Рычажный и кулачковый механизм

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

____________________________________________________________________________________________

Кафедра «Механика и конструирование машин.

Курсовая работа

по дисциплине: «Теория механизмов и машин»

на тему: «Рычажный механизм. Кулачковый механизм»

Выполнил: студент гр. 8062зу

_______________

« »_______________2010 г.

Проверил: _______________

« »_______________2010 г.

Великий Новгород

2010 г .

Содержание.

  1. Структурный анализ рычажного механизма…………………………………………………3
  2. Кинематический анализ рычажного механизма……………………………………………..4
  3. Силовой анализ рычажного механизма………………………………………………………5

Кулачковый механизм……………………………………………………………………………9

Приложения……………………………………………………………………………………….11

1

1.Структурный анализ рычажного механизма

1.Кривошип О1А

2.Шатун А В

3.Ползун В

N =3- число подвижных звеньев

P5= 4- число кинетических пар 5 го класса

Определим степень свободы всего механизма по формуле Чебишева ( для плоских механизмов):

W = 3n – 2p5 – p4 = 3 * 3 – 2 * 4 – 1 * 0 =1

Следовательно, ( т.к. W =1 ) механизм приводится в движение с одного ведущего звена и его можно разбить на структурные группы Асура – 1 диада и механизм 1 го класса.

Механизм 1 го класса Диада 2,3

О1 3

В

1 2

А

А

2

  1. Кинематический и динамический анализ рычажного механизма.

1.1 Построение планов положений механизма.

1.1.1 Определяем масштабный коэффициент длинны.

КL = LОА / ОА = 0,105/35 = 0,003 м/мм

LОА = Н/2 = 210/2 = 105м LАВ = LОА / 0,25 = 0,42 м

Масштабная длинна шатуна

АВ = LАВ / KL = 0,42 /0,003 = 140мм.

За нулевое положение принимаем положение когда ползун В будет находиться в верхней мёртвой точке

Делим окружность ОА на шесть частей и строим шесть положений механизма.

3

1.2 Построение планов скоростей

Определяем угловую скорость вращения кривошипа.

ω1 = Пn1 / 30 = 3,14* 90/ 30 = 9,42 с -1

Скорость точки А

Vа =ω1 * LОА = 9,42 * 0,105 = м/c

Масштабный коэффициент плана скоростей.

Кv = VA / ра = 1/50 = 0,02 м/с/мм

Для определения скорости точки В используем систему уравнений.


VB = VA + VBA / ┴BA

.

VB = VBO + VBBC

Скорость точки S2 определяем из условия подобия.

Действительные скорости точек определяем из выражения.

VВ = рв * Кv

VS2 = pS2 * Kv

ω2 = VAB / LAB = ав * Кv / LАВ

Полученные значения заносим в таблицу.

№ полож.

0

1

2

3

4

5

VВ м/с

0

0,98

0,76

0

0,76

0,98

Vs2 м/с

0,65

0,96

0,88

0,65

0,88

0,96

ω2 с -1

2,38

1,19

1,19

2,38

1,19

1,19

4

1.3 Построение планов ускорений

План ускорений строим для заданного положения.

Определяем ускорение точки а

аА = ω1 2 * LОА = 9,422 * 0,105 = 9,3 м/с2

Масштабный коэффициент плана ускорений.

Ка = ан / Па = 9,3/ 60 = 0?155 м:с2 / мм

Для определения ускорения точки В используем систему уравнений.


аВ = аА + аВА / װ ВА + аВА / ┴ ВА

аВ . = аВС + аВС

Нормальное ускорение аВС = ω²2 * Lав

Для ( 0 ) положения

аn ВА = ω²2 * LАВ = 2,382 * 0,42 = 2,38 м/с2

Для ( 2 ) и ( 4 ) аn ВА = 1,192 * 0,42 = 0,59 м/ с2

Её масштабное значение

( 0 ) аn2 = аВА / КА = 2,38/ 0,155 = 15 мм

( 2 ) и ( 4 ) аn2 = 0,59 / 0,155 = 4мм

Ускорение точки S2 определяем из условия подобия

Абсолютные ускорения точек для ( 4 ) положения

аВ = аs в = ПВ * Ка = 37 * 0,155 = 5,74 м/c2

аs2 = ПS2 * Ка = 48 * 0,155 = 7,44 м/ c2

Е2 = аВА / LАВ = (n2 в) * Ка / LАВ = 52 * 0,155/ 0,42 = 19,2 С-2

5

1.4Определение сил, действующих на звенья

Силы тяжести;

G1 = m1 * g = 14 * 10 = 140 H

G2 = m2 * g = 24 * !0 = 240 H

G3 = m3 * g = 55 * 10 = 550 H

Силы инерции

Ф2 = m2 * as2 = 24 * 7,44 = 179 Н

Ф3 = m3 * as3 = 55 * 5,74 = 316 Н

Моменты сил инерции

Мф 2 = Js2 * E2 = 0,72 * 19,2 = 13,8 Н * м

Js2 = 0,17 m2 * L2 АВ = 0,17 * 24 * 0,242 = 0,72 кг * м2

Fc = Р4 * ПД2 N = 6 * 105 * 3 ,14 * 0,182 = 15260 Н

4 4

6

1.4 Определение реакций в кинематических парах

Для группы Асура, состоящей из звеньев 2 и 3 составим условие равновесия

Rn 12 + R 12 +G22 + Ф3 + ℓ3 + Fе + R03 = 0

∑ MВ = 0 R 12 * ℓАВ – G2 hG2 * Kℓ - Ф2 * hф2 * Кℓ - Мф 2 = 0

R03 * Xℓ = 0

Из второго уравнения находим

R 12 = 1. ( G2 * hG2 * Kℓ + Mф 2 ) = 1.. ((240 * 89 + 179 * 47 ) * 0,003 + 13,8 ) = 246 Н

АВ 0,42

Задаёмся масштабным коэффициентом плана сил

КF = Fmax / Fmin = 15260 = 100 Н

152 мм

Масштабные значения остальных сил

R 12 = R 12 = 246 = 2,5 мм

КF 100

G2 = 2,4мм G3 = 5,5 мм

Ф2 = 2мм Ф3 = 3мм

По первому уравнению строим план сил и определяем

RN 12 = R12 * КF = 162 * 100 = 16200 Н

R12 = 16200Н R03 = 29 * 100 = 2900 Н

Рассматриваем механизм 1го класса

Уравнение равновесия


R21 + К01 + G1 = 0

R21 * hR21 * К - Му = 0

Из второго уравнения находим

Мур = 16200 * 25 * 0,003 = 1215 Н * м

По первому уравнению строим план сил в масштабе

7

КF = 200 Н.

Мм

R12 = 81мм G1 = 1мм

Из плана сил R01 = 16200 Н

  1. Синтез кулачкового механизма

Smax = 30мм

φП = φв = 1200 φВВ = 0 Qдоп = 30 мм

2.1 Определение законов движения толкателя

Принимаем а1 = 50 мм

Задаём масштабом Кφ

Кφ ( φп + φв + φвв ) * . П . = ( 120 + 0 + 120 ) * 3,14 . = 0,0174 рад/ мм

180*А 180*240

Определяем длину отрезка φП = 120мм

φВВ =0 φВ = 120 мм

Разбиваем отрезок 0 - φ* на четыре части, и отрезок φ* -φП тоже на четыре части.

Строим график аналога ускорений толкателя.

D2 s ( φ )

2

Геометрическим интегрированием строим графики

d п = ( φ) п ( φ )

Определяем масштабы по осям ординат полученных графиков

КП = КS = S = 30 = 0,517 мм

Н 58 мм

КП І =Rs = 0 ,517 =0,595 1 .

Н2 * Кφ 50* ),0174 мм

8

КП ІІ = КП І = 0,595 = 0,683 . 1

Н1φ 50*0,0174 мм

2.2 Определение основных геометрических размеров механизма.

Для построения фазовой характеристики принимаем масштаб

Кℓ = Кs =0,517 мм.

Определяем величину S в масштабе Кℓ

Умножаем ординату с графика.

d п на коэффициент КпІ = 0,595 = 1,15

dφ Кп 0,517

Данные сводим в таблицу.

N

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Значение

SІ

0

14

26

34

38

34

26

14

0

Значение

SІ В масш.

Кℓ

0

16

30

39

44

39

30

16

0

Строим фазовую характеристику на этапе подъёма, т.к. замыкание кулачка осуществляется с помощью пружины.

Определяем величину начального радиуса кулачка.

R0 =R0 * KC = 53 * 0,517 = 28мм

Используя метод обращения строим теоретический профиль кулачка

Определяем φmin = φ * Kℓ

Тогда r рол = 0,7 * φmin

rрол = 0,4 * R0 = 0,4 * 28 = 11,2 мм

Принимаем rрол = 10 мм и строим действительный профиль кулачка rрол = 19 мм.

9