Кинематическая схема кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания

rress-4.cdw

Кинематическое исследование
эпициклического зубчатого

rress-3.cdw

Диаграммы работ сил сопротивлений и
Диаграмма энергомасс
Динамический расчет
Диаграмма приведенных моментов сил
Диаграмма избыточной работы
Диаграмма приведенного момента инерции
Конструкция маховика
Диаграмма угловой скорости

3-rress.cdw

Диаграммы работ сил сопротивлений и
Динамический расчет
Диаграмма приведенного момента инерции
Диаграмма приведенных моментов сил
Диаграмма избыточной работы
Конструкция маховика

rsryisrrryer-ryerrrsrsr-rrsrerrs.doc

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кинематическая схема кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания
Пояснительная записка
Курсовой проект выполняется в учебных целях по заданию кафедры «Механика» от «_15_» октября 2018 г. В курсовом проекте проводится кинематический кинетостатический анализ кривошипно-ползунного механизма поршневого компрессора и синтез зубчатого механизма.
Целью структурного анализа является изучение строения механизма определение его степеней свободы и класса.
- схема на курсовой проект.
Степень подвижности механизма
Степень подвижности механизма находим по формуле Чебышева
где – число подвижных звеньев ;
- число пар пятого класса ;
- число пар четвертого класса .
Формула строения механизма
Данный кривошипно-ползунный механизм является механизмом 2 класса по наивысшему классу группы Ассура.
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Целью кинематического анализа является определение перемещений скоростей и ускорений характерных точек механизма.
Определение положений звеньев механизма
Определение масштабного коэффициента плана положений
Исходные данные: обмин
Проводим траекторию точки В – окружность с центром в точке А и радиусом AB = 85 мм. Разбиваем окружность на 12 равных частей и далее через каждую точку В0 ..В11 проводим отрезки ВС длиной СB = 285 мм до пересечения с траекторией движения ползуна (точки С).
Измеряем каждое перемещение ползуна от нулевой точки до n-ой полученные результаты заносим в таблицу 2.1
Таблица 2.1 – Перемещение ползуна
Определение скоростей звеньев механизма
Скорость точки B определяем по формуле
где - угловая скорость кривошипа радс;
- длина кривошипа м.
Угловую скорость кривошипа определяем по формуле
где n - число оборотов кривошипа n = 3800 обмин.
План скоростей (рабочий ход)
План скоростей построен по векторным равенствам:
Масштабный коэффициент плана скоростей:
Определим истинные величины скоростей умножив на масштабный коэффициент их значения на плане:
План скоростей (холостой ход)
Определение ускорений звеньев механизма
План ускорений (рабочий ход 2 положение)
Ускорение точки «В» лежащей на кривошипе представляет собой сумму:
Масштабный коэффициент плана ускорений равен:
- угловая скорость звена 3. (25)
Определим истинные величины ускорений умножив на масштабный коэффициент их значения на плане:
План ускорений (холостой ход 7 положение)
- угловая скорость звена 3.
КИНЕТОСТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА
РАБОЧИЙ ХОД (ПОЛОЖЕНИЕ 2)
Определение реакций в кинематических парах группы 3 – 4.
Рассматриваем равновесие группы:
где G3- сила тяжести шатуна; (31)
G4- сила тяжести ползуна; (32)
; - сила инерции ползуна. (33)
; - сила инерции шатуна. (34)
Кроме силы на шатун действует момент сил инерции
- величина силы сопротивления на рабочем ходу
Р23 - реакция кривошипа на ползун. Предполагаемое направление реакции разложено на нормальную и тангенциальную составляющие. Тангенциальная составляющая Р23 определяется из суммы моментов сил действующих на шатун относительно точки С.
Определяем масштаб для построения:
В результате построения плана сил получил реакции:
Для второго положения определим уравновешивающий момент методом «рычага Жуковского»
Определение реакций в кинематических парах исходного механизма.
Рассмотрим равновесие:
Р32 – реакция ползуна на кривошип. По величине равна Р23 и противоположена по направлению.
G2 – сила тяжести кривошипного колеса;
Р12 – реакция подшипника на вал колеса.
Рур – уравновешивающая сила – реакция зуба отброшенной шестерни с числом зубьев Z1.
Уравновешивающий момент можно определить по уравновешивающей силе.
Реакция определяется из плана сил:
ХОЛОСТОЙ ХОД (7 ПОЛОЖЕНИЕ)
где G3- сила тяжести шатуна;
G4- сила тяжести ползуна;
; - сила инерции ползуна.
; - сила инерции шатуна.
- величина силы сопротивления на холостом ходу
Для седьмого положения определим уравновешивающий момент методом «рычага Жуковского»
ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
Основной задачей динамики является исследование установившегося неравновесного движения машины.
Таблица зависимости приведенного момента инерции механизма от угла поворота входного звена:
где момент инерции 2-го звена;
приведенный момент инерции.
Таблица зависимости приведенных моментов сил сопротивления от угла поворота входного звена:
; где - момент сил сопротивления.
Таблица зависимости работ сил сопротивления и избыточной работы от угла поворота входного звена:
где кинетическая энергия момент инерции маховика
- минимальный и максимальный углы наклона касательных.
где коэффициент неравномерности хода;
масштабный коэффициент инерции.
По полученным данным найдем основные геометрические размеры маховика.
внутренний диаметр обода
Наружный диаметр обода:
Внутренний диаметр:
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМА.
Дано: Z1=24 Z2=? Z3=35 Z4=41 Z5=? Z6=22 Z7=22 Z8=18
Выделим на кинематической схеме 2 контура: в 1 контур входят колёса № 1234 и водило Н; во 2 контур входят колёса № 5678
Чтобы определить неизвестное значение зубьев колес составим условие соосности для каждого контура.
Примем модуль: m=2 мм. Тогда
контур: Z1+ Z2 = Z3 + Z4
контур: Z5=Z8+2Z7+2Z6
Найдём неизвестные числа зубьев:
Определим радиусы колёс.
r1=48 мм; r2=104 мм; r3=70 мм; r4=82 мм; r5=212 мм; r6=44 мм; r7=44 мм; r8=36 мм.
Для построения картины скоростей замкнутого дифференциального редуктора рассмотрим замыкающую ступень колеса 8 7 6 5.
Выберем произвольно вектор скорости колеса №8 в полюсе p.
контур: дифференциальная ступень
контур: поступательная ступень
Дополнительные условия:
Разделим на получим:
В ходе выполнения курсового проекта мною был проведен кинематический анализ механизма двигателя внутреннего сгорания и определены линейные и угловые перемещения скорости и ускорения характерных точек механизма.
В результате кинетостатического анализа были получены значения реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы для 2 и 7 положений механизма.
В результате динамического анализа был определен момент инерции маховика равный 076 кгм2 и спроектирован маховик обеспечивающий заданный коэффициент неравномерности вращения кривошипа. Был определен закон изменения угловой скорости звена приведения (кривошипа).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Артоболевский И. И. Теория механизмов - М.:Наука1965 – 520 с.
Динамика рычажных механизмов.Ч.1. Кинематический расчет механизмов: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 40 с.
Динамика рычажных механизмов. Ч.2. Кинетостатика: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 24 с.
Динамика рычажных механизмов. Ч.3. Примеры кинетостатического расчета: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 44 с.
Динамика рычажных механизмов. Ч.4.Примеры расчета: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 56 с.
Корчагин П.А. Теория механизмов и машин: Конспект лекций – Омск: СибАДИ 1997 г 20 с.
Таблица зависимости работ сил сопротивления и избыточной работы от угла поворота входного звена:
где работа сил сопротивления;
работа движущих сил;
средняя угловая скорость.
масштабный коэффициент энергии
масштабный коэффициент работы.

rress-3 (1).cdw

Диаграммы работ сил сопротивлений и
Диаграмма энергомасс
Динамический расчет
Диаграмма приведенных моментов сил
Диаграмма избыточной работы
Диаграмма приведенного момента инерции
Конструкция маховика
Диаграмма угловой скорости

2-rrsrerrs.docx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кинематическая схема кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания
Пояснительная записка
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ 5
Степень подвижности механизма 5
Формула строения механизма 5
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА .. 6
Определение положений звеньев механизма .. 6
Определение скоростей звеньев механизма 6
Определение ускорений звеньев механизма 11
КИНЕТОСТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА 13
Определение реакций в кинематических парах группы 3 -4 для рабочего хода 13
Определение реакций в кинематических парах группы 1 -2 для рабочего хода 14
Определение реакций в кинематических парах группы 3 -4 для холостого хода 15
Определение реакций в кинематических парах группы для холостого хода 1 -2 17
ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА . 18
Расчет маховика . 22
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМА .. 23
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ . 26
Курсовой проект выполняется в учебных целях по заданию кафедры «Механика» от «_15_» октября 2017 г. В курсовом проекте проводится кинематический кинетостатический анализ кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания и синтез зубчатого механизма.
Число оборотов кривошипа
За начало рабочего хода принимается крайнее правое положение ползуна.
Координаты центров масс звеньев: Центр масс звена 2 находится в точке А центр масс звена 3 расположен посередине звена
Моменты инерции звеньев определяются по формуле
Целью структурного анализа является изучение строения механизма определение его степеней свободы и класса.
- схема на курсовой проект.
Степень подвижности механизма
Степень подвижности механизма находим по формуле Чебышева
где – число подвижных звеньев ;
- число пар пятого класса ;
- число пар четвертого класса .
Формула строения механизма
Данный кривошипно-ползунный механизм является механизмом 2 класса по наивысшему классу группы Ассура.
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Целью кинематического анализа является определение перемещений скоростей и ускорений характерных точек механизма.
Определение положений звеньев механизма
Определение масштабного коэффициента плана положений
Исходные данные: обмин
Проводим траекторию точки В – окружность с центром в точке А и радиусом AB = 80 мм. Разбиваем окружность на 12 равных частей и далее через каждую точку В0 ..В11 проводим отрезки ВС длиной СB = 270 мм до пересечения с траекторией движения ползуна (точки С).
Измеряем каждое перемещение ползуна от нулевой точки до n-ой полученные результаты заносим в таблицу 2.1
Таблица 2.1 – Перемещение ползуна
Определение скоростей звеньев механизма
Скорость точки B определяем по формуле
где - угловая скорость кривошипа радс;
- длина кривошипа м.
Угловую скорость кривошипа определяем по формуле
где n - число оборотов кривошипа n = 3700 обмин.
План скоростей (рабочий ход)
План скоростей построен по векторным равенствам:
Масштабный коэффициент плана скоростей:
Определим истинные величины скоростей умножив на масштабный коэффициент их значения на плане:
План скоростей (холостой ход)
Определение ускорений звеньев механизма
План ускорений (рабочий ход 2 положение)
Ускорение точки «В» лежащей на кривошипе представляет собой сумму:
Масштабный коэффициент плана ускорений равен:
- угловая скорость звена 3. (25)
Определим истинные величины ускорений умножив на масштабный коэффициент их значения на плане:
План ускорений (холостой ход 7 положение)
- угловая скорость звена 3.
КИНЕТОСТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА
РАБОЧИЙ ХОД (ПОЛОЖЕНИЕ 2)
Определение реакций в кинематических парах группы 3 – 4.
Рассматриваем равновесие группы:
где G3- сила тяжести шатуна; (31)
G4- сила тяжести ползуна; (32)
; - сила инерции ползуна. (33)
; - сила инерции шатуна. (34)
Кроме силы на шатун действует момент сил инерции
- величина силы сопротивления на рабочем ходу
Р23 - реакция кривошипа на ползун. Предполагаемое направление реакции разложено на нормальную и тангенциальную составляющие. Тангенциальная составляющая Р23 определяется из суммы моментов сил действующих на шатун относительно точки С.
Определяем масштаб для построения:
В результате построения плана сил получил реакции:
Определение реакций в кинематических парах исходного механизма.
Рассмотрим равновесие:
Р32 – реакция ползуна на кривошип. По величине равна Р23 и противоположена по направлению.
G2 – сила тяжести кривошипного колеса;
Р12 – реакция подшипника на вал колеса.
Рур – уравновешивающая сила – реакция зуба отброшенной шестерни с числом зубьев Z1.
Уравновешивающий момент можно определить по уравновешивающей силе.
Реакция определяется из плана сил:
ХОЛОСТОЙ ХОД (7 ПОЛОЖЕНИЕ)
где G3- сила тяжести шатуна;
G4- сила тяжести ползуна;
; - сила инерции ползуна.
; - сила инерции шатуна.
- величина силы сопротивления на холостом ходу
ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
Основной задачей динамики является исследование установившегося неравновесного движения машины.
Таблица зависимости приведенного момента инерции механизма от угла поворота входного звена:
где момент инерции 2-го звена;
приведенный момент инерции.
Таблица зависимости приведенных моментов сил сопротивления от угла поворота входного звена:
где Мд – момент движущий
; где - момент сил сопротивления.
где кинетическая энергия момент инерции маховика
где ρ- массовая плотность материала маховика. Обычно отливается из серого чугунас ρ=7100 кгм3
В ходе выполнения курсового проекта мною был проведен кинематический анализ механизма двигателя внутреннего сгорания и определены линейные и угловые перемещения скорости и ускорения характерных точек механизма.
В результате кинетостатического анализа были получены значения реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы для 2 и 7
положений механизма.
В результате динамического анализа был определен момент инерции маховика равный 293 кгм2 и спроектирован маховик обеспечивающий заданный коэффициент неравномерности вращения кривошипа. Был определен закон изменения угловой скорости звена приведения (кривошипа).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Артоболевский И. И. Теория механизмов - М.:Наука1965 – 520 с.
Динамика рычажных механизмов.Ч.1. Кинематический расчет механизмов: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 40 с.
Динамика рычажных механизмов. Ч.2. Кинетостатика: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 24 с.
Динамика рычажных механизмов. Ч.3. Примеры кинетостатического расчета: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 44 с.
Динамика рычажных механизмов. Ч.4.Примеры расчета: Методические указания Сост.:Л.Е. Белов Л.С. Столярова – Омск: СибАДИ 1996 г. 56 с.
Корчагин П.А. Теория механизмов и машин: Конспект лекций – Омск: СибАДИ 1997 г 20 с.
где работа сил сопротивления;
работа движущих сил;
средняя угловая скорость.
масштабный коэффициент энергии
масштабный коэффициент работы.