Кинематический и силовой расчет механизма (стр. 1 из 5)

МГТУ «МАМИ»

Кафедра: «Теория механизмов и машин»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА

Содержание

Исходные данные

1 Структурный анализ механизма

2 Кинематический анализ механизма

2.1 Построение планов механизма

2.2 Построение планов скоростей механизма

2.3 Построение планов ускорений механизма

3 Кинетостатический анализ механизма

3.1 Определение исходных данных для кинетостатического анализа

3.2 Определение реакций кинематических пар в структурной группе (звенья 2-3)

3.3 Силовой расчет ведущего звена

4 Кинематическое исследование зубчатого механизма

Список использованной литературы

Исходные данные

Схема 4

Выполнить: структурный, кинематический и кинетостатический анализ для положения кривошипа при φ = 225⁰.

1 Структурный анализ механизма

Представим механизм в виде совокупности начального механизма и структурных групп.

Начальным механизмом называют механизм, состоящий из двух звеньев: 1, 0 (одно из них неподвижное — стойка), которые образуют одноподвижную пару (вращательную или поступательную). Структурная группа, или группа Ассура — кинематическая цепь, которая состоит из подвижных звеньев, соединенных между собой низшими одноподвижными кинематическими парами, и имеет число подвижностей группы (на плоскости), равное нулю.

Последовательность анализа:

· Выделяем звенья, образующие начальный механизм

· Определяем состав и вид групп Ассура, анализируя оставшиеся звенья, начиная со звеньев, наиболее удаленных от начального механизма.

Результаты структурного анализа представлены в табл. 1,2

Таблица 1

Определение степени подвижности механизма -W

ОбозначенияКП

ЗвеньяКП

Относ. движ.

Подвижностьв КП

O1

4-1

вращ

1

A

1-2

вращ

1

B

2-3

вращ

1

O2

3-4

вращ

1

Вид абсолютного движения звеньев механизма (наименование звеньев)

Плоское (шатуны)

2

Вращательное (кривошипы, коромысла)

1

3

Поступательное (ползуны)

Траектории центровподвижныхшарниров

Прямая

Окружность

A

B

Сложная кривая

Число звеньевмеханизма

Общее (включая стойку)

k=4

совершающих движение

n=3

Число кинематических пар механизма

вращательных

p5в=4

Всего 4пятого класса p5=4

поступательных

p5п=0

Число подвижностей механизма

W=3∙n-2∙p5=3∙3-2∙4=9-8=1

Вывод – число подвижностей механизма W=1. Это означает, что механизм имеет только одно начальное звено – кривошип 1. Также это означает, что механизм имеет только одну степень свободы в движении относительно стойки и достаточно задать только одну обобщенную координату движения (например, угол поворота кривошипа относительно исходного положения), чтобы определить положение всех звеньев механизма относительно стойки в данный момент времени.

Таблица 2

Разбиение на структурные группы и определение их класса и порядка

Схема структурной группы
Число звеньев в группе				2
Число подвижных звеньев в группе				n=2
Число КП 5-ого класса в группе				p5=3
Класс	II		Порядок	2
Подвижность группы		W=3∙n-2∙p5=3∙2-2∙3=0

Заданный механизм состоит из ведущего звена 1 со стойкой 4 и двухповодковой группы (звенья 2 - 3). Звено 1 вращается, совершая полный оборот, и называется кривошипом. Звено 3 совершает вращательное движение с неполным оборотом и называется коромыслом. Звено 2 совершает сложное движение и образует кинематические пары с кривошипом 1 и коромыслом 3. Такое звено называется шатуном. Все кинематические пары вращательные V класса.

Таким образом, заданный механизм является плоским с одной степенью свободы и называется кривошипно-коромысловым.

Схему такого механизма можно использовать для резки пруткового материала.

2 Кинематический анализ механизма

Основными задачами кинематического исследования механизмов являются:

· определение положений звеньев

· определение скоростей и ускорений точек;

· определение угловых скоростей и ускорений звеньев.

Ведущее звено - кривошип и считаем его угловую скорость

, рад/с постоянной. Исследования проводим графоаналитическими методами. Так, положения звеньев определяем методом засечек при построении плана механизма, скорости и ускорения различных точек механизма находим с помощью построения планов скоростей и ускорений.

2.1 Построение планов механизма

Кинематическую схему строим методом засечек.

Выбираем масштаб построения с таким расчетом, чтобы планы положений механизма заняли примерно 1/5…1/4 часть площади формата А1 или полную площадь формата А4.

Выбираем точку О₁. Проводим окружность радиуса

. Длину отрезка, изображающего звено О₁А выбираем произвольно из соображения размещения схемы механизма на листе выбранного формата.

O₁A = 230 мм – заданная длина кривошипа.

= 46 мм - длина кривошипа на чертеже.

Вычисляем масштаб построения

;

= 0,23 / 46 = 0,005 м/мм

В соответствии с выбранным масштабом определяем длины всех линейных величин.

Вычисляем длину отрезка АВ:

= 0,575 / 0,005 = 115 мм.

Вычисляем длину отрезка О₂В:

= 0,92 / 0,005 = 184 мм.

Вычисляем длину отрезка АD:

= 0,16 / 0,005 = 32 мм.

Строим план механизма в заданном положении (φ = 225^0.) Заданное положение механизма, вычерчиваем основными линиями. (Остальные положения механизма вычерчиваем тонкими сплошными линиями). Вычерчиваем начальное звено О₁А в заданном положении. Из точки A делаем засечку радиусом

. Из точки О₂ делаем засечку радиусом . Находим место пересечения засечек – получаем положение точки B. Находим положение точки D.

Разбиваем окружность на восемь равных частей. Строим 8 положений механизма, чтобы представить себе как он работает и какую траекторию описывает точка D. Последовательно помещаем шарнир А в равноотстоящие положения 2, 3…7, 8 в направлении вращения кривошипа, методом засечек определяем соответствующие положения точек B и D кривошипа.

Для получения траектории точки D необходимо последовательно соединить плавной кривой все восемь положений точки D с помощью лекал. Находим крайние положения механизма (M₁N₁ТВ₁ и M₂N₂ТВ₂).

2.2 Построение планов скоростей механизма

Кривошип (1) вращается в направлении, указанном стрелкой с постоянной угловой скоростью

.

Угловая скорость вращения кривошипа

= = 25,1 рад/с

На чертеже выбираем точку – полюс плана скоростей. Обозначим ее

. Скорость точки О₁ равна нулю, т.е. отрезок на плане скоростей будет равен нулю – точка совпадет с точкой .

Вектор скорости точки А направлен перпендикулярно звену 1 в сторону направления вращения.

= 25,1 ∙ 0,23 = 5,8 м/с

Вектор скорости точки S₁ направлен перпендикулярно звену 1 в сторону направления вращения.

= 25,1 ∙ 0,115 = 2,9 м/с

Из полюса (точки

) построим вектор , соответствующий вектору скорости

Вектор

начинается в точке , направлен перпендикулярно кривошипу.