго звеньев от времени.
Рисунок 6.6 График зависимости мощности третьего звеньев от времени.
Выбор приводных двигателей:
Параметры двигателей:
номинальная мощность
номинальный движущий момент Н·м
угловая скорость хол. хода обмин
коэффициент перегрузки
осевой момент инерции ротора г·м2
Учитывая большие передаточные числа рекомендуется брать волновые зубчатые передачи. Передача изображённая на рисунке может иметь передаточные числа в пределах 300..6000. Ведущее звено – h ведомое – 1 неподвижное звено – 3.
Рисунок 7.1 Схема волновой зубчатой передачи.
Определение динамических ошибок:
Рисунок 8.1 График динамической ошибки по скорости.