Проектирование и исследование динамической нагруженности машинного агрегата колесного трактора

Содержание

Содержание

1.Введение

2 Описание схемы работы машины и исходные данные для проектирования

3. Исследование динамической нагруженности машинного агрегата

4. Динамический синтез и анализ машинного агрегата

4.1. Постановка задачи динамического синтеза и анализа машинного агрегата

4.2. Структурный анализ звеньев рычажного механизма

4.3. Определение размеров звеньев рычажного механизма, масс, положения центра масс, моментов инерции звеньев рычажного механизма

4.4.Расчет кинематических характеристик рычажного механизма

4.4.1. Построение планов положений механизма

4.4.2. Построение плана аналогов скоростей

4.4.3. Расчет 1 передаточной функции

4.4.4 Составление схемы алгоритма по определению кинематических характеристик рычажного механизма

4.4.5 Расчёт кинематических характеристик рычажного механизма в контрольном положении i=

4.5 Построение индикаторной диаграммы и расчет давления газов на поршень

4.6 Выбор динамической модели и ее обоснование

4.7 Составление схемы алгоритма по определению приведенного момента движущих сил и расчет в одном контрольном положении

4.8 Составление алгоритма по определению приведенного момента инерции

4.9. Расчет в контрольном положении переменной составляющей приведенного момента инерции

4.10 Составление схемы алгоритма в определении угловой скорости и углового ускорения звена приведения динамической модели

4.11 Подготовка исходных данных для ЭВМ и расчет ЭВМ

4.12 Построение графиков кинематических характеристик

4.12.1 Построение графика зависимости SB=SBφ

4.12.2 Построение графика зависимости i31=i31φ

4.12.3 Построение графика зависимости i31=i31φ

4.13 Построение графика переменной составляющей приведенного момента инерции

4.13.1 Построение графика составляющей А=Аφ

4.13.2 Построение графика составляющей В=Вφ

4.13.3 Построение графика составляющей С=Сφ

4.13.4 Построение графика переменной составляющей приведенного момента инерции IПII=IПIIφ

4.14 Построение графиков приведенных моментов сил

4.14.1 Построение графика приведенного момента движущих сил MПД=MПДφ

4.14.2 Построение графика приведенного момента сил сопротивления MПС=MПСφ

4.15 Построение графиков работ сил

4.15.1 Построение графика работы движущих сил AД=AДφ

4.15.2 Построение графика работ сил сопротивления AC=ACφ

4.16 Построение графиков изменения кинетической энергии машины и изменения кинетической энергии постоянной составляющей приведенного момента инерции

4.16.1 Построение графика изменения кинетической энергии машины ∆T=∆T(φ1)

4.16.2 Построение графика изменения кинетической энергии постоянной составляющей приведенного момента инерции ∆TI=∆TI(φ1)

4.16.3Определение постоянной составляющей приведенного момента инерции

4.17 Построение графиков изменения угловой скорости ∆ω1=∆ω1(φ1)

4.18 Построение графиков углового ускорения ε1=ε1(φ1) звена приведения

4.19 Определение размеров и параметров маховика

4.20 Выводы по разделу

5. Динамический анализ рычажного механизма

5.1 Задачи динамического анализа рычажного механизма

5.2 Кинематический анализ рычажного механизма

А. Графическое решение задачи

5.2.1 Построение плана положения механизма в контрольном положении

5.2.2 Построение плана скоростей механизма и расчет скоростей всех точек и звеньев механизма

5.2.3 Построение плана ускорений механизма

Б Аналитическое решение задачи

5.2.4 Расчет скоростей ускорений всех точек и звеньев механизма

5.3 Определение сил действующих на звенья механизма:

5.4 Cиловой расчёт рычажного механизма

А) Графический метод решения

5.4.1 Силовой расчет группы Ассура (2-3)

5.4.2 Построение плана сил группы Ассура (2-3)

5.4.3 Определение параметров реакций в кинематических парах группы Ассура (2-3)

5.4.4 Построение схемы сил механизма I класса

5.4.5 Определение уравновешивающего момента

5.4.6 Построение плана сил входного звена

Б) Аналитический метод решения

5.5 Составление схемы алгоритма силового расчёта группы Ассура 2-3 и механизма I класса

5.6 Расчет в конпрольном положении параметров реакции и уравновешивающего момента

5.7 Сравнительный анализ силового расчета

5.8 Подготовка исходных данных для ЭВМ и расчет на ЭВМ

5.9 Построение годографа реакции во вращательной паре О R10(φR10)

5.10. Построение годографа реакции во вращательной паре А R21(φR21)

5.11. Построение годографа реакции во вращательной паре В R23(φR23)

5.12 Построение графика реакции в поступательной паре B R30(SB)

5.13 Анализ построенных годографов и графика

5.14 Выводы по разделу

6 Синтез кулачкового механизма

6.1 Постановка задачи динамического синтеза кулачкового механизма

6.2 Выбор исходных данных для проектирования кулачкового механизма

6.3 Кинематический анализ движения толкателя

6.3.1 Составление схемы алгоритма по определению кинематических характеристик толкателя

6.3.2. Расчет кинематических характеристик толкателя в двух контрольных положениях

6.3.3. Расчет экстремальных значений скорости и им соответствующих перемещений толкателя

6.4. Построение упрощенной совмещенной диаграммы и определение основных размеров механизма

6.5. Составление схемы алгоритма по определению полярных координат центрового профиля кулачка

6.6. Расчет полярных координат в двух контрольных положениях

6.7 Расчетные данные для ЭВМ и расчет на ЭВМ

6.8 Построение кинематических диаграмм движения толкателя

А) Построение диаграммы перемещения толкателя от фазового угла (STi(φi))

Б) Построение диаграммы аналога скорости толкателя от фазового угла (S’Ti(φi))

В) Построение диаграммы аналога ускорения толкателя от фазового угла (S’’Ti(φi))

6.9 Построение полной совмещенной диаграммы (ST-S`T) и определение уточненных значений основных размеров механизма

6.10 Построение центрового профиля кулачка методом обращенного движения

6.11 Определение радиуса ролика и построение действительного профиля кулачка

6.12 Построение графика угла давления и проверка на отсутствие заклинивания толкателя (Ɵ(φi))

6.13. Выводы к разделу

Заключение

Список литературы

Приложение

Описание электронного компакт-диска

Описание электронного компакт-диска

В пояснительно записке прилагается компакт-диск формата CDR, на котором записаны электронные файлы курсового проекта.

При открытии компакт-диска мы увидим папку, курсовое проектирование, которая содержит 6 файлов сделанных в пакете Microsoft Word 2010 и 3 файла сделанных в пакете КОМПАС3DV13.

Динамический синтез и анализ машинного агрегата

4.1. Постановка задачи динамического синтеза и анализа машинного агрегата

Задачи динамики машинного агрегата:

Динамический синтез машинного агрегата с рычажным механизмом по заданному коэффициенту неравномерности δ и определение постоянной части проведенного момента инерции и момента инерции маховика .

Динамический анализ движения звена с определением действительной угловой скорости ω и углового ускорения ε внутри цикла установившегося движения. Основным наиболее энергоемким является двигатель внутреннего сгорания.

Динамический анализ рычажного механизма

5.1. Постановка задачи динамического анализа рычажного механизма

Задачами динамического анализа механизма являются:

1) определение реакций в кинематических парах;

2) определение уравновешивающего момента (сопротивления), действующего на кривошипный вал со стороны привода.

При этом известен закон движения кривошипа ω1(φ1) и ε1(φ1).

Указанные задачи решаются методом кинетостатики, основанным на принципе Д’Аламбера. Этот метод предполагает введение в расчет инерционных нагрузок (главных векторов и главных моментов сил инерции), для определения которых требуется знать ускорения центров масс и угловые ускорения звеньев. Поэтому силовому расчету предшествует кинематический анализ механизма по известному уже закону вращения кривошипа (1, 1).

5.13. Анализ построенных годографов, графика и уравновешивающего момента

При выполнении расчетов были определены все векторы реакций в кинематических парах, также определен уравновешивающий момент.

Проанализируем реакции R10, R21, R23.

Реакции R10, R21 распространяются не по всей поверхности вращательных пар О, A , а на углы равные 63º и 60º имеют наибольшее значение в положении 1.

Реакция R23 распространяется на небольшой угол равный 22º и имеют наибольшее значение в положении 1. Участок 1-4 будет наиболее нагруженным, так как реакции на этом участке имеют максимальные значения. При переходе с положения 12 в положение 1 будет наблюдаться удар, так как реакции резко изменяют направление.

Отверстие для подвода масла к шатуну подшипнику следует делать в месте наименьших давлений на шатунную шейку.

Рассмотрим график зависимости R30(SB). При движении поршня от ВМТ к НМТ он прижимается к одной из стенок цилиндра. Реакция будет иметь наибольшее значение в положении 2. При движении поршня из НМТ к ВМТ поршень прижимается к другой стороне цилиндра. Реакция в этом случае имеет максимальное значение в положении 11. Исходя из этого можно сделать вывод, что одна из частей цилиндра будет подвергаться большим нагрузкам чем другая, следовательно по мере износа, цилиндр, будет принимать эллиптическую форму.

5.12 Выводы по разделу

В ходе выполнения раздела были проведены расчеты графическим и аналитическим методами значений всех сил и реакций, действующих на кривошипноползунный механизм. Построены годографы реакций во всех кинематических парах, а также сделан их анализ.

Из анализа выполненного исследования следует:

1. Реакции R10 , R21 имеют максимальные значения в положении 1.

2. Реакция R23 имеет максимальное значение в положении 1.

3. В течение всего цикла установившегося движения уравновешивающий момент имеет постоянную величину MУ =380,3 Нм, совпадающую со значением приведенного момента движущих сил MДП, полученным при исследовании динамики машины (раздел 4).

Заключение

В разделе 4 «Динамический синтез и анализ машинного агрегата» был произведен графический и аналитический расчеты основных кинематических характеристик машинного агрегата: lOA = 0.066м, lAB = 0.3м, lAS2 = 0.09м, m1=19,2 кг, m2=2,4 кг, m3=2,9 кг, IS2 = 0.032 кг/м2. Так как приведенный момент инерции всех вращающихся звеньев IП0<IПI, то на вал кривошипа необходимо установить маховик, момент инерции которого IМ = 5,116 кг∙м2, который предусматривается в виде стального диска диаметром dм= 0,505 м и массой mм=79,36 кг. Были построены графики зависимостей кинематических характеристик от угла кривошипа, а также зависимости переменной составляющей приведенного момента инерции , силовых характеристик, кинетической энергии от угла поворота кривошипа.

В разделе 5 «Динамический анализ рычажного механизма» также были рассчитаны графическим и аналитическим методами кинематические характеристики. Методом кинетостатики были определены все силы, действующие на механизм в том числе и инерционные нагрузки, а также реакции в кинематических парах механизма и построены годографы этих реакций от угла кривошипа. В этом разделе сделан подробный анализ этих годографов. Был определен уравновешивающий момент, который оказался My=380,3Н∙м.

В разделе 6 «Динамический синтез кулачкового механизма» были рассчитаны кинематические характеристики толкателя, выбраны законы движения толкателя, исходя из которых, были определены основные размеры кулачкового механизма: r0=0.0278 м, los=0,1573 м, rp=0,0112 м. Были построены совмещенная диаграмма и профиль кулачка, обеспечивающий движение толкателя по заданному закону движения.