Синтез несущего механизма

Коэффициент производительности по заданию

поэтому угол рабочего хода кривошипа равен

а угол перекрытия

Время рабочего хода

где Т – продолжительность цикла;

Н = 0,25 м. - ход поршня;

Время цикла

Частота вращения кривошипа связана с производительностью, которая по заданию Пр =140 м³/час и в свою очередь связана сходом поршня его диаметром.

1. Из анализа таблицы ([5], П.2.7, стр. 154) для = 18 град. выбираем четырехзвенник, у которого g_max» 45⁰, а размах коромысла 2 с входными параметрами:

- половина угла размаха коромысла CD угол перекрытия

По алгоритму поиска оптимального (по углу давления g) шарнирного четырехзвенника с заданным углом перекрытия определяем относительные размеры звеньев механизма. Расчеты ведем по следующему алгоритму:

Задаем значения Y, Dj и номер расчетной точки n;

Вычисляем j = + n×Dj

Находим размеры звеньев четырехзвенника

где

Вычисляем углы давления

g_max = arcsin(A+B)

g_min = arcsin(A – B)

где

Расчеты сводим в таблицу

Табл. 3

	Y	Dj	n	j	l1	l2	l3	l4	gmax	gmin
18,0	18,0	3,0		48,00	0,286	0,803	1,000	1,000	44,961	-0,278

Выписываем значения при , Y = 18°,

размеры звеньев четырехзвенника – относительные

Смещение оси цилиндра

Принимаем длину коромысла CD

Остальные размеры шарнирного четырехзвенника (через коэффициент перехода)

a =

l_АD = 1.0 ^. 0.38 = 0.38 м.

l_AB = 0.286 ^. 0.38 = 0.109 м.

l_BC = 0.803 ^. 0.38 = 0.306 м.

Положение центров масс звеньев механизма:

Звено АB (кривошип) - l_AS1 = 0 (кривошип уравновешен)

Звено ВC (шатун) - l_BS2 = 0.5 ^. l_BC = 0.153 м.

Звено 3 (коромысло-кулиса) - l_DS3 = 0

Звено 5 (ползун-поршень) - точка S₅ – совпадает с точкой центром поршня.

Полученные размеры используем при построении плана положений несущего механизма.

План положений строим для:

1. Проверки результатов синтеза, удовлетворения исходных данных (q, g_max и др.), определения необходимого объема в машине.

2. Построения индикаторной диаграммы.

Откладывая 0.002 м. длины звена в одном миллиметре чертежа (m_l = 0.002 м /мм.), размеры на чертеже изображаем в отрезках АВ = 54,5 мм; ВС = 153 мм; СD=190 мм;

AD=190 мм; e = 192,35 мм.

Построения проводим с помощью метода засечек, начиная от входного кривошипа АB. Положения, представленные на чертеже соответствуют:

0 и 5 - началу и концу прямого хода поршня (крайние положения механизма);

1 – 6 – характерным точкам графика сил полезного сопротивления

1 – 2 – 3 – 4 – 5 – характерным точкам закона движения толкателя кулачкового механизма;

7 – дополнительное положение механизма при холостом ходе.

5. Синтез кулачкового механизма.

По заданию кулачковый механизм открывает выпускной клапан.

В соответствии с указанием к прототипу рабочий угол кулачка , т.е. в нашем случае . Угол возвращения коромысла равен двум фазовым углам удаления , а фазовый угол дальнего состояния равен нулю. Получаем , фаза дальнего стояния и возвращения .

Принимаем: ход толкателя , а максимальный угол давления , закон движения толкателя кулачкового механизма на фазах удаления и возвращения - равномерно убывающий.

Из таблицы 2.10 ([3], стр. 51) выписываем формулы для определения функции положения толкателя кулачкового механизма и передаточной кинематической функции 1-го порядка.

Для удобства пользования этими формулами, их преобразуем к следующему виду

а) на фазе удаления:

при

при

где

Закон движения толкателя кулачкового механизма.

б) на фазе возвращения

при

при

где

а , либо - относительное значение текущего угла, отсчитываемое от начала фазы удаления, либо возвращения. Углы и разбиваем на 6 равных частей каждый.

Результаты расчетов занесены в таблицу 4

Табл.4

№№ точек	Фаза удаления (закон равномерно убывающий)	№№ точек	Фаза удаления (закон равномерно возрастающий)
	мм	мм		мм	мм
	0,0	0,00	0,00		0,00	20,00	0,00
	8,2	1,48	19,49		16,33	18,52	-9,74
	16,3	5,19	31,18		32,67	14,81	-15,59
	24,5	10,00	35,08		49,00	10,00	-17,54
	32,7	14,81	31,18		65,33	5,19	-15,59
	40,8	18,52	19,49		81,67	1,48	-9,74
	49,0	20,00	0,00		98,00	0,00	0,00

Задачу об определении минимального радиуса и профилирования кулачка по методу обращения движения решаем графическим методом.

Основные размеры механизма определяют с помощью фазового портрета, представляющего собой зависимость S_А(V_qА). Масштабы, выбранные по оси (перемещений) и оси должны быть одинаковыми. Для механизма с поступательно перемещающимся толкателем фазовый портрет строят в декартовой системе координат. По оси S_А откладывают перемещения толкателя от начала координат в точке А₀ вдоль линии перемещения толкателя до точки А₆ . Отрезки, соответствующие перемещениям толкателя откладывают, либо в масштабе m_S графика перемещений, либо в масштабе кинематической передаточной функции скорости.

От полученных точек откладывают отрезки кинематических передаточных функций в выбранном масштабе, соответственно перпендикулярно линии перемещения толкателя.

В нашем случае достаточно построить только одну ветвь фазового портрета, соответствующую удалению толкателя.

Фазовый портрет для механизма с поступательно перемещающимся толкателем ограничивают в характерных точках лучами, которые проводят под заданными допустимыми углами давления к перпендикулярам, восстановленным в этих точках к векторам кинематических передаточных отношений.

При графическом построении профиля кулачка применяют метод обращения движения: всем звеньям механизма условно сообщают угловую скорость, равную - w₁. При этом кулачок становится неподвижным, а остальные звенья вращаются с угловой скоростью, равной, но противоположной по направлению угловой скорости кулачка.

При построении профиля кулачка с внеосным поступательно движущимся толкателем, из центра O₁ проводят окружности радиусами и e в произвольном масштабе . Линия перемещения толкателя является касательной к окружности радиуса е. Перпендикулярно линии перемещения толкателя проводят луч из точки О₁. От полученного луча в направлении w₁ откладывают угол рабочего профиля кулачка j_P. Дугу, соответствующую углу j_P делят на части в соответствии с делением оси j₁ на графике S(j₁). Через точки деления из точки О₁ проводят лучи. Затем из точки О₁ проводятся окружности радиусами О₁А₁, О₁А₂,... Точки пересечения лучей 1,2,3… и полученных окружностей есть положения толкателя. Для получения конструктивного (рабочего) профиля кулачка строят эквидистантный профиль, отстоящий от центрового на величину радиуса ролика. Он получается как огибающая к дугам, проведенным из произвольных точек центрового профиля радиусом ролика.

4. Строим кулачок по методу обращения движения.

5. Выбираем радиус ролика как минимум из соотношений:

r_p = 0.4R₀ = 0.4 ^. 60 = 24 мм.

r_p = 0.8r_min = 0.8 ^.34 = 27,2 мм.

Принимаем r_p = 15 мм.

а рабочий профиль кулачка строим как эквидистанту к теоретическому профилю, отстоящую на r_p = 15 мм от полученного теоретического профиля кулачка.

Дата добавления: 2015-10-13