Кинетостатический анализ кривошипно-шатунного механизма

Структурный анализ кривошипно-шатунного механизма. Силовой анализ и расчет ведущего звена механизма. Построение рычага Жуковского Н.Е. Определение передаточного отношения привода рычажного механизма. Синтез планетарного редуктора с одинарным сателлитом.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Кинетостатический анализ кривошипно-шатунного механизма

Расчет механизма шарнирного четырехзвенника.

1 Структурный анализ механизма

2 Построение планов положения механизма

3 Построение планов скоростей

4 Построение плана ускорения во втором положении

5 Силовой анализ механизма

6 Расчет ведущего звена

7 Построение рычага Жуковского Н.Е.

8 Синтез зубчатых механизмов

9 Определение передаточного отношения привода рычажного механизма

10 Синтез планетарного редуктора с одинарным сателлитом

Дисциплина «Теория машин и механизмов» предусматривает изучение общих методов исследования и проектирования механизмов, и общих вопросов механики машин. При выполнении проекта используем знания, которые получили при изучении теоретической части дисциплины, а также предшествующих общетехнических дисциплин: физики, математики, теоретической механики.

Важнейшие задачи теории механизмов и машин - анализ механизмов. Анализ механизмов и машин включает исследование кинематических и динамических свойств механизмов. При синтезе механизмов решаются задачи построение схем механизмов по заданным кинематическим и динамическим свойствам.

Курс теории машин и механизмов подготавливает к изучению специальных дисциплин, посвященных проектированию машин и приборов отдельных отраслей техники.

Основная цель курсовой работы - привить навыки использования общих методов проектирования и исследования механизмов для создания конкретных машин и приборов разнообразного назначения. Студент должен научиться выполнять расчеты, применяя как аналитические, так и графические методы решения инженерных задач на различных этапах подготовки конструкторской документации.

Курсовая работа ставит задачи усвоения студентами определенных методик и навыков работы по следующим основным направлениям:

- оценка соответствия структурной схемы механизма основным условиям работы машин или приборов;

- проектирование структурной и кинематической схем рычажного механизма по заданным основным и дополнительным условиям;

- кинематический анализ режима движения механизма при действии заданных сил;

- силовой анализ механизма с учетом геометрии масс звеньев при движении их с ускорением.

Задание на курсовую работу содержит название темы проекта, краткое описание назначение машины или прибора и функций их исполнительных органов и элементов, структурные схемы основных механизмов, схемы согласованности перемещений исполнительных органов, исходные данные.

Целью данной курсовой работы является кинетостатический анализ кривошипно-шатунного механизма.

1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

Исходная схема механизма (Рисунок 2):

Определяем степень подвижности исходного механизма по формуле Чебышева.

где n=3 (1, 2, 3) - число подвижных звеньев механизма;

р5=4 (1-4, 1-2, 2-3, 3-4) - количество кинематических пар пятого класса;

р4=0 - количество кинематических пар четвертого класса.

С учетом этого, степень подвижности механизма будет равна

В данном механизме одно ведущее звено. Примем в качестве ведущего звена звено 1.

От исходного механизма отсоединяем наиболее удаленную от ведущего звена группу Ассура, состоящую из звеньев 2 и 3.

Определяем степень подвижности группы Ассура по формуле Чебышева.

Следовательно, звенья 2 и 3 образуют группу Ассура. Данная группа Ассура относится ко II классу, имеет 2 порядок и 2 вид.

Определяем степень подвижности оставшейся части механизма.

Определяем степень подвижности по формуле Чебышева.

Так как степень подвижности оставшейся части совпадает с ранее найденной, то структурный анализ выполняется верно.

От этой оставшейся части нельзя отсоединить группу Ассура, следовательно структурный анализ механизма закончен. Звено 1 относится к механизму I класса.

Выразим структурную формулу строения механизма:

I класс (1) + II класс (2, 3).

Вывод: В целом механизм относится к механизму 2 класса, так как он включает группу Ассура 2 класса.

2 ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНОВ ПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА

Для построения планов положения механизма, назначаем масштаб построения механизма:

где - 0,055м (размер ведущего звена, взятый из исходных данных, в метрах).

Отрезок АО, изображающий ведущее звено на чертеже, назначаем сами, в данном случае примем размер OA=50мм.

Определяем отрезки, изображающие известные размеры звеньев механизма на чертеже, в выраженном масштабе:

AB = = 0.18/0.0011=164 мм;

BC = = 0.15/0.0011=136 мм;

OC = = 0.12/0.0011=109 мм.

Построение 8 планов положения механизма (Рисунок 5).

Построение положения механизма начинаем от одного из крайних положений звеньев механизма. В нашем случае возьмем положение, когда OA и AB вытянутся в одну прямую линию.

В любом месте поля чертежа выбираем точку О.

По размерам откладываем точку С.

Из точки О проводим окружность радиусом ОА.

Из точки С проводим дугу окружности радиусом ВС.

Из точки О проводим окружность радиусом ОА+АВ. Соединяем точку В с точкой С и точкой О.

Разбиваем окружность радиусом ОА на 8 равных частей от положения ОА.

Для определения текущих положений точки В из точек А1, А2,…, А7 проводим окружность радиусом АВ до пересечения с окружностью радиуса ВС.

3 ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНОВ СКОРОСТЕЙ

Так как звено 1 совершает вращательное движение, то линейная скорость любой точки этого тела может быть определена по формуле:

где щi- линейная скорость i-той точки;

- расстояние от i-той точки до центра вращения.

Определим линейную скорость точки А принадлежащей звену ОА:

Вектор скорости точки А будет направлен в сторону вращения звена 1, перпендикулярно ОА.

Скорость точки В, принадлежащей 2 звену, определим по теореме сложения скоростей:

где - перпендикулярно к звену BC;

- перпендикулярно к звену ОА;

- перпендикулярно к звену BA.

Построение плана скоростей будем вести по уравнению (1) в следующей последовательности:

В любом месте поля чертежа выбираем полюс .

Из полюса откладываем отрезок , изображающий вектор скорости точки А, перпендикулярно звену ОА. Примем длину =75 мм.

Через точку проводим линию действия вектора скорости перпендикулярно звену АВ, который направлен в сторону вращения.

Через полюс проводим линию действия вектора скорости точки, перпендикулярно звену ВС. Точку пересечения указанных линий обозначим через точку . Полученный треугольник называется планом скоростей (Рисунок 6).

Определим масштаб полученного плана скоростей:

Определим численные значения найденных линейных скоростей:

где и - отрезки, измеренные на плане скоростей (в мм).

Определим угловые скорости звеньев 2 и 3:

Используя масштаб скоростей и планы скоростей, определим численные значения линейных и угловых скоростей. Полученные значения сведем в таблицу: