Федеральное государственное образовательное учреждение

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Тольяттинский государственный университет»

Кафедра: «Нано технологии, материаловедение и механика»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по прикладной механике

Студентки группы ЗОСб-1101:

Андриановой Любови

Тольятти, 2012.

Содержание

Пункт 1: кинематический анализ

1.1 – структурный анализ

1.2 – построение положения механизма в масштабе

1.3 – построение кинематических диаграмм ползуна

1.4 – построение планов скоростей и ускорений

1.5 – сравнительный анализ

Пункт 2: Кинетостатический анализ

2.1 – расчет внешних сил

2.2. – расчет групп Ассура

2.3 – расчет ведущего звена

2.4 – рычаг Жуковского

2.5 – сравнительный анализ

Пункт 3: Синтез кулачкового механизма

3.1 – построение кинематических диаграмм толкателя

3.2 – Определение максимального радиуса кулачковой шайбы

3.3 – построение кулачка

Пункт 4: Зубчатая передача

4.1 – Определение передаточных отношений аналитически

4.2 – Определение передаточных отношений методом картин скоростей

4.3 – Определение времени разгона (остановки)

1.2 Построение положения механизма в масштабе

Исходные данные:

n_AB – число оборотов кривошипа – 550

r_AB – радиус кривошипа – 0,15 м

l_BC – длина шатунов – 0,8 м

Выберем длину кривошипа на чертеже:

AB = 30 мм

Расчет масштабного коэффициента механизма:

Расчет длины шатунов на чертеже:

=160мм

1.3 Построение кинематических диаграмм ползуна

1. вычерчиваем схему механизма в масштабе в 12 положениях, соответствующих последовательным поворотам кривошипа АВ на 30 . За начальное положение кривошипа принимаем АВ₀, при котором ползун С занимает крайнее правое положение С₀

2. строим оси координат S_c – t и на оси абсцисс откладываем отрезок l =00 в мм, изображающий время одного полного оборота кривошипа в масштабе. Отрезок l делим на 12 равных частей и в соответствующих точках 1, 2, 3… по оси ординат откладываем расстояния пройденные точкой С, от ее крайнего правого положения.

До крайнего левого С₆ расстояния возрастают, а начиная с этого положения, они будут уменьшаться, когда кривошип придет в начальное положение, ордината (S_c – t) будет равна нулю.

3. Соединяем последовательно плавной кривой полученные точки. Полученная кривая является диаграммой расстояния точки С

Масштабный коэффициент 1 графика:

H₁= 20 мм

Точка проекции опускается на середину участка

При построении кривой пути, пройденного точкой С, нужно, начиная от положения С₆ к ординате прибавлять расстояния С₁С₈; С₇С₉ и т.д.

Масштабный коэффициент второго графика:

;

0,01833

c^-1

c^-1

Масштабный коэффициент третьего графика:

n₁ = n_AB = 0,15м

1.4 Построение планов скоростей и ускорений:

Построение планов скоростей:

Рассчитаем скорость точки B кривошипа

1.

Отложим

2.

Рассчитаем масштабный коэффициент.

3. ;

Отложим перпендикулярно вектору АВ вектор скорости, длина которого задается произвольно.

Чтобы найти скорость точки С составим систему уравнений и решим ее графически:

4.

5. Рассчитаем относительную угловую скорость шатуна:

Скорость точки S₂ откладываем как длины шатуна. На плане скоростей находится по теореме подобия.

Теорема: Одноименные фигуры на планах механизма и на плане скоростей подобны, а их сходственные стороны взаимно перпендикулярны.

Планы скоростей:

Для положения В10

Для положения B9

Для положения B8

0,042

Для положения B7

0,07

Для положения B6

0,08

Для положения B5

0,072

Для положения B4

0,044

Для положения B3

0

Для положения B2

0,042

Для положения B1

0,068

Для положения B0

0,08

Построение плана ускорений.

1.

Т.к. кривошип вращается равномерно, то ускорение точки В имеет только одну составляющую, нормальное ускорение.

2.

3. Масштабный коэффициент плана ускорений:

4. Для точки С составим систему уравнений:

5. Рассчитаем нормальное ускорение:

Длинна этого ускорения на плане:

Т.к. рассматриваем вращательное движение шатуна вокруг точки В, то всегда направленно параллельно шатуну, «к центру» В.

6. Определим угловое ускорение шатуна:

7. Найдем ускорение точки S₁ по теореме подобия.

Теорема: одноименные фигуры на плане скоростей и плане механизма – подобны.

Для ускорения точки D

Расчет планов ускорений

В10

B0

1.5 – сравнительный анализ

№ положения	0,12
плана скоростей	0,08	0,068	0,042		0,044	0,072	0,08	0,07	0,042		0,06	0,07
на диаграмме		0,023	0,012	0,003	0,014	0,029	0,027	0,024	0,018	0,004	0,006	0,025
		66,17	71,4		68,18		66,25	65,7				64,28

Кинетостатический анализ

Заключается в определении внешних сил, действующих на механизм,

реакции в кинетостатических парах и уравновешивающей силы, приложенной к ведущему звену, момент от которой равен моменту двигателя.

2.1 Расчет внешних сил

1. Силы тяжести приложены в центрах тяжести звеньев (в точках S₂, S₄, у ползуна в центре тяжести точек С, D)

Масса шатуна определяется по эмпирической зависимости

9

Масса ползуна определяется:

2. Сила инерции

;H

3. Инерционные моменты действуют на звенья, которые имеют угловые ускорения

4. Силы полезного сопротивление , приложены к ведомым звеньям, ползунам на рабочем ходу

Момент инерции

Масса шатуна BC

Масса ползуна ВС

Масса шатуна BD

Масса ползуна BD

2.2 Расчет групп Ассура

Группа Ассура – кинематическая цепь, имеющая степень подвижности 𝛚=0, относительно звеньев, к которым она присоединяется. Т.е. если от механизма отнять или прибавить к нему группу Ассура, то w не изменится.

Расчет начинаем с группы, присоединяемой к механизму последней

Реакцию отброшенной стойки направим перпендикулярно направляющей ползуна, а направление реакции от кривошипа на шатун заранее определить невозможно.

Расчет групп Ассура заключается в нахождении двух вышеописанных реакций.

Получим плоскую систему сил для которых можем составить уравнение равновесия:

1.

Построить силовой многоугольник в масштабе:

Силовой многоугольник замкнут

Для BD:

2.3 Расчет ведущего звена.

К звену AB в точке В приложим вектор параллельный вектору , но противоположный по направлению, аналогично откладываем вектор . Вектор будет перпендикулярен AB.

Найдем вектор через векторную сумму векторов , ,

2.4 Рычаг Жуковского

Строим в произвольном масштабе повернутый на 90 градусов план скоростей и переносим векторы сил и уравновешивающую параллельно самим себе в точки b, c, d, плана скоростей. Принимая план скоростей за рычаг, нагруженный силами составляем уравнение моментов этих сил относительно полюса p плана скоростей, при чем знаки у моментов выбираем в зависимости от направления их вращения:

986 H

3.1 Построение кинематических диаграмм толкателя:

В одном миллиметре отложим 1,5 градуса.

Рассчитаем масштабный коэффициент по оси 𝝋

КМ=174

Рассчитаем полюсное расстояние:

Н₁=Н₂=

, поэтому высота графиков на этих углах одинакова и равна 70 см.

Построим графики зависимости: ; ;S-𝝋.

Рассчитаем значение

- ход толкателя.

3.2 Определение минимального радиуса кулачковой шайбы

1.Взяв произвольную точку Т на плоскости, откладываем от нее отрезок ТR, равный ходу h толкателя. Этот отрезок размечаем в соответствии с графиком S – 𝝋. Через точки деления проводим перпендикуляры к линии ТR.

2. От точек деления на перпендикулярах откладываем влево при подъеме и вправо при опускании толкателя отрезки , взятые из графика . Эти отрезки нужно откладывать в том масштабе, в каком отложен отрезок TR. Соединяем плавной кривой концы этих отрезков и получаем кривую S₂ - .

3. Проводим под углом 45 градусов к горизонтали две касательные HM и CF к построенной кривой

4. Полученный острый угол CEH определяет на плоскости геометрическое место точек, каждую из которых можно принять за центр вращения кулачка.

5. Соединив выбранный центр вращения кулачка с точкой B₀ ,получим искомый минимальный радиус – вектор кулачка.

3.3 Построение кулачка

1. Построим окружность, радиусом OC₀

2. Откладываем от прямой ОС₀ в направлении, противоположном вращению кулачка, заданные фазовые углы и получаем точки пересечения сторон этих углов с окружностью, радиуса ОС₀ (точки ).

3. дуги С₀ и соответствующие углам , делим на части, в соответствии с делениями оси абсцисс диаграммы S-𝝋 (

4. из точек проводим дуги радиуса l и засекаем их в точках

дугами радиусов OB₁; OB₂ и т.д.

4.1 определение передаточных отношений аналитически.

Передаточное отношение последовательного ряда зубчатых колес.

Масштабные коэффициенты:

4.2 – Определение передаточных отношений методом картин скоростей

Чтобы рассчитать передаточное отношение дифференциальных механизмов, передадим звеньям Н,5, 4’ вращение с угловой скоростью (), то есть обратим механизм.

Передаточное отношение планетарных редукторов.

4.3 – Определение времени остановки

Время остановки

---

Дата добавления: 2015-09-30