Механизмы привода качающегося конвейера

пояснительная записка.docx

Курсовой проект содержит 23 страници 1 таблицу 7 рисунков 3 источника 3 приложения (чертежи формата А1).
Цель работы – синтез рычажного механизма.
В работе приведен кинематический анализ рычажного механизма.
Расчет геометрических параметров и построение картины эвольвентного зацепления выполнены по системе профессора Кудрявцева В.Н.
Рассчитан планетарный редуктор с числом сателлитов к=3.
Кинематический анализ рычажного механизма.
2 Построение планов положений звеньев в механизме.
3 Построение планов скоростей рычажного механизма.
4 Построение планов ускорений.
5 Построение кинематических диаграмм
Динамический анализ механизма (силовой).
1 Структурная группа Ассура зв. 4-5:
2 Структурная группа Ассура зв. 2-3:
3 Начальный механизм.
Синтез зубчатого зацепления
Используемая литература:
Ведущей отраслью современной техники является машиностроение. Процесс машиностроения в свою очередь определяется созданием новых высокопроизводительных машин. Качество создаваемых машин и использования методов теории механизмов и машин. Чем более полно будут учтены при построении механизмов и машин критерии производительности надежности точности и экономичности тем совершеннее будут получаемые конструкции.
Механизм состоит из шести звеньев. Подвижные звенья -1 2 3 4 5 а 6- неподвижное звено. Кинематические пары находящиеся в механизме: A B C D E3 E4 E5.(рис.1).
Подвижность механизма по формуле Чебышева:
Где n- число подвижных звеньев;
- число одноподвижных кинематических пар;
- число двухподвижных пар.
- это механизм т.к. число ведущих звеньев равно степени подвижности
Рисунок 1. План механизма
Разбиваем механизм на структурные группы Ассура:
Структурная гр. Ассура зв. 4-5 (рис. 2):
Подвижность гр. 4-5 находим по формуле (1):
Следовательно это структурная группа
Рисунок 2. Структурная группа Ассура звеньев 4-5.
Структурная группа Ассура зв. 2-3 (рис. 3):
Подвижность гр. 2-3 находим по формуле (1):
Данная группа Ассура также
Начальный механизм (рис. 4):
Так как в состав механизма входят группы класса не выше второго то заданный механизм является механизмом второго класса.
Рисунок 3. Структурная группа Ассура звеньев 2-3.
Рисунок 4. Начальный механизм
При кинематическом анализе графоаналитическим методом применяются графические построения. Они начинаются с изображения плана механизма в масштабе по известным длинам звеньев.
Согласно условию длины звеньев:
В ТММ для графических построений используют масштабный коэффициент длин то есть отношение значения физической величины к длине отрезка (в мм) изображающего эту величину.
Для этого чертежный отрезок изображающий звено DE на чертеже примем равным 250 мм. Тогда:
Чертежные отрезки изображающие звенья:
Вычерчиваем схему механизма в масштабе в двенадцати положениях.
Для определения скоростей необходимо найти угловую скорость начального звена.
Угловая скорость ведущего звена механизма определяется по формуле:
Где - частота вращения ведущего звена.
Решение задачи начинаем с определения модуля скорости точки В начального звена 1:
Изобразим скорость вектором отложенным из полюса плана скоростей. Вектор направлен перпендикулярно АВ в сторону вращения угловой скорости Конец вектора обозначим буквой b. Длина отрезка (pb) выбирается произвольно. В нашем случае она равна 50 мм.
Тогда масштабный коэффициент скоростей:
Затем находим скорость точки С общей для звеньев 2 и 3 по уравнению связывающему скорости точек В и С.
Так левые части уравнений 1 и 2 равны приравниваем правые с учетом того что
Двумя линиями подчеркиваем вектор известный по величине и направлению одной линией – известный только по направлению.
В уравнение (4) два неизвестных алгебраически решить его не можем но так как оно векторное решаем его графически по построениям плана скоростей (рис.1).
Выбираем положение полюса и совершаем все геометрические построения с учетом масштабного коэффициента скоростей.
Скорость точки Е3 находим подобием:
Для нахождения скорости выходного звена используем следующее уравнение:
Здесь известны значение и направление скорости точки Е3 (из предыдущих расчетов) и направления скоростей точек Е4 и Е5 (рис.5).
Рисунок 5. План скоростей для 6-го положения механизма
Истинные значения линейных скоростей находим по формуле:
Угловые скорости определяются по формулам:
Итак построение плана скоростей производится для всех 13 положений механизма а найденные скорости заносим в таблицу:
Уравнения используемы при построении плана ускорений отличаются от уравнений скоростей только разложением полных ускорений на составляющие. Таким образом полное ускорение точки В движущейся по окружности есть геометрическая сумма нормального и касательного ускорений:
Нормальное ускорение направлено по линии АВ к центру вращения (к точке А) касательное - перпендикулярно АВ в сторону углового ускорения звена 1. Модули этих ускорений находятся из соотношений:
Если величина 1 пренебрежимо мала то есть 1=0 то ускорение точки В равно нормальному ускорению.
В рамках данного курсового проекта будем строить план ускорений для 6-го положения механизма.
Приняв некоторую точку за полюс плана ускорений отложим вектор изображающий нормальное ускорение точки в виде отрезка n1. Тогда масштабный коэффициент найдется из соотношения.
Затем находим ускорение точки С.
С другой стороны (со стороны точки D):
Левые части этих уравнений равны поэтому приравниваем правые с учетом того что ускорение точки D равно нулю.
Так как из предыдущих вычислений нам известны угловые скорости 2 и 3 звена находим действительные значения нормальных ускорений и
Используя масштабный коэффициент ускорений находим чертежные величины найденных ускорений:
Решаем уравнение (8) графически построением плана ускорений (рисунок 6) следующим образом: из полюса строим вектор ускорения параллельно звену АВ направленным к точке В как к центру вращения. Из конца этого вектора строим вектор ускорения параллельно звену CВ направленным к точке В. Из конца вектора строим луч перпендикулярный вектору ускорения. Из полюса строим вектор ускорения параллельно звену CD и направленным к точке D. Из конца полученного вектора восстанавливаем луч до пересечения его с лучом построенным из конца вектора ускорения. К точке пересечения этих лучей и будут направлены вектора искомых касательных ускорений.
Ускорение точки С находим по правилу сложения векторов.
Ускорение точки Е3 находим по теореме подобия которая справедлива и для плана ускорений:
Следующим этапом будет нахождение ускорения выходного звена:
Уравнение (9) имеет 2 неизвестных решаем его дальнейшим построением плана ускорений механизмаучитывая что вектор ускорения направлен параллельно оси у а вектор ускорения выходного звена - параллельно оси х.
После построения плана ускорений проводим замеры и получаем:
Подсчитаем действительные значения ускорений точек звеньев:
Рисунок 6. План ускорений механизма для положения 6.
Угловые ускорения звеньев:
Кинематическая диаграмма представляет собой графическое изображение изменения одного из кинематических параметров (перемещения скорости и ускорения) точки либо звена исследуемого механизма в функции времени угла поворота или перемещения ведущего звена этого механизма.
Нам требуется построить кинематическую диаграмму изменения расстояний точки Е ползуна механизма привода качающегося конвейера от ее левого крайнего положения Е1.
Кривошип АВ вращается с постоянной угловой скоростью n1 = 55 обмин.
)за начальное положение кривошипа принимаем положение при котором ползун занимает крайнее левое положение – в нашем случае это положение Е1;
)строим оси координат sЕ-t и на оси абсцисс откладываем отрезок lизображающий время одного полного оборота кривошипа в масштабе t.
где Т – время одного оборота кривошипа с;
t – масштаб времени:
Отрезок l делим на 12равных частей и в соответствующих точках 1 2 3 по оси ординат откладываем расстояния sE1 sE2 пройденные точкой Е начиная с крайнего положения Е1.
До крайнего правого положения Е6 расстояния возрастают а начиная с положения Е7 они будут уменьшаться; когда кривошип придет в начальное положение В12 ордината кривой (sЕ-t) будет равна нулю ;
)соединяем последовательно плавной кривой полученные точки 12 1 2 . полученная кривая и будет диаграммой расстояний точки Е.
Так как величины расстояния sE12 sE1 мы откладываем прямо со схемы положений механизма то масштаб S диаграммы (sЕ-t) будет равен l.
Если по оси абсцисс откладывать углы поворота кривошипа φ отсчитывая их по ходу часовой стрелки от начального положения то данная диаграмма представит собой функциональную зависимость sE=sE(φ) и масштаб по оси абсцисс
Диаграмму скорости V=V(t) строят откладывая на линиях ее ординат скорости точки Е измеренные на планах скоростей для механизма или пропорциональные им величины. Отрезки 0-11-22-3 и т.д. на оси абсцисс и масштабы v и t принимаются равными соответствующим отрезкам и масштабам на диаграмме перемещений s=s(t):
Для построения диаграммы ускорения а=а(t) проводят касательные к графику V=V(t) в точках 0 1 2 и т.д. затем проводят координатные оси. Нулевые и все последние ординаты диаграмм V=V(t) и а=а(t) должны иметь общие вертикали. При этом масштабы φ и t обоих диаграмм будут равны. Откладывают полюсное расстояние «Н» равное ориентировочно 50 мм. Из полюса «Р» проводят лучи параллельно касательным до пересечения с осью а в точках 0 1 2 и т.д. получая точки диаграммы а=а(t).по оси ординат
Определим по диаграмме а(t) величину ускорения точки Е6 в положении 6.
По плану ускорений величина ускорения точки Е5 в положении 6 определена ранее и составляет
Погрешность определения ускорения точки Е5 двумя способами составит:
Точность расчетов вполне достаточна.
Динамический анализ механизма.
1. Определение сил тяжести и сил инерции звеньев и силы сопротивления.
Исходные данные: массы звеньев
сила сопротивления Q=2000 Н.
2 Силовой расчет группы звеньев 4-5
Вычерчиваем в масштабе структурные группы Ассура звеньев 4-5 для положения 6 механизма и прикладываем к звеньям все действующие на них силы.
Уравнение сил группы 4-5 имеет вид:
Решаем уравнение (10) построением плана сил. Выбираем масштаб плана сил
Находим отрезки изображающие известные силы на чертеже
После построения плана сил получаем:
Для определения составляющих рассмотрим уравнения моментов сил действующих на звенья 4 и 5.
Знак «-» говорит о том что сила будет направлена в противоположную сторону.
Проверка: - выполнено.
1 Силовой расчет группы звеньев 2-3.
Строим группу Ассура (звенья 2-3) в данном положении прикладываем все силы действующие на эту группу. Составим уравнение сил группы 2-3:
Так как кроме силы инерции возникает инерционный момент то найдем величину плеча на которое надо сместить точку приложения силы инерции чтобы заменить силу и момент одной силы по формуле:
Заменим силу и момент сил инерции одной силой перемещенной в центр качания звена. Силу переносим на плечо h параллельно самой себе в таком направлении чтоб момент перенесенной силы относительно центра S3 совпадал по направлению с Mи3.
Fi равно момент деленный на силу
Решаем уравнение (11) построением плана сил. Выбираем масштаб плана сил
В этом уравнении две неизвестных. Графически решить его не можем поэтому решаем его графически построением плана сил.
После построения плана сил замером определяем чертежные величины искомых сил. Для того чтобы определить их истинные значения чертежные значения умножаем на масштаб. Получим:
3 Начальный механизм.
4 Определение уравновешивающего момента с помощью «рычага» Жуковского
Начертим план скоростей механизма в повернутом на 90 градусов положении и в соответствующих точках приложим силы инерции силы тяжести силу полезного сопротивления (рис. 7).
Запишем уравнение моментов относительно полюса «р» плана скоростей
Уравновешивающий момент равен:
Погрешность определения уравновешивающего момента на ведущем звене двумя способами составит:
Погрешность расчетов достаточная. Уравновешивающий момент М является движущим моментом поскольку его направление совпадает с направлением угловой скорости 1 ведущего звена.
Рисунок 7. «Рычаг» Жуковского
Артоболевский И.И. «Теория механизмов и машин».
Издательство «Наука»; 1975 1968гг.
«Теория механизмов» под редакцией Тавленко В.А.
Издательство «Высшая школа»; 1973г.
Юдин В.А. Петронас Л.В. «Теория механизмов и машин»
Издательство «Высшая школа»; 1977г.
Кореняко А.С. и др. «Курсовое проектирование по ТММ» Киев;
Издательство «Высшая школа»; 1
Издательство «Высшая школа»; 1972 1970гг.

Чертеж курсового проекта 1лист.cdw

Планы положений механизма
План ускорений механизма
Планы скоростей механизма
Диаграмма скоростей выходного звена
Диаграмма перемещений выходного звена
Диаграмма ускорений выходного звена
Кинематический анализ

Чертеж курсового проекта лист 2.cdw

План положения 10 механизма
Структурная группа Ассура звеньев 2-3
Структурная группа Ассура звеньев 4-5
План сил группы Ассура звеньев 2-3
План сил группы Ассура звеньев 4-5
План ускорений механизма
План скоростей механизма положения 10
План положения 6 механизма
План скоростей механизма положения 6