• RU
  • icon На проверке: 13
Меню

Проектирование рычажного механизма поршневого компрессора

  • Добавлен: 27.02.2022
  • Размер: 1 MB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Структурный и кинематический анализ механизма

Силовой анализ механизма

МЕХАНИЗМ КОМПРЕССОР, КРИВОШИП, ШАТУН, ПОЛЗУН (ПОРШЕНЬ), СТРУКТУРА МЕХАНИЗМА, КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕ­МА, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ МЕХАНИЗ­МА, ПЛАН СКОРОСТЕЙ МЕХАНИЗМА, ПЛАН УСКОРЕНИЙ МЕХА­НИЗМА, СИЛОВОЙ РАСЧЕТ, ПЛАН СИЛ ДИАДЫ, РЕАКЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ, УРАВНОВЕШИВАЮЩИЙ МОМЕНТ. 

 

Объект: Поршневой компрессор.

Цель: выполнение структурного, кинематического анализов, силовое исследование поршневого компрессора. 

В данной курсовой работе приведены расчеты, связанные со структурным и кинематическим анализом, силовым исследованием ры­чажного механизма. Определены скорости и ускорения точек механизма, реакции в кинематических парах, уравновешивающий момент на валу кривошипа. 

Состав проекта

icon list2 Силовой анализ механизма.cdw
icon list1 Структурный и кинематический анализ механизма.cdw
icon PZ_list_1.docx
icon PZ.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon list2 Силовой анализ механизма.cdw

list2 Силовой анализ механизма.cdw
- стойка (направляющая).
Силовой анализ механизма
Индикаторная диаграмма
План сил диады (Звенья 4
План положений механизма
План ускорений механизма
План сил диады (звенья 2

icon list1 Структурный и кинематический анализ механизма.cdw

list1 Структурный и кинематический анализ механизма.cdw
- стойка (направляющая).
Кинематические диаграммы для точки B
Структурный и кинематический
План положений механизма
План скоростей механизма
План ускорений механизма

icon PZ_list_1.docx

1Структурный анализ рычажного механизма
Структурной (принципиальной) схемой называется схема с условным обозначением звеньев и кинематических пар без указания размеров звеньев.
Структурный анализ – определение строения механизма т.е. решение из каких простейших групп он состоит и в каком порядке эти группы звеньев присоединяются друг к другу.
По Л.В. Ассуру механизм состоит:
- из первичного механизма состоящего из подвижного звена и стойки с W=1 часто его называют группой начальных звеньев (ГНЗ);
- группы нулевой подвижности с W=0 (группы Ассура).
Структурный анализ предваряет кинематическое и силовое исследование любого механизма и определяет их порядок и способ.
Рисунок 1 – Структурный анализ механизма
Порядок структурного анализа:
Определяем число степеней свободы механизма (плоского) по формуле П.Л. Чебышева
где n – число подвижных звеньев;
p5 – число кинематических пар 5-го класса;
p4 – число кинематических пар 4-го класса;
Назначаем группу начальных звеньев с W равной W механизма;
Отсоединяем группы Ассура (W=0) начиная с наиболее отдаленной от группы начальных звеньев (рисунок 1).
Кинематическое исследование рычажного механизма
1 Построение совмещенных планов положений механизма
Под планом механизма понимается его графическое изображение в выбранном масштабе соответствующее определенному положению начального звена. Под масштабом будем понимать отношение истинной длины звена (м) к отрезку в мм изображающему это звено. Для определения численного значения отрезков звеньев необходимо его истинный размер разделить на выбранный масштаб длины.
За начальное (нулевое) положение механизма удобнее всего принять одно из двух крайних положений от которого начинается рабочий ход (расширение – для ДВС) (сжатие нагнетание – для компрессоров).
Изобразим длину кривошипа на чертеже отрезком мм.
Масштаб планов механизма будет равен:
Тогда отрезки которыми будут изображены звенья 2 и 3 на чертеже будут равны
Изображаем механизм в крайних положениях т.е. таких когда ведомые звенья 3 и 5 могут двигаться только в одном направлении.
С этой целью проводим окружность радиусом АО= 50 мм и намечаем направляющие и ' ' и движения поршней 3 и 5 под углом 1800
Одно крайнее (верхнее) положение получается если из точки О сделать засечку на направляющей звена 3 радиусом (ОА+АС)=50+150=200мм . Другое крайнее (нижнее) положение получается засечкой радиусом
Получаем верхнюю (ВМТ) и нижнюю (НМТ) мертвые точки максимума. Расстояние между ними называется ходом поршня
где – =100 мм- чертежный размер хода.
Делим траекторию точки А на равные части двенадцать частей в сторону вращения кривошипа ОА.
Методом засечек строим все остальные планы положений механизма тонкими линиями.
Рисунок 2- План положений механизма
2 Построение планов скоростей
Определение скоростей точек механизма проводится методом планов скоростей. План скорости представляет собой графическое решение векторных уравнений. Построение начинается из общей точки называемой полюсом плана скоростей. Скорость в полюсе равна нулю.
Определяем скорость точки А начального звена VA мс;
где – частота вращения кривошипа;
Из полюса плана скоростей («1» - номер положения механизма) откладываем отрезок перпендикулярно ОА в направлении вращения звена 1 который представляет в масштабе скорость точки А.
Определяем масштаб плана скоростей
Определяем скорость точки В группы Ассура (звенья 23).
Составляем векторное уравнение
где - скорость точки В;
– относительная скорость точки В во вращательном движении относительно точки А.
В уравнении вектор подчеркнутый двумя линиями известен по величине и по направлению а подчеркнутый одной – известен только по направлению.
Известно что векторное уравнение с двумя переменными решается графически. Решаем приведенное векторное уравнение. Из точки a конца вектора проводим линию вектора перпендикулярно АВ.
Затем через полюс проводим линию действия вектора параллельно направляющей -. Пересечение этих прямых дает точку «b». Отрезок мм представляет собой в масштабе скорость точки В а отрезок мм относительную скорость точки В относительно точки А.
Определим скорость точки С группы Ассура (звенья 4 и 5).
Решаем это уравнение графически. К вектору (точка «a») векторно прибавляем вектор т.е. через точку «a» проводим прямую перпендикулярную АС. Так как сумма векторов и равна вектору то через полюс проводим линию вектора . В пересечении этих прямых получаем точку «c». Отрезок () изображают в масштабе скорость точки С а отрезок – относительную скорость точки С относительно точки А.
Определяем скорости и центров масс звеньев 2 и 4 (точки и ) по теореме подобия.
Теорема подобия гласит: фигура образованная линиями соединяющими соответствующие точки на плане скоростей подобны друг другу. В нашем примере фигуры звеньев 2(АВ) и 4(АС) представляют собой прямые линии. Центры их масс и лежат на этих прямых. Поэтому и точки и на плане скоростей будут находиться на этих прямых а их положение определяется из уравнений подобия точки одного и того же звена и фигура образованная линиями мм:
В частном случае когда центры масс и находятся на середине звеньев АВ и АС то и точки и на плане скоростей находятся на середине отрезков и соответственно.
Соединяя точки и с полюсом получаем отрезки ( ) и ) представляющие в масштабе скорости точек и мс
Рисунок 3- План скоростей механизма
Определяем угловые скорости и с-1 звеньев:
Направления и определяем перенося скорость в точку В плана механизма а скорость в точку С плана механизма и смотрим в каком направлении они вращают звенья 2 и 4 соответственно относительно
Т а б л и ц а 1 - Линейные и угловые скорости механизма
Номер положения механизма
3 Построение планов ускорений
Определение ускорений точек механизма проводится методом планов ускорений которые представляют собой графическое решение векторных уравнений. Построение начинается из общей точки названной полюсом плана ускорений. Ускорение в этой точке равно 0.
Порядок определения ускорений точек звеньев полностью совпадает с таковым при определении скоростей.
Определяем ускорение точки А начального звена.
Ускорение точки А которая совершает вращательное движение с центром в точке О в общем случае равно
где – нормальное ускорение направленное к точке О
– тангенциальное ускорение направленное перпендикулярно кривошипу ОА в сторону углового ускорения .
По заданию на курсовую работу т.е. . Следовательно ускорение будет определяться по формуле:
а численное значение мс-2равно
Определяем масштаб плана ускорений
Определяем ускорения точки В составляя векторное уравнение
где – абсолютное ускорение точки В;
– нормальное ускорение точки во вращательном движении В относительно точки А вектор и направлен от точки В к точке А;
– тангенциальное ускорение точки В во вращательном относительном движении относительно точки А вектор .
Значение определяется по формуле
Решаем векторное уравнение графически в выбранном масштабе .
Для этого из конца вектора (точка «а») проводим отрезок который в принятом масштабе изображает ускорение .
Длина этого отрезка равна
Через полученную точку «n» проводим линию перпендикулярно АВ. Затем через полюс проводим прямую параллельно направляющей - т.е. по направлению ускорения точки В ().
В пересечении этих прямых получим точку «b» – конец вектора ускорения точки В. Отрезок () изображает ускорение точки В () а отрезок () – ускорение . Ускорения равны :
Определим ускорение точки С составляя векторное уравнение
Значение ускорения :
Решаем векторное уравнение графически. Для этого через точку «a» проводим прямую параллельную СА в направлении от точки С к точке А и откладываем на ней отрезок представляющий в масштабе ускорения .
Длина отрезка равна
Через полученную точку проводим линию действия ускорения а через полюс плана ускорений – линию параллельную направляющей . В пересечении этих прямых получаем точку «c».
Значения неизвестных до этого ускорений равны :
Ускорения точек центров масс и определяются по теореме подобия аналогично определению скоростей этих точек.
Соединяем линиями на плане ускорений точки «а» и «b» «a» и «c» и замеряем величины отрезков .
Положение точек на плане ускорений находим из пропорций:
Проводя из полюса отрезок и находим ускорения точек и
Рисунок 4-План ускорений механизма
Определяем угловые ускорения звеньев 2 и 4. Величины угловых ускорений равны:
Т а б л и ц а 2 - Линейные и угловые ускорения
Для определения направлений и необходимо перенести с плана ускорений относительное ускорение в точку В а относительное ускорение в точку С плана механизма. Сопоставляя направления и для звеньев 2 и 4 определяем какой вид движения ускоренное или замедленное совершают эти звенья.
4 Диаграммы движения рабочего органа
Кинематические диаграммы представляют собой графики зависимости пути S(t) скорости V(t) и ускорения a(t) от времени для точек звеньев.
За такую точку принимаем точку В рабочего органа (звено 3). Диаграммы строятся в прямоугольной системе координат. По оси абсцисс откладывают отрезок представляющий собой в масштабе период ведущего звена (время одного оборота) а по оси ординат – отрезки которые в масштабе представляют собой путь скорость и ускорение заданной точки в данный момент времени.
Все три диаграммы располагаются одна под другой и могут быть построены следующими методами:
) графическим методом (используем планы положений и скоростей);
) методом графического дифференцирования.
Строится диаграмма S(t) используя планы положений механизма;
Построение диаграммы пути (t)
а) по оси абсцисс откладываем отрезок выражающий время одного оборота кривошипа. Длину отрезка принимаем 240 мм для получения выразительных графиков.
б) делим этот отрезок на равные части число которых (12) равно числу положений механизма;
в) определяем масштаб по оси t.
г) по оси ординат откладываем отрезки и т.д. равные расстояниям точки B от своего крайнего положения () в масштабе . Т.к. ход точки В на планах положений .
Рисунок 5 - Кинематические диаграммы
Построение диаграммы скорости
Рассмотрим пример построения диаграммы скорости точки В графическим дифференцированием графика пути (t) методом хорд.
а) в точках графика (t) проводим касательные к кривой;
б) откладываем на оси абсцисс диаграммы влево от начала координат произвольной длины отрезок называемый полюсным расстоянием а точка P – полюсом.
Для получения графика приемлемых размеров (максимальная ордината ). Положение полюса P может быть определено если провести прямую линию параллельную самой круто наклоненной касательной так чтобы она пересекала продолжение оси t в точке P и ось ускорений на высоте .
в) из точки P проводим лучи P-1 P-2 и т.д. параллельные хордам до пересечения с осью ординат;
г) от полученных на оси ординат точек проводим прямые параллельные оси абсцисс до пересечения с соответствующими ординатами делим пополам участок;
д) полученные точки и т.д. соединяем плавной кривой которая представляет диаграмму скоростей ;
е) масштаб по оси ординат находится по формуле
где НV – полюсное расстояние (мм).
Вторичное дифференцирование позволяет получить график ускорений .при этом
где Ha – полюсное расстояние(мм).

icon PZ.docx

Курсовая работа: 31 страницы 3 таблицы 11 рисунков 7 источников иллюстративная часть:2 листа формата А1.
МЕХАНИЗМ КОМПРЕССОР КРИВОШИП ШАТУН ПОЛЗУН (ПОРШЕНЬ) СТРУКТУРА МЕХАНИЗМА КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ МЕХАНИЗМА ПЛАН СКОРОСТЕЙ МЕХАНИЗМА ПЛАН УСКОРЕНИЙ МЕХАНИЗМА СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЛАН СИЛ ДИАДЫ РЕАКЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ УРАВНОВЕШИВАЮЩИЙ МОМЕНТ.
Объект: Поршневой компрессор.
Цель: выполнение структурного кинематического анализов силовое исследование поршневого компрессора.
В данной курсовой работе приведены расчеты связанные со структурным и кинематическим анализом силовым исследованием рычажного механизма. Определены скорости и ускорения точек механизма реакции в кинематических парах уравновешивающий момент на валу кривошипа.
Структурный анализ рычажного механизма
Кинематическое исследование рычажного механизма .. ..
1 Построение совмещенных планов положений механизма .
2 Построение планов скоростей
3 Построение планов ускорений 2.4 Диаграммы движения рабочего органа 3 Силовой расчет рычажного механизма . 3.1 Общие сведения 3.2 Индикаторная диаграмма (ИД) . 3.3. Определение реакций в кинематических парах группы Ассура
4. Определение реакций в кинематических парах группы Ассура
5. Силовой расчет группы начальных звеньев (звенья 6 и 1)
Список использованных источников . ..
Структурный анализ рычажного механизма
Структурной (принципиальной) схемой называется схема с условным обозначением звеньев и кинематических пар без указания размеров звеньев.
Структурный анализ – определение строения механизма т.е. решение из каких простейших групп он состоит и в каком порядке эти группы звеньев присоединяются друг к другу.
По Л.В. Ассуру механизм состоит:
- из первичного механизма состоящего из подвижного звена и стойки с W=1 часто его называют группой начальных звеньев (ГНЗ);
- группы нулевой подвижности с W=0 (группы Ассура).
Структурный анализ предваряет кинематическое и силовое исследование любого механизма и определяет их порядок и способ.
Рисунок 1 – Структурный анализ механизма
Порядок структурного анализа:
Определяем число степеней свободы механизма (плоского) по формуле П.Л. Чебышева
где n – число подвижных звеньев;
p5 – число кинематических пар 5-го класса;
p4 – число кинематических пар 4-го класса;
Назначаем группу начальных звеньев с W равной W механизма;
Отсоединяем группы Ассура (W=0) начиная с наиболее отдаленной от группы начальных звеньев (рисунок 1).
Кинематическое исследование рычажного механизма
1 Построение совмещенных планов положений механизма
Под планом механизма понимается его графическое изображение в выбранном масштабе соответствующее определенному положению начального звена. Под масштабом будем понимать отношение истинной длины звена (м) к отрезку в мм изображающему это звено. Для определения численного значения отрезков звеньев необходимо его истинный размер разделить на выбранный масштаб длины.
За начальное (нулевое) положение механизма удобнее всего принять одно из двух крайних положений от которого начинается рабочий ход (расширение – для ДВС) (сжатие нагнетание – для компрессоров).
Изобразим длину кривошипа на чертеже отрезком мм.
Масштаб планов механизма будет равен:
Тогда отрезки которыми будут изображены звенья 2 и 3 на чертеже будут равны
Изображаем механизм в крайних положениях т.е. таких когда ведомые звенья 3 и 5 могут двигаться только в одном направлении.
С этой целью проводим окружность радиусом АО= 50 мм и намечаем направляющие и ' ' и движения поршней 3 и 5 под углом 1800
Одно крайнее (верхнее) положение получается если из точки О сделать засечку на направляющей звена 3 радиусом (ОА+АС)=50+150=200мм . Другое крайнее (нижнее) положение получается засечкой радиусом
Получаем верхнюю (ВМТ) и нижнюю (НМТ) мертвые точки максимума. Расстояние между ними называется ходом поршня
где – =100 мм- чертежный размер хода.
Делим траекторию точки А на равные части двенадцать частей в сторону вращения кривошипа ОА.
Методом засечек строим все остальные планы положений механизма тонкими линиями.
Рисунок 2- План положений механизма
2 Построение планов скоростей
Определение скоростей точек механизма проводится методом планов скоростей. План скорости представляет собой графическое решение векторных уравнений. Построение начинается из общей точки называемой полюсом плана скоростей. Скорость в полюсе равна нулю.
Определяем скорость точки А начального звена VA мс;
где – частота вращения кривошипа;
Из полюса плана скоростей («1» - номер положения механизма) откладываем отрезок перпендикулярно ОА в направлении вращения звена 1 который представляет в масштабе скорость точки А.
Определяем масштаб плана скоростей
Определяем скорость точки В группы Ассура (звенья 23).
Составляем векторное уравнение
где - скорость точки В;
– относительная скорость точки В во вращательном движении относительно точки А.
В уравнении вектор подчеркнутый двумя линиями известен по величине и по направлению а подчеркнутый одной – известен только по направлению.
Известно что векторное уравнение с двумя переменными решается графически. Решаем приведенное векторное уравнение. Из точки a конца вектора проводим линию вектора перпендикулярно АВ.
Затем через полюс проводим линию действия вектора параллельно направляющей -. Пересечение этих прямых дает точку «b». Отрезок мм представляет собой в масштабе скорость точки В а отрезок мм относительную скорость точки В относительно точки А.
Определим скорость точки С группы Ассура (звенья 4 и 5).
Решаем это уравнение графически. К вектору (точка «a») векторно прибавляем вектор т.е. через точку «a» проводим прямую перпендикулярную АС. Так как сумма векторов и равна вектору то через полюс проводим линию вектора . В пересечении этих прямых получаем точку «c». Отрезок () изображают в масштабе скорость точки С а отрезок – относительную скорость точки С относительно точки А.
Определяем скорости и центров масс звеньев 2 и 4 (точки и ) по теореме подобия.
Теорема подобия гласит: фигура образованная линиями соединяющими соответствующие точки на плане скоростей подобны друг другу. В нашем примере фигуры звеньев 2(АВ) и 4(АС) представляют собой прямые линии. Центры их масс и лежат на этих прямых. Поэтому и точки и на плане скоростей будут находиться на этих прямых а их положение определяется из уравнений подобия точки одного и того же звена и фигура образованная линиями мм:
В частном случае когда центры масс и находятся на середине звеньев АВ и АС то и точки и на плане скоростей находятся на середине отрезков и соответственно.
Соединяя точки и с полюсом получаем отрезки ( ) и ) представляющие в масштабе скорости точек и мс
Рисунок 3- План скоростей механизма
Определяем угловые скорости и с-1 звеньев:
Направления и определяем перенося скорость в точку В плана механизма а скорость в точку С плана механизма и смотрим в каком направлении они вращают звенья 2 и 4 соответственно относительно
Т а б л и ц а 1 - Линейные и угловые скорости механизма
Номер положения механизма
3 Построение планов ускорений
Определение ускорений точек механизма проводится методом планов ускорений которые представляют собой графическое решение векторных уравнений. Построение начинается из общей точки названной полюсом плана ускорений. Ускорение в этой точке равно 0.
Порядок определения ускорений точек звеньев полностью совпадает с таковым при определении скоростей.
Определяем ускорение точки А начального звена.
Ускорение точки А которая совершает вращательное движение с центром в точке О в общем случае равно
где – нормальное ускорение направленное к точке О
– тангенциальное ускорение направленное перпендикулярно кривошипу ОА в сторону углового ускорения .
По заданию на курсовую работу т.е. . Следовательно ускорение будет определяться по формуле:
а численное значение мс-2равно
Определяем масштаб плана ускорений
Определяем ускорения точки В составляя векторное уравнение
где – абсолютное ускорение точки В;
– нормальное ускорение точки во вращательном движении В относительно точки А вектор и направлен от точки В к точке А;
– тангенциальное ускорение точки В во вращательном относительном движении относительно точки А вектор .
Значение определяется по формуле
Решаем векторное уравнение графически в выбранном масштабе .
Для этого из конца вектора (точка «а») проводим отрезок который в принятом масштабе изображает ускорение .
Длина этого отрезка равна
Через полученную точку «n» проводим линию перпендикулярно АВ. Затем через полюс проводим прямую параллельно направляющей - т.е. по направлению ускорения точки В ().
В пересечении этих прямых получим точку «b» – конец вектора ускорения точки В. Отрезок () изображает ускорение точки В () а отрезок () – ускорение . Ускорения равны :
Определим ускорение точки С составляя векторное уравнение
Значение ускорения :
Решаем векторное уравнение графически. Для этого через точку «a» проводим прямую параллельную СА в направлении от точки С к точке А и откладываем на ней отрезок представляющий в масштабе ускорения .
Длина отрезка равна
Через полученную точку проводим линию действия ускорения а через полюс плана ускорений – линию параллельную направляющей . В пересечении этих прямых получаем точку «c».
Значения неизвестных до этого ускорений равны :
Ускорения точек центров масс и определяются по теореме подобия аналогично определению скоростей этих точек.
Соединяем линиями на плане ускорений точки «а» и «b» «a» и «c» и замеряем величины отрезков .
Положение точек на плане ускорений находим из пропорций:
Проводя из полюса отрезок и находим ускорения точек и
Рисунок 4-План ускорений механизма
Определяем угловые ускорения звеньев 2 и 4. Величины угловых ускорений равны:
Т а б л и ц а 2 - Линейные и угловые ускорения
Для определения направлений и необходимо перенести с плана ускорений относительное ускорение в точку В а относительное ускорение в точку С плана механизма. Сопоставляя направления и для звеньев 2 и 4 определяем какой вид движения ускоренное или замедленное совершают эти звенья.
4 Диаграммы движения рабочего органа
Кинематические диаграммы представляют собой графики зависимости пути S(t) скорости V(t) и ускорения a(t) от времени для точек звеньев.
За такую точку принимаем точку В рабочего органа (звено 3). Диаграммы строятся в прямоугольной системе координат. По оси абсцисс откладывают отрезок представляющий собой в масштабе период ведущего звена (время одного оборота) а по оси ординат – отрезки которые в масштабе представляют собой путь скорость и ускорение заданной точки в данный момент времени.
Все три диаграммы располагаются одна под другой и могут быть построены следующими методами:
) графическим методом (используем планы положений и скоростей);
) методом графического дифференцирования.
Строится диаграмма S(t) используя планы положений механизма;
Построение диаграммы пути (t)
а) по оси абсцисс откладываем отрезок выражающий время одного оборота кривошипа. Длину отрезка принимаем 240 мм для получения выразительных графиков.
б) делим этот отрезок на равные части число которых (12) равно числу положений механизма;
в) определяем масштаб по оси t.
г) по оси ординат откладываем отрезки и т.д. равные расстояниям точки B от своего крайнего положения () в масштабе . Т.к. ход точки В на планах положений .
Рисунок 5 - Кинематические диаграммы
Построение диаграммы скорости
Рассмотрим пример построения диаграммы скорости точки В графическим дифференцированием графика пути (t) методом хорд.
а) в точках графика (t) проводим касательные к кривой;
б) откладываем на оси абсцисс диаграммы влево от начала координат произвольной длины отрезок называемый полюсным расстоянием а точка P – полюсом.
Для получения графика приемлемых размеров (максимальная ордината ). Положение полюса P может быть определено если провести прямую линию параллельную самой круто наклоненной касательной так чтобы она пересекала продолжение оси t в точке P и ось ускорений на высоте .
в) из точки P проводим лучи P-1 P-2 и т.д. параллельные хордам до пересечения с осью ординат;
г) от полученных на оси ординат точек проводим прямые параллельные оси абсцисс до пересечения с соответствующими ординатами делим пополам участок;
д) полученные точки и т.д. соединяем плавной кривой которая представляет диаграмму скоростей ;
е) масштаб по оси ординат находится по формуле
где НV – полюсное расстояние (мм).
Вторичное дифференцирование позволяет получить график ускорений .при этом
где Ha – полюсное расстояние(мм).
Силовой расчет рычажного механизма
Цели силового расчета:
)определение реакций в кинематических парах;
)определение уравновешивающей силы (момента) приложенной к начальному звену механизма
Знание величин реакций позволяет:
а) проводить расчеты звеньев и элементов кинематических пар на прочность жесткость износоустойчивость и виброустойчивость;
б) определять тип и размеры подшипников качения;
в) рассчитать КПД механизма и т.д.
Знание уравновешивающих сил позволяет определить требуемую для работы механизма мощность.
Силовой расчет производится с учетом ускоренного движения методом кинетостатики. Метод основан на применении принципа Даламбера при котором после добавления к внешним силам сил инерции механизм условно считается неподвижным и для определения неизвестных сил применяют уравнения статики.
Порядок силового расчета:
)разбиваем механизм на структурные группы (группы Ассура) с W=0 и первичный механизм (группа начальных звеньев) с W=1;
)проводим силовой расчет групп Ассура начиная с группы наиболее удаленной от первичного механизма;
)расчет заканчиваем первичным механизмом.
2 Индикаторная диаграмма (ИД)
Индикаторная диаграмма показывает изменение давления на поршень и для любого исследуемого положения по заданному диаметру поршня позволяет определить силы действующие на него.
Откладываем по оси S ИД отрезок H=150мм представляющий в масштабе ход поршня S а по оси P – отрезок который представляет в масштабе максимальное давление на поршень. Эти отрезки делим на равные участки в соответствии с заданием и расчерчиваем тонкими линиями сетку.
На сетку наносим базовые точки a b c d ИД и одну-две промежуточные точки на линии bc. По этим точкам проводим линии фаз ИД.
Масштабы индикаторной диаграммы равны :
где S – реальный ход поршня (находится по результатам кинематического исследования на 1-м листе курсовой работы).
Рисунок 6-Индикаторная диаграмма ДВС
Определяем фазы индикаторной диаграммы для каждого цилиндра (звенья 3 и 5) и отмечаем точки на оси S соответствующие исследуемому положению механизма. Расстояния и этих точек мм при разных в общем случае масштабе планов положений и масштабе на ИД находятся легко используя планы положения 1-го листа.
Здесь и – расстояния поршней 3 и 5 от НМТ. Давления соответствующие данным положениям поршней теперь будут если замерить ординаты и ИД которые соответствуют фазам расширения (поршень 3) и расширения (поршень 5) соответственно :
Силы действующие на поршни равны Н:
где ; – площади поршней.
Найденные силы и прикладываются к поршням в направлениях соответствующих фазам их движения.
3. Определение реакций в кинематических парах группы
Ассура (звенья 4 и 5)
Вычерчиваем группу Ассура в масштабе и прикладываем к звеньям силы.
) силы тяжести и (в точках тяжести и соответственно);
) силу давления на поршень (по скорости );
Силы инерции направлены противоположно ускорениям и .
)момент пар сил инерции
(направлен противоположен ускорению );
)реакции в кинематических парах (неизвестные)
Реакцию раскладываем в точке А на составляющие: тангенциальную звену 4 и нормальную звену 4.
Рисунок 7 - Диада (Звенья 45)
Составляем уравнения моментов сил действующих на звено 4 относительно точки С:
Определим реакции и .
Составляем векторное уравнение равновесия сил действующих на группу Ассура (звенья 4 и 5):
Решаем данное уравнение построением плана сил в масштабе
Отрезки выражающие в масштабе известные значения сил равны мм:
Рисунок 8- План сил диады
Построение начинаем из полюса плана сил последовательно откладывая векторы сил друг за другом. Стрелки на замыкающих векторах и проставляются в соответствии с векторным уравнением.
Величины реакций равны:
4 Определение реакций в кинематических парах группы
Ассура(звенья 2 и 3)
Вычерчиваем в масштабе группу Ассура (звенья 2 и 3) и прикладываем к звеньям все действующие известные внешние силы силы инерции и неизвестные реакции:
)силы тяжести: (в точке ) (в точке В);
)силу давления на поршень (направлено против скорости );
направлены противоположно ускорениям и
направлен противоположно угловому ускорению ;
)реакции в кинематических парах (неизвестные);
Рисунок 9- Диада (Звенья 23)
Определяем реакцию .
Раскладываем реакцию неизвестную по величине и направлению на составляющие: нормальную (параллельную по звену 2) и тангенциальную (направленную перпендикулярно звену 2 предварительно в любую сторону). Определим тангенциальную составляющую составляя уравнение равновесия для моментов сил действующих на звено 2 относительно точки B:
Определяем реакции и .
Составляем векторное уравнение равновесия сил действующих на группу Ассура (звенья 23):
В уравнении силы известные и по величине и по направлению подчеркнуты двумя линиями а известные только по направлению – одной.
Решаем данное уравнение графическим способом (строим план сил) в масштабе сил .
Рисунок 10- План сил диады (звенья 23)
Отрезки выражающие в масштабе известные значения сил определяются по зависимостям мм:
Замкнув план сил и проставив стрелками направления неизвестных сил и определяем их значения Н:
5 Силовой расчет группы начальных звеньев (звенья 6 и 1)
Изображаем группу начальных звеньев в масштабе и прикладываем силы.
)реакции и которые известны из предыдущих расчетов и становятся по отношению к звену 1 внешними силами;
)уравновешивающий момент неизвестный и по величине и по направлению;
)реакцию со стороны неподвижного звена 6 на звено 1 неизвестную по величине и направлению.
Рисунок 11- План сил группы начальных механизмов
Составляем векторное уравнение сил действующих на звено 1:
Решая уравнение графически в масштабе находим:
Определяем величину и направление уравновешивающего момента
Составляем уравнение моментов сил действующих на звено 1 относительно точки О.
оказался направлен в сторону вращения кривошипа.
Мгновенная потребная мощность для исследуемого положения
где с-1- угловая скорость кривошипа
Т а б л и ц а 3 – Результаты силового исследования компрессора
В работе было проведено исследование рычажного механизма двигателя внутреннего сгорания. В ходе проведения кинематического анализа были получены следующие значения: скорости точек механизма:
VA =1256 мсVB =44 мс VC =1175 мс скорости центров шатунов:
VS4 =1142 мс мс угловые скорости шатунов: =49-1 =37 с-1 ускорения точек механизма 21034 мс2 =1450 мс2 мс2 .
Силовое исследование механизма ДВС дало следующие результаты: значения моментов пар сил инерции=1507 реакции в кинематических парах: =34535 Н = Н уравновешивающий момент мгновенная потребная мощность для исследуемого положения . Полученные данные можно использовать для дальнейшего исследования и анализа механизма.
Список использованных источников
СТП 4.2.6 – 2004 Курсовое проектирование. Общие требования. Краснодар КубГТУ. – 12 с.
МР КубГТУ 4.4.3 – 2004 СМК. Учебно-методическая деятельность. Выпускные квалификационные работы Краснодар КубГТУ.
Теория механизмов и механика машин К.В. Фролов С.А. Попов А.К. Мусатов и др. – М.: Высш. шк. 1998.- 496 с.
Механика машин И.И. Вульфсон М.Л. Ерихов М.З. Коловский и др. – М.: Высш. шк. 1996. – 511 с.
Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин.- М.: Высш. шк. 1986.
Курсовое проектирование по теории механизмов и машин А.С. Кореняко Л.И. Кремштейн С.Д. Петровский и др. – Киев: Вища школа 1970. -332 с .
Теория механизмов и машин. Проектирование Под ред. О.И. Кульбачного. - М.: Высш. шк. 1970.- 288 с.
up Наверх