Материал: Кинематический расчет рычажных механизмов

Кинематический расчет рычажных механизмов

Костанайский социально-технический университет

имени академика З. Алдамжар

Технический факультет

Кафедра Транспорт и технологии

Курсовая работа

Кинематический расчет рычажных механизмов

Выполнил:

Сизоненко Александр Юрьевич

курса специальности

ТТТиТ заочной формы обучения

Научный руководитель

Сатыбалдин Т.Т.

ст. преподаватель кафедры "ТиТ"

Костанай

Содержание

Введение

. Кинематический анализ механизма

1.1 Определение положений звеньев механизма и траекторий движения его точек

1.2 Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма графо-аналитическим методом

.3 Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма графо-аналитическим методом

.4 Исследование механизма методом построения кинематических диаграмм

.5 Построение графика давления

. Кинетостатический анализ механизма

.1 Определение силовых факторов, действующих на звенья механизма

.2 Силовой расчет структурной группы Асcура 2-3

2.3 Силовой расчёт ведущего звена

2.4 Определение уравновешивающей силы по методу Н.Е. Жуковского

. Приведение сил и масс в механизме

.1 Определение приведенного момента сил

.2 Определение приведенного момента инерции и приведенной массы

. Проектирование планетарной зубчатой передачи

4.1 Подбор чисел зубьев планетарного редуктора

4.2 Проверка условий соосности, соседства и сборки

.3 Определение радиусов колёс

.4 Построение картины линейных скоростей

.5 Построение картины угловых скоростей

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Курс "Теория механизмов и машин" рассматривает общие методы исследования и проектирования механизмов и машин, входит в общетехнический цикл дисциплин, формирующих знания студентов по конструированию, изготовлению и эксплуатации машин.

Целью курсовой работы является развитие навыков самостоятельной творческой работы, так как это прививает им навыки научно-исследовательской работы, рационализации, изобретательства, пользования справочной литературой, таблицами и диаграммами.

Задачами выполнения курсовой работы является изучение основных методов синтеза механизмов, которые дают возможность конструктору не только находить параметры механизмов по заданным кинематическим и динамическим свойствам, но и определять их оптимальные сочетания с учетом многих дополнительных условий.

Курсовая работа по дисциплине "Теория механизмов и машин" является важной самостоятельной работой, базирующейся на механико-математической подготовке.

1. Кинематический анализ механизма

Провести кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма 1-2-3 (в соответствии с рисунком 1) по следующим исходным данным:

ход ползуна S=0,15м;

максимальный угол давления γ=120;

- угловая скорость кривошипа, ε1=150с-2

частота вращения карданного вала (и шестерни) nр=250 об/мин;

передаточное отношение между кривошипом и карданным валом U=9,6

диаметр поршня d=0,11 м;

угол определяющий, положение кривошипа j1=1800 и j1=2100.

Рисунок 1. Самоходное шасси с двухтактным двигателем внутреннего сгорания.

.1 Определение положений звеньев механизма и траекторий движения его точек

Для построения планов положений механизма необходимо определить длины всех его звеньев.

Ход ползуна (в соответствии с рисунком 2) определяется по формуле[1]:

S=2lАВ→lАВ=, (1.1)

где lАВ - длина звена АВ, м.

АВ==0,075 м (1.2)

Рисунок 2. Схема механизма.

Рассмотрим ∆АС3В3 - прямоугольный. В нём угол АС3В3=γ является максимальным углом давления. Из данного треугольника определяем:

=l= (1.3)==0,36 м

Для построения планов положений механизма выбираем масштабный коэффициент:

μl= (1.4)

μl==0,00375 м/мм

В знаменателе величина АВ выбирается произвольно. Согласно выбранному масштабному коэффициенту длина звена ВС будет равна:

ВС==96 мм

Положение кривошипа определяет угол φ1. Рассмотрим 12 положений кривошипа АВ, в зависимости от этого угла 0≤φ≤3600, получим положение выходного звена 3 (в соответствии с рисунком 3).

Рисунок 3. Планы положений механизма.

.2 Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма графо-аналитическим методом

Определяем угловую скорость звена АВ:

, (1.5)

где п1 - частота вращения кривошипа АВ, об/мин:

n1=np·U, (1.6)

где U - передаточное отношение между кривошипом и карданным валом.

Скорость точки В определяем по формуле:

 (1.7)

кинематический звено зубчатый рычажный

Скорость точки А направлена в сторону угловой скорости и перпендикулярна кривошипу АВ. Выбираем масштабный коэффициент для построения плана скоростей:

 (1.8)

Планы скоростей строятся для двух положений, определяемых углом j1=1800 - шестое положение и j1=2100 - седьмое положений (в соответствии с рисунком 4).

Рисунок 4. Планы скоростей.

Проводим отрезок pvв=50 мм (выбирается произвольно, предпочтительнее взять 100 мм) перпендикулярно АВ. Вектор  изображает скорость точки В (рисунок 5).

Для получения скорости точки С используем формулу для плоского движения шатуна ВС:

 (1.9)

Данное векторное уравнение решается графически построением плана скоростей. Направление скорости , а скорости точки В - параллельно горизонтальной направляющей.

Строим векторный треугольник pvbс (рисунок 5).

Из pv проводим вертикальную прямую, а из точки b прямую, перпендикулярную звену СВ, на пересечении двух прямых получаем точку с.

Скорости центров тяжести звеньев определяем из теоремы подобия плана скоростей плану положений механизма:

Из планов скоростей определяем:

для 6-ого положения:

для 7-ого положения:

Угловая скорость шатуна ВС определяется по формуле:

 (1.10)

для 6-ого положения:

для 7-ого положения:

Результаты расчета сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Кинематические параметры

.3 Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма графо-аналитическим методом

Определяем ускорение точки В:

, (1.11)

где a - нормальное ускорение, м/с2, направлено параллельно звену ВА от точки В к А:

 (1.12)

 - касательное ускорение, м/с², направлено в сторону углового ускорения и перпендикулярно звену ВА:

 (1.13)

Выбираем масштабный коэффициент для построения плана ускорения:

 (1.14)

Отрезок Рαп1 выбирается произвольно, предпочтительнее взять 100 мм.

Отрезок

Планы ускорений строятся для двух положений, определяемых углом j1=1800 - шестое положение и j1=2100 - седьмое положений (в соответствии с рисунком 5).

Рисунок 5. Планы ускорений.

Из точки Рα проводим прямую Рαп1=60 мм и параллельную звену АВ, из-за того, что отрезок п1 в очень мал, точка п1 и в находятся в одном месте.

Для определения ускорения точки С записываем векторное уравнение:

 (1.15)

Данное векторное уравнение решается графически построением плана ускорений.

Нормальное ускорение звена СВ определяется по формуле:

 (1.16)

Для 6-го положения:

Отрезок

Для 7-го положения:

Отрезок

Вектор нормального ускорения направлен параллельно , вектор касательного ускорения  направлен перпендикулярно , направление вектора ускорения точки С параллельно горизонтальной направляющей. Из точки b откладываем отрезок bп2 параллельно звену СВ, заданной длины. Из точки п2 строим перпендикуляр к звену СВ, а из полюса Ра вертикальную прямую, на пересечении двух этих прямых получаем точку с.

Точки s1 и s2 - центры тяжести звеньев, находятся соответственно в середине 1-го и 2-го звена [2].

Из планов ускорений определяем:

для 6-ого положения:

для 7-ого положения:

Угловое ускорение звена СВ определяем по формуле:

 (1.17)

для 6-ого положения:

для 7-ого положения:

Направление углового ускорения εCB определяется по вектору a. Вектор п2с с плана ускорений мысленно переносим в точку С на плане положений механизма и заставляем вращать точку С вокруг В.

Результаты расчета сводим в таблицу 4.

Таблица 4

Кинематические параметры