Кинематическое исследование рычажного механизма чертеж

зад 9 вар 8 - 1й лист.docx

Механика машин является одним из многочисленных технических приложений теоретической механики. В ней на основании общих принципов и законов теоретической механики изучается движение особого класса механических систем известных в технике под общим названием машин приводов и механизмов. Механика машин состоит из двух дисциплин: «теория механизмов» и «теория машин».
Вторая группа проблем посвящена проектированию механизмов с заданными структурными кинематическими и динамическими свойствами для осуществления требуемых движений т.е. синтезу механизмов.
В теории машин рассматривается совокупность взаимно связанных механизмов образующих машину. Изучаются вопросы теории строения машин автоматического управления и регулирования.
Любые машины и сооружения представляют собой совокупность тел определенным образом связанных друг с другом и осуществляющих свой рабочий процесс посредством выполнения закономерных механических движений носителем которых является механизм.
Машина – это устройство выполняющее механические движения для преобразования энергии материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека(под материалами понимаются обрабатываемые предметы перемещаемые грузы и т.д.).
Изучение механики машин начинается с раздела теории механизмов так как только изучив свойства отдельных механизмов и их видов можно переходить к изучению совокупности механизмов образующих машину т.е. к теории машин.
В настоящее время теория механизмов и машин занимается также решением задач оптимального проектирования и управления совместной работой машины и управляющих ЭВМ и разработкой необходимых для этого алгоритмов и программ исследованием устойчивости колебаний виброзащиты и др. Приемы и методы теории механизмов и машин пригодны для проектирования любой машины и любого механизма и не зависят от их технического назначения а так же от физической природы рабочего процесса осуществляемого машиной. Наиболее развита к настоящему времени та часть теории механизмов и машин которая называется теорией механизмов.
Разделение теории механизмов на анализ и синтез является в некоторой степени условным так как часто схему механизма и его параметры определяют путем сравнительного анализа различных механизмов воспроизводивших одни и те же движения. Этот сравнительный анализ возможных вариантов составляет основу методов синтеза с использованием ЭВМ. Кроме того в процессе синтеза приходится выполнять проверочные расчеты используя методы анализа.
Курс теории механизмов и машин является общетехнической дисциплиной; его изучение опирается на учебные дисциплины: теоретическую механику физику математику вычислительную технику и программирование.
Каждая подвижная деталь или группа деталей образующая одну жесткую подвижную систему тел носит название подвижного звена механизма. Все неподвижные детали образуют одну жесткую неподвижную систему тел называемую неподвижным звеном или стойкой. Таким образом в любом механизме мы имеем одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных звеньев.
Механизм можно рассматривать как совокупность неподвижного и подвижных звеньев. Соединение двух соприкасающихся звеньев допускающее их относительное движение называется кинематической парой. Совокупность поверхностей линий и отдельных точек звена по которым оно может соприкасаться с другим звеном образуя кинематическую пару называется элементом кинематической пары. Система звеньев связанных между собой кинематическими парами называется кинематической цепью.
Техническое задание на курсовую работу
1 Входные параметры и схемы проектируемых механизмов
Рисунок 1- Схема рычажного механизма
Рисунок 2-Схема зубчатого механизма
Рисунок 3- Кинематические диаграммы выходного звена
Рисунок 4- Схема кулачкового механизма
Таблица 1. Входные параметры:
Размеры звеньев рычажного механизма
Массы звеньев рычажного механизма
Моменты инерции звеньев
Число зубьев колес простой передачи
Модуль простой передачи
Угловая скорость электродвигателя
Угловая скорость кривошипа
Модуль планетарного редуктора
Число блочных сателлитов
Ход толкателя кулачкового механизма
Допустимый угол давления
Фазовые углы поворота кулачка
2 Описание работы машины
На рисунке 1 приведена схема установки встряхивающего механизма формовочных и стержневых машин на фундаменте с упругим слоем. Упругий слой служит для виброизоляции фундамента воспринимающего резкие удары встряхивающих машин. Он состоит из одного или нескольких рядов деревянных брусьев или из пробки. Под гайки фундаментных болтов в этом случае устанавливаются пружины. Более эффективная виброизоляция может быть достигнута если в качестве упругого элемента применить стальные пружины в комбинации с демпферами (резиновые амортизаторы или демпферы вязкого трения).
Рис. 5. Схема установки встряхивающей машины на фундаменте с упругим основанием: 1 — фундамент; 2 — упругий слой; 3 — пружины.
На рисунке 2 показана схема виброизолированного фундамента встряхивающей формовочной машины.
Рис. 6. Схема виброизолированного фундамента встряхивающей формовочной машины: 1 — падающие части машины (встряхивающий стол); 2 — машина; 3— фундамент; 4 — виброизоляция; 5 — основание.
Схема пневматического встряхивающего механизма формовочной машины с полной амортизацией ударов приведена на рис. 7.
Рис. 7. Встряхивающий механизм с полной амортизацией ударов:
а — нижнее положение; б — верхнее положение;
— встряхивающий поршень; 2 — цилиндр; 3 — амортизатор ударов; 4 — пружины.
Встряхивающий поршень двигается в массивном цилиндре — амортизаторе который опирается на пружины и может передвигаться в неподвижном направляющем цилиндре. После впуска воздуха под встряхивающий поршень последний поднимается вверх а амортизатор опускается вниз сжимая находящиеся под ним пружины. При обратном ходе встряхивающий поршень падает а амортизатор под действием пружин поднимается. При этом происходит удар встряхивающего стола о фланец амортизатора и взаимное поглощение «живых» сил встряхивающего стола и амортизатора в результате чего на фундамент машины передаются удары.
Структурный анализ механизма
1 Структурный анализ рычажного механизма
) Определим движение звеньев
) Определим число и класс кинематической пары
) Найдем степень подвижности
) Разобьем на группы Ассура
а) Найдем степень подвижности
Группа Ассура II-го класса 2-го порядка
б) Найдем степень подвижности
в) Найдем степень подвижности
Механизм I-го класса
Формула образования механизмов
Механизм II-го класса
2 Структурный анализ кулачкового механизма
– Кулачок А (13) V класс вращательное движение
– Коромысло B (12) IV класс вращательно - поступательное движение
- Стойки M (32) V класс вращательное движение
Степень свободы механизма равна 2. Из этого следует что в нём присутствует лишнее звено удаление которого не изменит схему движения механизма.
– Кулачок А (14) V класс вращательное движение
– Коромысло B (13) IV класс вращательно - поступательное движение
- Стойки M (42) V класс вращательное движение
Применим метод заменяющих механизмов
– Шатун А (14) V класс вращательное движение
– Шатун B (12) IV класс вращательное движение
– Кривошип D (13) V класс вращательное движение
- Стойки C (42) V класс вращательное движение
W=3n-2p5 W=0. группа Ассура II класса 1го порядка
W=3n-2p5 W=1 механизм I класса
I (34)II (21) – механизм 2 го класса
Четырехзвенный кулачково-коромысловый механизм
Кинематический анализ рычажного механизма
1 Определение положений звеньев и точек механизма
Длину отрезка выбираем равной 375 мм поэтому масштаб схемы будет
l= lО1А(О1А) = 03375=0008 ммм.
Длины остальных отрезков на чертеже:
(х)=lхl=0030008=375 мм
(ВС)=lВС l=120008=150 мм
(О2В)= lО2В l=050008=625 мм
(У)= lУ l=0140008=175 мм
2 Определение скоростей точек и звеньев механизма
Находим линейную и угловую скорость начального звена.
А=1* lО1А=5*03=15 мс-1
Находим из пропорции
АО2 О2В =ра3рb отсюда найдем рb =137 мм
Составляем систему уравнения состоящей из звеньев 4 и 5:
СД перпендикулярно ДС.
Составляем систему уравнения состоящей из звеньев 2 и 3:
Составляем систему уравнения
А2О2 перпендикулярно АО2
А2А1 параллельно А2О2.
Масштаб плана скоростей равен
= А(ра)=15100=0015 мс-1мм
Искомая скорость точки В равна
В=(рв)* =137*0015=2055 мс-1
Скорость точки С равна
С=(рс) * =1075*0015=16125 мс-1
Скорость точки ВС равна
СВ=(св)* =115*0015=1725 мс-1
Скорость точки А относительно точки О2 равна
А3О2=(а3)* =90*0015=135 мс-1
Скорость точки А3А1 равна
А3А1=(а3а1)* =44*0015=066 мс-1
Скорость точки S4 равна
S4=(ps4)* =109*0015=1635 мс-1
Скорость точки S5 равна
S5=(ps5)* =1075*0015=16125 мс-1
Угловая скорость звена 3 равна
=lАО2=1350328=411 с-1
Угловая скорость звена 4 равна
= ВС lСВ=172512=14375 с-1
3 Определение ускорений точек и звеньев механизма
Нормальное ускорение точки А по модулю равно
аА =21* lО1А=(5)2*03=75 мс-2
Строим план ускорений группы 23. Построение ведем по следующей системе:
аА3= аА1+ аКА3А1+ аrА3А1
аА3= аО2+ аnА3О2+ аА3О2
Ускорение Кориолиса в движении точкиотносительно звена 2 по модулю равно
аА3А1=2 1* А3А1=2*5*066=66 мс-2
и направлено относительно скорости А3А1 повернутого на 90° в направлении угловой скорости 3 переносного движения.
аrА3А1- относительное ускорение точкиотносительно точки А направленное параллельно линии О2А
Отрезок (а1k) изображающий ускорение Кариолиса аКА3А1 находим по формуле
(а1k)= аКА3А1 а=660075=88 мм
аnА3О2- нормальное ускорение точкиво вращении звена 3 относительно точки О2 равное по модулю
аnА3О2= 2А3О2 lА3О2=(135)2(0328)=555 мс-2
аА3В- касательное ускорениеотносительно точки А в том же движении звена по модулю равное
и направленное перпендикулярно О2А3
Точку ВО2 находим по правилу подобия из соотношения
АО2 О2В=а3b найдем b =189 мм
Масштаб плана ускорений равен
а= аА(b)=75100=0075 мс-2мм
Отрезок (nВА3) изображающий нормальное ускорение аnВА находим по формуле
(nА3О2)= аnА3О2 а=5550075=74 мм
Переходим к построению плана ускорений группы 45 по уравнения
аnCВ- нормальное ускорение точки С во вращении звена 4 относительно точки В равное по модулю
аnСВ= 2СВ lСВ=(1725)212=248 мс-2
аСВ- касательное ускорение С относительно точки В в том же движении звена по модулю равное
и направленное перпендикулярно СВ
Отрезок (bnСВ) изображающий нормальное ускорение аnСВ находим по формуле
(bnСВ)= аnСВ а=2480075=33 мм
Находим неизвестные ускорения
аА3 = (а3)* а=86*0075=645 мс-1
аВ = (в)* а= 189*0075=14175 мс-1
аС = (с)* а=66*0075=495 мс-1
аА3А1 = (а3а1)* а= 89*0075=6675 мс-1
аСВ = (вс)* а= 1735*0075=130125 мс-1
аS4 = (s4)* а= 112*0075=84 мс-1
аS5 = (s5)* а= 66*0075=495 мс-1
угловое ускорение звена 3 находится по формуле
= аАО2 lАО2=44*00750328=1006 с-2
угловое ускорение звена 4 находится по формуле
= аСВ lВС=170*007512=10625 с-2
Силовой анализ рычажного механизма
1 Силовой анализ группы Ассура 4-5
Механизм состоит из двух соединенных групп Ассура и механизма I-го класса:
Звенья 2 и 3 образуют группу II класса 2-го порядка; звенья 4 и 5 группу II класса 2-го порядка.
Выделяем группу 4-5 и прикладываем силы действующие на ее звенья а также реакции Rn34 R34R65R34.
Fu5=-m5as5==-m5(s5) а=1188 H
Составляем уравнение моментов сил действующих на звено 4 относительно точки Д:
Из этого уравнения определяем тангенциальную составляющую реакции в шарнире С.
-R34 lВС+ G4h2 l+ G5h3 l - Fu4h1l + МИ4 =0
R34=(G5h3l+G4h2l-Fu4h11+МИ4)lСВ=
=(6375-1092*68*0008+130*73*0008+240*265*0008)12=615 Н
Составляем уравнение равновесия сил действующих на звенья 4 5.
Rn34+ R34+ R65+ FС + G4+ G5+ Fu4+ Fu5=0
Назначаем коэффициент масштаба F1
Находим реакции Rn34 R65 R34:
2 Силовой анализ группы Ассура 2-3
Выделяем группу 2-3 и прикладываем силы действующие на ее звенья а также реакции R63 Rn63R43R12
Составляем уравнение моментов сил действующих на звено 3 относительно точки В:
Из этого уравнения определяем реакцию в шарнире А.
-R63 lО2А- G3h2l+ R43h1l+МИ3 =0
R63=(-G3h2l+R43h1l+МИ3)lО2А=
=(-46*33*0008+363*6555*0008+4024)0328= 5555 Н
Составляем уравнение равновесия сил действующих на звенья 23.
R43 +Fu3+G3 + R12+ R63 +Rn63=0
Назначаем коэффициент масштаба F2
Находим реакции Rn63 R63 R63:
3 Силовой анализ начального звена
Звено находится в равновесии под действием сил R21 Fu1G1Мур Rn61 R61.
Величину и направление уравновешивающего момента Мур определяем из уравнения моментов сил относительно точки О:
Мур= R21h1 l=360*33*0008=9504 Н*м
Составляем уравнение равновесия сил.
R21+ Fu1+ G1+ Rn61+ R61=0
Находим реакции Rn61 R61 R61:

зад 9 вар 8 - 1й лист.cdw

Рисунок 1.2 План скоростей
Рисунок 1.3 План ускорений
Рисунок 1.5 План сил звеньев 4-5
Рисунок 1.7 План сил звеньев 2-3
Рисунок 1.9 План сил начального звена
Рисунок 1.4 Группа Ассура звеньев 4-5
Рисунок 1.6 Группа Ассура звеньев 2-3
Рисунок 1.8 Начальное звено