Кинематический и силовой анализ рычажного механизма

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Курсовой проект

на тему:

«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»

Иваново 2009


Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»

Выполнил:

Принял:

Иваново 2009


СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ

1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ

Метод Зиновьева

3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Положение 1

Положение 2

Положение 3

Положение 4

Положение 5

Положение 6

Сводная таблица результатов кинематического анализа

4 СИЛОВОЙ АНАЛИЗ

Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил

Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

Схема рычажного механизма

По структурной формуле Чебышева для плоского механизма подсчитаем степень подвижности механизма [1]:

, (1)

где - число подвижных звеньев, =3;

- число вращательных или поступательных пар, =4;

- число высших кинематических пар, =0.

По формуле (1) получаем

.

Механизм имеет 1 степень свободы.

2. Формулы строения механизма.

.

Механизм является механизмом 2-го класса.


2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ

; (м); (м); (м); (м); (мин-1 ).

(мм);

(мм);

(мм);

(мм).

; ; ; ; ; ;

; ; ; ; ; ;

; ; ; ; ;

Метод Зиновьева

где (м), (м), (м), (м).


3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Положение 1

План скоростей.

(рад/с);

(м/с);

(м/(с·мм)); ;

(м/с); _|_CD _|_CB

(м/с);

(рад/с);

(рад/с);

План ускорений.

(м/с2 ); ;

(м/(с2 ·мм));

(м/c2 ); _|_CD _|_CB

(мм);

(м/c2 );

(мм);

(м/c2 );

(м/c2 );

(рад/c2 );

(рад/c2 );


Метод Зиновьева.

Положение 2

План скоростей.

(рад/с);

(м/с);

(м/(с·мм)); ;

(м/с); _|_CD_|_CB

(м/с);

(рад/с);

(рад/с);

План ускорений.

(м/с2 ); ;

(м/(с2 ·мм));

(м/c2 ); _|_CD _|_CB

(мм);

(м/c2 );

(мм);

(м/c2 );

(м/c2 );

(рад/c2 );

(рад/c2 );

Метод Зиновьева.

Положение 3

План скоростей.

(рад/с);

(м/с);

(м/(с·мм));

(м/с); _|_CD _|_CB

(м/с);

(рад/с);

(рад/с);

План ускорений.

(м/с2 ); ;

(м/(с2 ·мм));

(м/c2 ); _|_CD _|_CB

(мм);

(м/c2 );

(мм);

(м/с2 );

(м/с2 );

(рад/с2 );

(рад/с2 ).

Метод Зиновьева.

Положение 4

План скоростей.

(рад/с);

(м/с);

(м/(с·мм)); ;

(м/с); _|_CD _|_CB

(м/с);

(рад/с);

(рад/с);

План ускорений.

(м/с2 ); ;

(м/(с2 ·мм));

(м/c2 ); _|_CD _|_CB

(мм);

(м/c2 );

(мм);

(м/с2 );

(м/с2 );

(рад/с2 );

(рад/с2 ).

Метод Зиновьева.


Положение 5

План скоростей.

(рад/с);

(м/с);

(м/(с·мм)); ;

(м/с); _|_CD _|_CB

(м/с);

(рад/с);

(рад/с);

План ускорений.

(м/с2 ); ;

(м/(с2 ·мм));

(м/c2 ); _|_CD _|_CB

(мм);

(м/c2 );

(мм);

(м/с2 );

(м/с2 );

(рад/с2 );

(рад/с2 ).

Метод Зиновьева.

Положение 6

План скоростей.

(рад/с);

(м/с);

(м/(с·мм)); ;

(м/с); _|_CD _|_CB

(м/с);

(рад/с);

(рад/с);

План ускорений.

(м/с2 ); ;

(м/(с2 ·мм));

(м/c2 ); _|_CD _|_CB

(мм);

(м/c2 );

(мм);

(м/с2 );

(м/с2 );

(рад/с2 );

(рад/с2 ).

Метод Зиновьева.

Сводная таблица результатов кинематического анализа

1 2 3 4 5 6
φ1 33,00 115,00 185,00 263,00 305,00 353,00
φ2 33,00 43,00 76,00 81,00 79,00 43,00
32,50 41,23 77,98 79,78 78,40 45,67
1,52 4,12 -2,61 1,51 0,76 -6,21
φ3 41,00 69,00 87,00 98,00 90,00 58,00
40,49 67,58 88,35 100,42 92,27 57,80
1,24 2,06 -1,55 -2,47 -2,52 0,34
ω2 11,02 -26,24 -24,15 -11,02 27,29 78,21
10,90 -25,78 -23,97 -12,04 28,30 77,50
1,11 1,77 0,73 -9,23 -3,68 0,91
ω3 0,00 -35,20 -32,85 0,00 39,89 82,13
-0,16 -35,84 -33,48 -0,34 40,32 81,48
0,00 -1,82 -1,91 0,00 -1,07 0,79
ε2 6191,09 629,60 -1364,14 -4407,22 -6978,10 3148,01
6184,07 633,70 -1305,57 -4289,54 -6587,47 3058,94
0,11 -0,65 4,29 2,67 5,60 2,83
ε3 9030,48 234,56 -2873,33 -5101,63 -6626,26 5512,11
8947,74 224,95 -2762,77 -5012,84 -6126,35 5165,00
0,92 4,10 3,85 1,74 7,54 6,30

4. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ

Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил

Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил 2-го положения механизма.

Выше ранее был произведен кинематический анализ этого положения, откуда мы найдем скорости и ускорения центров масс звеньев, а так же угловые скорости и угловые ускорения звеньев механизма.

Определим значение силы тяжести для каждого звена:

(кг/м); (м); (м); (м); (м/с2 );

(Н);

(Н);

(Н);

Определим значения сил инерции:

(H);

(H);

(H);

Определим моменты сил инерции звеньев:

(H·м);

(H·м);

(H·м);

: ;

(372,4·38·0,02-75762,19·37·0,02-7197,41)/1,9=--18467,32;

: ;

(333,2·0,8·0,02+1920,64·0,8·0,01-1920,64-100)/1,7=-1027,54;

;

(Н/мм);

(мм); (мм);

(мм); (мм);

(мм); (мм);

(Н);

(Н);

(Н);

: ;

(Н·м);

;

(Н/мм);

(мм);

(мм);

(мм);

(H);


Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского

Повернем план скоростей для 2-го положения на девяносто градусов против часовой стрелки. Приложим к нему все внешние силы и силы инерции к одноименным точкам. Моменты заменим парами сил:

(Н);

(Н);

Составим сумму моментов относительно полюса плана скоростей:

:;

Откуда:

(-39,2·4+372,4·11+333,2·15-3788,11·9-75762,19·11+33893,61·3+

+3788,11·49+1188,61·62)/21=55287,05 (Н);

(Н·м).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теория механизмов. Артоболевский И. И., М.: Наука, 1967 г., 720 стр. с илл.

2. Краснов А.А. Кинематический анализ плоских механизмов с низшими кинематическими парами. – Иваново, 2004 – 150 с.