Курсовая на тему Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-07-14Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
КГТУ
кафедра «дизайн и технология изделий легкой промышленности»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»
на тему «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»
Автор проекта Горбункова М.В.
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Специальность 260901 «Технология швейных изделий»
(номер, наименование)
Обозначение курсового проекта КП 2068448-260901-03-07 Группа ТШ-51
Руководитель проекта Ноздрачева Т.М.
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Работа защищена Оценка
Члены комиссии__________________________ Данилова С. А.
Курск 2007
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по дисциплине
«Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»
Студентка кафедры «Дизайна и технологии изделий легкой промышленности» III курса ТШ-51 группы
Горбункова Марина Владимировна
(фамилия, имя, отчество)
Тема проекта «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»
Исходные данные кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя швейной машины 1022 класса; частота вращения главного вала машины – 4800 мин-1; координаты Х и У неподвижного шарнира О2 соединительного звена нитепритягивателя – 18, 26; размеры звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя: О1А-14 мм, О1С-12 мм, АС-9 мм, АВ-35 мм, О2Д-24 мм, СД-24 мм, ДЕ-31 мм, СЕ-51 мм; сила полезного сопротивления – 80 сН; масса звеньев механизма иглы: кривошип – 0,019 кГ, шатун – 0,19 кГ, ползун – 0,03 кГ.
Основные вопросы, подлежащие разработке:
Введение
Построение кинематических схем и разметка траекторий.
Расчет скоростей звеньев механизма и отдельных точек, построение плана скоростей.
Расчет ускорений звеньев механизма и отдельных точек, построение планов ускорений.
Силовой анализ механизма иглы. Построение планов сил.
Заключение
Перечень материалов, предоставляемых к защите:
Пояснительная записка 15-20 листов
Графическая часть на 1 листе формата А1
Срок предоставления к защите__________________________
Руководитель проекта Ноздрачева Т.М____________
Задание к исполнению принял___________________________
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя
2.Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя
3.Определениеускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя и построение плана ускорений
4.Силовой анализ механизмов
Заключение
Список используемой литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проекта является обобщение, углубление и закрепление знаний, полученных мною на лекциях и при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования», и их применение при решении технических, технологических, научных и экономических задач, возникающих при проектировании швейного оборудования.
В процессе работы должна ознакомиться с основными этапами проектирования швейного оборудования, глубоко изучить технологический процесс, осуществляемый на универсальной швейной машине, научиться составлять и анализировать кинематические схемы исполнительных механизмов. Также я должна освоить методику проведения перемещений, скоростей, ускорений звеньев механизмов и их отдельных точек, научиться устанавливать законы изменения во времени этих величин, определять силы, действующие на звенья механизмов, реакции в кинематических парах и давления на станину машины. Таким образом, я должна научиться решать задачи кинематического и динамического анализа механизмов, необходимого для выполнения расчетов проектируемого швейного оборудования.
При выполнении курсового проекта нужно учитывать основные задачи, стоящие перед швейной промышленностью по техническому перевооружению производства, применению современных средств механизации и автоматизации оборудования, созданию конкурентоспособного оборудования, экономному использованию материальных и трудовых ресурсов.
1 Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя
Под кинематической схемой понимают изображение механизма, машины или установки, на котором должна быть представлена вся совокупность кинематических элементов и их соединений, предназначенных для осуществления регулирования, управления и контроля заданных движений исполнительных органов.
Кинематическая схема может быть плоской или пространственной (в ортогональном или аксонометрическом изображении). На рис. I представлена плоская кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины 1022 класса. На рис. 2 - пространственная конструктивно-кинематическая схема.
Машина 1022 класса предназначена для стачивания деталей швейных изделий из хлопчатобумажных и шерстяных тканей однолинейной двухниточной строчкой челночного переплетения. Основными рабочими механизмами машины являются: кривошипно-шатунный механизм иглы, ротационный механизм челнока, шарнирно-стержневой механизм нитепритягивателя, простой механизм транспортирования материалов, узел лапки. В машине осуществляется централизованная смазка.
В курсовом проекте в соответствии с полученными данными необходимо построить кинематическую схему механизмов иглы и нитепритягивателя. Кинематические схемы выполняют в масштабе, который рассчитывается по формуле:
Kl = (1)
L – действительные размеры кинематического звена, м;
l – размер этого звена на кинематической схеме, мм.
Kl = 0,014/56=1/4000=0,00025(м/мм)
Таблица 1: исходные данные для построения кинематической схемы механизмов иглы и нитепритягивателя
Кинематическую схему механизма строят в следующем порядке. Вначале по заданным координатам x и y точек О1 и О2 (табл.1) в выбранном масштабе длин Кl, мм/мм, м/мм, (табл.2) наносят положение неподвижных точек О1 и О2 и проводят ось О1В неподвижной направляющей игловодителя, совпадающей с линией его движения. Затем из центра О1 радиусами
О1 А = и О1 С = мм проводят окружности - траектории точек А и С.
Далее траектории этих точек разбивают на двенадцать равных частей (в точках (1,2,3,..,12 и 1',2',3'...,12'). Построение схемы механизмов в указанных 12 положениях выполняют с использованием метода засечек.
Кинематическая схема и разметка траекторий рабочих точек звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя представлены в приложении.
Таблица 2: расчетные данные для построения кинематической схемы механизмов иглы и нитепритягивателя
Основой для кинематического анализа является кинематическая схема рис.2
Перемещение точки В игловодителя определяется из рассмотрения различных положений кривошипно-шатунного механизма. Палец кривошипа, т.е. шарнир А1 из крайнего верхнего положения А0 проворачивается на угол φ. При этом игловодитель перемещается на величину Sв. Опустив из точки А перпендикуляр А1С на линию движения игловодителя О1В1 получим:
Sв = О1В1 – О1 В0 = (СВ1 - О1В1)-(А0В0 - А0О1) (2)
т.к. О1А1 = r , а А1В1 = l , тогда получим
Sв = (l.cosβ – r.cosφ) - (l - r) = r.(1 – cosφ) – l.(1 – cosβ) (3)
В полученное выражение φ и β – переменные величины
Рассмотрим ∆ СА1О1 и ∆ СА1В1 и выразим значение углов
СА1 = r.sinφ
СА1 = l.sinβ , тогда
sinβ = r/l. Sinφ (4)
Рисунок 2.
Разложим cosβ в степенной ряд, получим
cosβ = 1 - + +...... (5)
влияние 3 и 4 ..... множителей не имеет значения, ими можно пренебречь, тогда получим выражение и подставим его в формулу (2), получим
Sв = r.(1 – cosφ) – (6)
Дифференцируя это выражение по времени можно получить уравнение скорости и ускорения:
S’в = υВ = = ω.r.(sinφ + ) (7)
S’’в =аВ = = ω2.r.( scosφ + ) (8)
График перемещения точки В
\s
График скорости точки В
\s
График ускорения точки В
\s
Рисунок 3
2 Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя
Если точка звена находится в движении относительно стойки и относительно подвижной точки другого типа, то определяются нормальные ускорения для обоих движений, а касательные ускорения находятся графически. При этом вектор нормального ускорения точки при движении ее относительно стойки откладывается из полюса плана, а при движении относительно подвижной точки — из конца ускорения этой точки.
При определении скоростей и ускорений задается закон движения ведущего звена. Закон движения задается частотой и направлением вращения ведущего звена. Так как ведущим звеном является кривошип 1, его частота вращения постоянна, т.е. он вращается равномерно, а, следовательно, ωО1А=const. Направление движения ведущего звена - по часовой стрелке.
Скорости точек А (механизма иглы) и С (механизма нитепритягивателя) рассчитываются по формулам:
(9)
(10)
Векторы скоростей и направлены перпендикулярно радиусам О1А и O1C в сторону вращения этих звеньев (Кv, м/(с.мм) масштаб плана скоростей, который выбирается произвольно с учетом размеров чертежа).
(11)
(12)
План скоростей начинают строить с выбора произвольной точки на чертеже, которая называется полюсом скоростей (PV). Скорости откладывают в соответствии с масштабом скоростей:
Скорость точки D на плане скоростей определяется путем совместного решения двух векторных уравнений, (она принадлежит звеньям 4 и 5) сложением векторов:
(13)
При определении скорости движения точки D за полюсы вращения принимаются точки С и О2 . В соответствии с правилами сложения векторов из конца первого вектора Vc провопят линию действия скорости . Затем из полюса Pv проводят линию действия скорости ( так как первый вектор = 0). Пересечение линий действия скоростей и определяет положение точки d на плане скоростей. Далее все векторы скоростей направляют к найденной точке d и получают длины векторов скоростей и в выбранном масштабе плана скоростей КV.
Скорость движения точки Е, (глазка нитепритягивателя) определяют по двум векторным уравнениям:
(14)
где и
Соединив полюс PV с точкой е, получают вектор скорости точки Е, т.е.
VE = VO . e результате построения треугольник cde должен быть подобен треугольнику CDE. Все стороны их должны быть взаимно перпендикулярны и сходственно расположены.
На основании подобия треугольников cde и CDE положение точки е на плане скоростей можно определить путем построения от линии cd треугольника cde подобного треугольнику CDE, не решая двух уравнений.
Положение точки е на плане скоростей можно найти также методом засечек.
Скорость движения точки В игловодителя определяют путем решения двух векторных уравнений:
(15)
В соответствии с правилами сложения векторов из конца первого вектора проводят линию действия скорости . Далее из полюса проводят линию действия скорости в направлении перемещения игловодителя (вертикально), так как первый вектор . Пересечение линий действия скоростей и определить положение точки в на плане скоростей.
3 Определение ускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя и построение плана ускорений
(16)
(17)
При ω=const касательная составляющая ускорений = 0, = 0.
Для построения плана ускорений выбирается масштаб ускорений Ka, м/(с2*мм), который рассчитывается как:
Ka = (18)
Из произвольно выбранной точки - полюса плана ускорений откладывают (Ра) - откладывают вектор ac = направленный по линии CO1 к полюсу вращения О1 . В результате на плане ускорений получают точку с, к которой направлен вектор aoC = ac .
Линейное ускорение точки D определяют путем решения следующих векторных уравнений:
, (19)
где a02 = 0 (точка О2 неподвижна).
Величины нормальных составляющих ускорений, входящих в систему уравнений (19) определяют по формулам:
= = = ; (20)
= (21)
Векторы касательных составляющих ускорений, входящих в систему уравнений (10) на плане ускорений направляют следующим образом:
В соответствии с уравнением (10) из конца вектора , т.е. точки с, на плане ускорений проводят вектор параллельно линии CD в направлении от точки D к полюсу вращения – точке С (вниз). Далее из конца вектора проводят перпендикуляр – линию действия .
Во втором векторном уравнении (10) вектор , поэтому из полюса ускорений проводят вектор параллельно линии в направлении от точки к точке (влево). Из конца этого вектора проводят перпендикуляр к нему – линию действия . Пересечение линий действий касательных ускорений определяет положение точки d на плане ускорений.
Соединив полюс плана ускорений точку с точкой d, получают вектор ускорения . При этом все ранее построенные векторы направлены к точке d.
Теорема подобия справедлива и для плана ускорений. Поэтому значительно проще найти положение точки е на плане ускорений, построив от линии cd треугольник cde, подобный треугольнику CDE на схеме механизма и сходственно с ним расположенный.
Для нанесения на план ускорений точки е можно использовать метод засечек так же, как и при построении плана скоростей. Для этого соответственно из точек d и c в нужном направлении делают засечки дуг радиусами, равными длине векторов и , мм:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
КГТУ
кафедра «дизайн и технология изделий легкой промышленности»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»
на тему «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»
Автор проекта Горбункова М.В.
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Специальность 260901 «Технология швейных изделий»
(номер, наименование)
Обозначение курсового проекта КП 2068448-260901-03-07 Группа ТШ-51
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Работа защищена Оценка
Члены комиссии__________________________ Данилова С. А.
Курск 2007
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по дисциплине
«Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»
Студентка кафедры «Дизайна и технологии изделий легкой промышленности» III курса ТШ-51 группы
Горбункова Марина Владимировна
(фамилия, имя, отчество)
Тема проекта «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»
Исходные данные кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя швейной машины 1022 класса; частота вращения главного вала машины – 4800 мин-1; координаты Х и У неподвижного шарнира О2 соединительного звена нитепритягивателя – 18, 26; размеры звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя: О1А-14 мм, О1С-12 мм, АС-9 мм, АВ-35 мм, О2Д-24 мм, СД-24 мм, ДЕ-31 мм, СЕ-51 мм; сила полезного сопротивления – 80 сН; масса звеньев механизма иглы: кривошип – 0,019 кГ, шатун – 0,19 кГ, ползун – 0,03 кГ.
Основные вопросы, подлежащие разработке:
Введение
Построение кинематических схем и разметка траекторий.
Расчет скоростей звеньев механизма и отдельных точек, построение плана скоростей.
Расчет ускорений звеньев механизма и отдельных точек, построение планов ускорений.
Силовой анализ механизма иглы. Построение планов сил.
Заключение
Перечень материалов, предоставляемых к защите:
Пояснительная записка 15-20 листов
Графическая часть на 1 листе формата А1
Срок предоставления к защите__________________________
Руководитель проекта Ноздрачева Т.М____________
Задание к исполнению принял___________________________
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя
2.Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя
3.Определениеускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя и построение плана ускорений
4.Силовой анализ механизмов
Заключение
Список используемой литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проекта является обобщение, углубление и закрепление знаний, полученных мною на лекциях и при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования», и их применение при решении технических, технологических, научных и экономических задач, возникающих при проектировании швейного оборудования.
В процессе работы должна ознакомиться с основными этапами проектирования швейного оборудования, глубоко изучить технологический процесс, осуществляемый на универсальной швейной машине, научиться составлять и анализировать кинематические схемы исполнительных механизмов. Также я должна освоить методику проведения перемещений, скоростей, ускорений звеньев механизмов и их отдельных точек, научиться устанавливать законы изменения во времени этих величин, определять силы, действующие на звенья механизмов, реакции в кинематических парах и давления на станину машины. Таким образом, я должна научиться решать задачи кинематического и динамического анализа механизмов, необходимого для выполнения расчетов проектируемого швейного оборудования.
При выполнении курсового проекта нужно учитывать основные задачи, стоящие перед швейной промышленностью по техническому перевооружению производства, применению современных средств механизации и автоматизации оборудования, созданию конкурентоспособного оборудования, экономному использованию материальных и трудовых ресурсов.
1 Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя
Под кинематической схемой понимают изображение механизма, машины или установки, на котором должна быть представлена вся совокупность кинематических элементов и их соединений, предназначенных для осуществления регулирования, управления и контроля заданных движений исполнительных органов.
|
Кинематическая схема может быть плоской или пространственной (в ортогональном или аксонометрическом изображении). На рис. I представлена плоская кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины 1022 класса. На рис. 2 - пространственная конструктивно-кинематическая схема.
Машина 1022 класса предназначена для стачивания деталей швейных изделий из хлопчатобумажных и шерстяных тканей однолинейной двухниточной строчкой челночного переплетения. Основными рабочими механизмами машины являются: кривошипно-шатунный механизм иглы, ротационный механизм челнока, шарнирно-стержневой механизм нитепритягивателя, простой механизм транспортирования материалов, узел лапки. В машине осуществляется централизованная смазка.
В курсовом проекте в соответствии с полученными данными необходимо построить кинематическую схему механизмов иглы и нитепритягивателя. Кинематические схемы выполняют в масштабе, который рассчитывается по формуле:
Kl =
L – действительные размеры кинематического звена, м;
l – размер этого звена на кинематической схеме, мм.
Kl = 0,014/56=1/4000=0,00025(м/мм)
Частота вращения главного вала, n, мин-1 | Звено О1А, мм | Звено О1С, мм | Звено АС, мм | Звено АВ, мм | Звено О2D, мм | Звено О2Х, мм | Звено О2Y, мм | Звено СD, мм | Звено DE, мм | Звено CE, мм |
5200 | 14 | 12 | 9 | 35 | 24 | 18 | 26 | 24 | 31 | 51 |
Кинематическую схему механизма строят в следующем порядке. Вначале по заданным координатам x и y точек О1 и О2 (табл.1) в выбранном масштабе длин Кl, мм/мм, м/мм, (табл.2) наносят положение неподвижных точек О1 и О2 и проводят ось О1В неподвижной направляющей игловодителя, совпадающей с линией его движения. Затем из центра О1 радиусами
Далее траектории этих точек разбивают на двенадцать равных частей (в точках (1,2,3,..,12 и 1',2',3'...,12'). Построение схемы механизмов в указанных 12 положениях выполняют с использованием метода засечек.
Кинематическая схема и разметка траекторий рабочих точек звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя представлены в приложении.
Таблица 2: расчетные данные для построения кинематической схемы механизмов иглы и нитепритягивателя
Масштаб длин, Kl , м/мм | Звено О1А, мм | Звено О1С, мм | Звено АС, мм | Звено АВ, мм | Звено О2D, мм | Звено О2Х, мм | Звено О2Y, мм | Звено СD, мм | Звено DE, мм | Звено CE, мм |
0,00025 | 56 | 48 | 36 | 140 | 96 | 72 | 104 | 96 | 124 | 204 |
Перемещение точки В игловодителя определяется из рассмотрения различных положений кривошипно-шатунного механизма. Палец кривошипа, т.е. шарнир А1 из крайнего верхнего положения А0 проворачивается на угол φ. При этом игловодитель перемещается на величину Sв. Опустив из точки А перпендикуляр А1С на линию движения игловодителя О1В1 получим:
Sв = О1В1 – О1 В0 = (СВ1 - О1В1)-(А0В0 - А0О1) (2)
т.к. О1А1 = r , а А1В1 = l , тогда получим
Sв = (l.cosβ – r.cosφ) - (l - r) = r.(1 – cosφ) – l.(1 – cosβ) (3)
В полученное выражение φ и β – переменные величины
Рассмотрим ∆ СА1О1 и ∆ СА1В1 и выразим значение углов
СА1 = r.sinφ
СА1 = l.sinβ , тогда
sinβ = r/l. Sinφ (4)
|
Рисунок 2.
Разложим cosβ в степенной ряд, получим
cosβ = 1 -
влияние 3 и 4 ..... множителей не имеет значения, ими можно пренебречь, тогда получим выражение и подставим его в формулу (2), получим
Sв = r.(1 – cosφ) –
Дифференцируя это выражение по времени можно получить уравнение скорости и ускорения:
S’в = υВ =
S’’в =аВ =
График перемещения точки В
График скорости точки В
График ускорения точки В
Рисунок 3
2 Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя
Если точка звена находится в движении относительно стойки и относительно подвижной точки другого типа, то определяются нормальные ускорения для обоих движений, а касательные ускорения находятся графически. При этом вектор нормального ускорения точки при движении ее относительно стойки откладывается из полюса плана, а при движении относительно подвижной точки — из конца ускорения этой точки.
При определении скоростей и ускорений задается закон движения ведущего звена. Закон движения задается частотой и направлением вращения ведущего звена. Так как ведущим звеном является кривошип 1, его частота вращения постоянна, т.е. он вращается равномерно, а, следовательно, ωО1А=const. Направление движения ведущего звена - по часовой стрелке.
Скорости точек А (механизма иглы) и С (механизма нитепритягивателя) рассчитываются по формулам:
Векторы скоростей
План скоростей начинают строить с выбора произвольной точки на чертеже, которая называется полюсом скоростей (PV). Скорости откладывают в соответствии с масштабом скоростей:
Скорость точки D на плане скоростей определяется путем совместного решения двух векторных уравнений, (она принадлежит звеньям 4 и 5) сложением векторов:
Скорость движения точки Е, (глазка нитепритягивателя) определяют по двум векторным уравнениям:
где
Соединив полюс PV с точкой е, получают вектор скорости точки Е, т.е.
VE = VO . e результате построения треугольник cde должен быть подобен треугольнику CDE. Все стороны их должны быть взаимно перпендикулярны и сходственно расположены.
На основании подобия треугольников cde и CDE положение точки е на плане скоростей можно определить путем построения от линии cd треугольника cde подобного треугольнику CDE, не решая двух уравнений.
Положение точки е на плане скоростей можно найти также методом засечек.
Скорость движения точки В игловодителя определяют путем решения двух векторных уравнений:
В соответствии с правилами сложения векторов из конца первого вектора
3 Определение ускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя и построение плана ускорений
При ω=const касательная составляющая ускорений
Для построения плана ускорений выбирается масштаб ускорений Ka, м/(с2*мм), который рассчитывается как:
Ka =
Из произвольно выбранной точки - полюса плана ускорений откладывают (Ра) - откладывают вектор ac =
Линейное ускорение точки D определяют путем решения следующих векторных уравнений:
Величины нормальных составляющих ускорений, входящих в систему уравнений (19) определяют по формулам:
Векторы касательных составляющих ускорений, входящих в систему уравнений (10) на плане ускорений направляют следующим образом:
В соответствии с уравнением (10) из конца вектора
Во втором векторном уравнении (10) вектор
Соединив полюс плана ускорений точку
Теорема подобия справедлива и для плана ускорений. Поэтому значительно проще найти положение точки е на плане ускорений, построив от линии cd треугольник cde, подобный треугольнику CDE на схеме механизма и сходственно с ним расположенный.
Для нанесения на план ускорений точки е можно использовать метод засечек так же, как и при построении плана скоростей. Для этого соответственно из точек d и c в нужном направлении делают засечки дуг радиусами, равными длине векторов
На следующем этапе кинематического анализа из полюса плана ускорений
Линейное ускорение точки В определяют путем решения следующих векторных уравнений:
где
Вектор нормальный составляющей ускорения
Вектор касательной составляющей ускорения
В соответствии с уравнениями (14) из конца вектора
Во втором векторном уравнении (14) вектор
Для нанесения на план ускорений точек центров тяжести, можно воспользоваться теоремой подобия. Например, для точки
и полученный отрезок отложить из полюса
План ускорений позволяет определить линейное ускорение любой точки на всяком звене,
Построив план линейных ускорений, можно определить угловые ускорения,
Таблица 3: данные для построения ускорений механизмов иглы и нитепритягивателя
| | | | | |
11 | 0,54 | 3,4 | 64 | 106 | 0,028 |
1 | 2,9 | 1,9 | 43 | 70 | 0,058 |
2 | 45,4 | 2 | 64 | 106 | 0,008 |
4 Силовой анализ механизма
Силовой анализ выполняется с целью определения усилий между звеньями в кинематических парах и уравнивающей силы и момента на главном валу. Эти задачи имеют большое практическое значение. На основании первой задачи решается вопрос о коэффициенте полезного действия машины, вторая задача позволяет определить необходимую мощность двигателя для приведения в действие машины.
Силовой анализ необходим для расчета прочности звеньев, кинематических пар и станин механизмов или машин при их проектировании.
Силовой анализ проводят в порядке, обратном кинематическому анализу, т.е. начинают с наиболее удаленных от ведущего звена структурных групп и заканчивают структурной группой первого класса, состоящей из стойки и ведущего звена, т.е. кривошипа.
Началом силового анализа является определение сил, действующих на звенья механизмов. Такими силами являются силы тяжести звеньев
Силы тяжести обычно определяются взвешиванием звеньев. Эти силы прикладываются в центрах тяжести звеньев. Силы полезного сопротивления зависят от выполняемого технологического процесса. Они устанавливаются экспериментально и прикладываются в рабочих точках механизма.
Силы инерции рассчитываются по формуле
где m – масса звена, г;
Силы инерции приложены в центре тяжести звена и направлены в сторону, противоположную его ускорению.
Если звено находится в сложном (плоскопараллельном) движении, то одновременно возникает сила инерции, направленная против ускорения центра тяжести, и момент пары сил инерции, направленный против углового ускорения звена.
Эта сила и момент заменяются одной результирующей силой инерции, равной произведению массы звена на ускорение его центра тяжести и приложенной в некоторой точке k.
Положение точки k, к которой приложена результирующая сила инерции, определяет плечо h, величина которого вычисляется по формуле
где Мu – момент сил инерции
Is – момент инерции звена относительно оси, проходящей через центр тяжести звена; для стержня постоянного сечения;
m – масса звена, кг;
Подставим числа в (30) формулу:
Подставим все в (29) формулу:
Для выполнения силового анализа строят схему механизма в определенном масштабе длин
Наиболее просто силовой анализ можно выполнить графическим способом – путем построения планов сил в некотором масштабе
где n - число подвижных звеньев;
3 – число уравнений статики, которое можно составить для каждого подвижного звена в плоскости.
В общем случае реакция в поступательной кинематической паре 5 класса известна лишь по направлению (перпендикулярно к направляющей), величина и точка ее положения неизвестны. Во вращательной кинематической паре 5 класса известна точка приложения реакции (в центре шарнира), величина же и направление ее неизвестны. В кинематической паре 4 класса известны точка приложения (в точке касания) и направление (перпендикулярно касательной к профилям кривых) реакции. Неизвестна лишь ее величина.
Для уравновешивания кинематической цепи 1 класса вводят уравновешивающий момент
где
При силовом анализе при вращательном движении кривошипа вводят уравновешивающий момент.
Применительно к механизму иглы универсальной швейной машины 1022 класса силовой анализ выполняется в следующей последовательности.
Силовой анализ начинают со структурной группы наиболее удаленной от ведущего звена, т.е. со звена II класса, 2 порядка А-2-
Реакцию
Векторное уравнение сил, действующих на рассматриваемую кинематическую цепь имеет вид:
Сила полезного сопротивления
Как видно из уравнения (34) силы
В уравнении (34) не вошли реакции
В уравнении (34) имеются три неизвестные силы, и для их определения рассматривается равновесие звена 2. Для этого звена векторное уравнение сил имеет следующий вид:
Для определения
Моменты сил
Для получения составляющей реакции
Далее приступают к построению плана сил. Выбирают произвольную точку
Модули (величины) векторов сил зависят от выбранного масштаба сил
Из конца последнего вектора силы
Затем определяют реакцию
На следующем этапе силового анализа рассматривают структурную группу 1 класса
где
Для определения
Величину уравновешивающего момента
Знаки «+» и «-» показывают истинное направление
Планы сил строят для нескольких положений механизма, из которых находят наибольшее значение сил и реакций. Эти значения сил используют в расчетах на прочность деталей механизмов и кинематических пар машины.
Таблица 4: данные для силового анализа механизма и для построения плана сил
| | | | | | h | |
11 | 86 | 41 | -51,6 | 316,8 | -6536 | -186663,9 | 0,0014 |
1 | 60 | 50 | -68,4 | 316,8 | -456 | -12943,9 | 0,0024 |
2 | 61 | 88 | -103,2 | 316,8 | -463 | -13119,9 | 0,0042 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполняя курсовой проект, я обобщила, углубила и закрепила знания, полученных мною на лекциях и при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования», и их применение при решении технических, технологических, научных и экономических задач, возникающих при проектировании швейного оборудования.
Также в процессе работы я ознакомилась с основными этапами проектирования швейного оборудования, изучила технологический процесс, осуществляемый на универсальной швейной машине, научилась составлять и анализировать кинематические схемы исполнительных механизмов. Еще я освоила методику проведения перемещений, скоростей, ускорений звеньев механизмов и их отдельных точек, научилась устанавливать законы изменения во времени этих величин, определять силы, действующие на звенья механизмов, реакции в кинематических парах и давления на станину машины. Таким образом, я научилась решать задачи кинематического и динамического анализа механизмов, необходимого для выполнения расчетов проектируемого швейного оборудования.
При выполнении курсового проекта я учитывала основные задачи, стоящие перед швейной промышленностью по техническому перевооружению производства, применению современных средств механизации и автоматизации оборудования, созданию конкурентоспособного оборудования, экономному использованию материальных и трудовых ресурсов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Теория механизмов и механика машин [Текст]: учеб. для втузов/К. В. Фролов [и др.]; Изд. 4-е, испр.; М.: Высш. шк., 2003. 496 с.: ил.
2. Иосилевич Г. Б. Прикладная механика [Текст]: учеб. для вузов/ Под ред. Г. Б. Иосилевича; М.: Высш. шк., 1989. 351 с.: ил.
3. Оборудование швейного производства [Текст]: учеб. для вузов/ Вальщиков Н. М.; М.: Легкая индустрия, 1977, 520 с.: ил.
4. Вальщиков Н. М. Расчет и проектирование машин швейного производства [Текст]: учеб. для вузов/ Н. М. Вальщиков; Л.; Машиностроение, 1973, 343 с.
5. Гарбарук В. П. Расчет и конструирование основных механизмов челночных швейных машин [Текст]: учеб. для вузов/ В. П. Гарбарук; Л.; Машиностроение, 1977, 231 с.
6. Лабораторный практикум по машинам и аппаратам швейного производства [Текст]: учеб. пособие/ Б. А. Рубцов; М.: Легпромбытиздат, 1995, 256 с.
Рисунок 1.1 Пространственная кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя машины 1022 кл.
1 – главный вал
2 – втулки направляющие – подшипники скольжения
3 – шкив (маховик)
4 – кривошип игловодителя с противовесом
5 – палец кривошипа
6 – шатун
7 – поводок (шарнирная шпилька)
8 – стягивающий винт
9 – ползун
10 – направляющий паз
11 – игловодитель
12, 13 – втулки игловодителя (верхняя и нижняя)
14 – иглодержатель
15 – упорный винт для крепления иглы
16 – игла
17 – рычаг нитепритягивателя, надетый на внутреннее плечо пальца 5
18 – соединительное звено
19 – шарнирный палец
20 – установочный винт для закрепления пальца в корпусе машины
21 – игольчатый подшипник