Курсовая

Курсовая на тему Расчет шарнирно-рычажных механизмов

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-07-02

Поможем 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.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 22.11.2024


Расчет шарнирно-рычажных механизмов

1. Структурный анализ главного механизма

рис.1

1.1 Кинематическая схема главного механизма (рис. 1)

По формуле Чебышева определим число степеней подвижности механизма:

W = 3n-2p5-p4=3*5-2*7-0 = 1,

где 5 = n – число подвижных звеньев;

p5=7 – число кинематических пар 5-го класса; 0= p4

число кинематических пар 4-го класса.

1.2 Построение структурной схемы механизма (рис. 2)

рис. 2

Выделим структурные группы (рис. 3):

рис 3

группа из звеньев 4 и 5, первая в порядке образования механизма; группа из звеньев 2 и 3, вторая в порядке образования механизма; 1-й класс по Баранову; 2-й порядок. 2-й класс по Артоболевскому.

2. Кинематическое исследование главного механизма

2.1 Определение масштаба длин

Для построения планов положения механизма необходимо определить масштаб длин по формуле:

м/мм,

где lOA = 0,044 м – истинная длина кривошипа (звено 1); 44 = ОА мм – отрезок, изображающий на кинематической схеме длину кривошипа (задан призвольно).

Длины отрезков на чертеже:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

2.2 Построение кинематической схемы главного механизма

В масштабе м/мм, строим кинематическую схему главного механизма в восьми положениях с общей точкой О, включая положения, где ползун 5 занимает крайнее верхнее и нижнее положения (прил. А, лист 1), разделив

φрх=195о и φхх=165о на 4 части каждый.

2.3 Построение планов скоростей

Запишем векторные уравнения для построения планов скоростей структурных групп:

а ) группа 2 – 3


(2.1)

где VD=0, так как точка неподвижна,

VА=ω1*lОА=6,385*0,044=0,28094 м/с, VВАВA, VВDВD, VВ3=VВ2, ω1===6,385 с-1

Масштабный коэффициент для построения планов скоростей определяем по формуле:

м/с*мм,

где 40 мм – отрезок, изображающий на плане скоростей величину скорости т.А (задан призвольно).

Из плана скоростей находим:

м/с;

м/с;

м/с;

м/с;

с-1;

с-1;

Длины отрезков as2 и ds3 на планах скоростей находим из пропорций:

; ;

б) группа 4 – 5


(2.2)

где VC0=0, V5-0׀׀у, VCBСВ.

Из плана скоростей находим:

, м/с;

, м/с;

, с-1;

м/с;

Длину отрезка bs4 на планах скоростей находим из пропорции:

.

Результаты вычислений сводим в таблицу 1

Таблица 1

Положе

ние

Рабочий ход


VBA

VBD

ω2

ω3

VS2

VS3

ω4

VS4

V5-0

VCB

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0,3255

0,182

1,904

1,04

0,203

0,0917

1,04

0,175

0,21

0,182

2

0,147

0,238

0,86

1,36

0,266

0,13728

1,36

0,21

0,105

0,266

3

0,147

0,2744

0,86

1,568

0,2625

0,138

1,56

0,1435

0,105

0,238


Холостой ход

4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5

0,245

0,231

1,433

1,32

0,2436

0,11616

1,312

0,1316

0,0875

0,2296

6

0,147

0,3395

0,86

1,94

0,2905

0,17072

1,92

0,2485

0,252

0,336

7

0,0315

0,2555

0,184

1,46

0,2065

0,12672

1,44

0,2345

0,28

0,252

2.3. Построение планов ускорений.

Запишем векторные уравнения для построения плана ускорений структурных групп для положения №3 механизма:

а)группа 2 – 3



(2.3)

где аD=0, так как точка D неподвижна, м/с2, м/с2, м/с2, , .

Масштабный коэффициент для построения плана ускорений определяем по формуле:

м/с2*мм,

где 60 мм – отрезок, изображающий на плане ускорений величину ускорения т.А (задан призвольно).

Длины отрезков на плане ускорений:

мм,

мм.

Из плана ускорений находим:

м/с2

м/с2

м/с2

м/с2

м/с2.

Длины отрезков as2 и ds3 на планах скоростей находим из пропорций:

; ;

Угловые ускорения звеньев определяем по формулам:

с-2;

с-2;

б)группа 4 – 5


где аС0=0, так как точка С0 неподвижна; , так как звено 5 совершает поступательное движение, ω5 =0

м/с2; , .

Длины отрезков на плане ускорений:

мм.

Из плана ускорений находим:

м/с2

м/с2

м/с2.

Длину отрезка bs4 на плане ускорений находим из пропорции:

.

Угловое ускорение звена 4 определяем по формуле:

с-2;

3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМА

3.1 Кинематическая схема зубчатой передачи

Исходные данные:

3.2 Общее передаточное отношение зубчатой передачи

Определим общее передаточное отношение зубчатой передачи и число зубьев .

где

где -

передаточное отношение планетарного механизма;

отсюда ,

округляем до целого

Проверим для планетарной передачи условия:

  • соосности:

  • соседства:

где– число блоков саттелитов (задаётся); - коэффициент высоты головки зуба.

  • сборки:

где Q – любое целое число; L – наименьший общий делитель чисел и , в моём случае L=3.

Условие сборки выполняется.

3.3 Синтез зубчатого зацепления

Зубчатое зацепление состоит из колёс Считаем, что зубчатые колёса – прямозубые эвольвентные цилиндрические, нарезанные стандартным реечным инструментом.

3.3.1. Определяем:

  • коэффициенты смещения реечного инструмента из условия устранения подреза:

для колеса

для колеса

так как

  • угол эксплуатационного зацепления

По значению найдём угол

  • коэффициент воспринимаемого смещения

  • коэффициент уравнительного смещения

  • радиальный зазор

( - коэффициент радиального зазора);

  • межосевое расстояние

  • радиусы делительных окружностей

  • радиусы основных окружностей

  • радиусы начальных окружностей

(проверка: );

  • радиусы окружностей впадин

где - коэффициент высоты головки;

  • радиусы окружностей вершин

проверка:

  • толщину зубьев по делительной окружности

  • шаг зацепления по делительной окружности

3.3.2. Расчёт значений коэффициентов относительного удельного скольжения зубьев произведён по формулам:

где

и - отрезки, взятые по линии зацепления от точек и соответственно; .

Результаты расчётов сведены в таблицу.

, мм

0

30,75

61,5

92,25

123

164

205

246

287

328

369

-4,5

-1,5

-0,5

0

0,375

0,6

0,75

0,857

0,9375

1

1,0

0,815

0,6

0,333

0

-0,6

-1,5

-3

-6

-15

По полученным значениям и построены графики изменения и .

3.3.3. Коэффициент перекрытия

где (ab) – длина активной части линии зацепления.

4. Силовой расчет главного механизма

Силовой расчет проведен для положения механизма №3(лист 3).

группа 4 – 5

силы тяжести звеньев:

G4= m4*g=353,16 Н;

G5= m5*g=392,4 Н;

силу производственного сопротивления по графику (лист 1):

Рпс=7000 Н;

силы и моменты сил инерции звеньев:

= m4*аs4=38,34 Н;

= m5*аs5=51,6 Н;

Н/м;

1) -? ,

;

Н;

2) -? , -? ,

;

Масштабный коэффициент для построения плана сил определяем по формуле:

Н/мм;

Длины отрезков на чертеже:

мм;

мм;

мм – пренебрегаем;

мм – пренебрегаем;

мм – пренебрегаем;

Из плана сил находим:

Н;

Н;

Н;

3) -? ,

;

Из плана сил находим:

Н;

4);

группа 2 – 3

силы тяжести звеньев:

G2= m2*g=196,2 Н;

G3= m3*g=343,35 Н;

силы и моменты сил инерции звеньев:

= m2*аs2=27 Н;

= m3*аs3=19,53 Н;

Н/м;

Н/м;

Н;

1) -? ,

;

Н;

необходимо перенаправить;

2) -? ,

;

Н;

3) -? , -? ,

;

Масштабный коэффициент для построения плана сил определяем по формуле:

Н/мм;

Длины отрезков на чертеже:

мм;

мм;

мм – пренебрегаем;

мм – пренебрегаем;

мм – пренебрегаем;

мм;

мм – пренебрегаем;

мм;

Из плана сил находим:

Н;

Н;

Н;

начальное звено

1) Рур-?

;

Н;

Н;

2)

Масштабный коэффициент для построения плана сил определяем по формуле:

Н/мм;

Длины отрезков на чертеже:

мм;

мм;

Из плана сил находим:

Н;

Н/м;

проверка

Нм;

Погрешность силового расчета составляет:

.

5. Силовой расчет с учетом сил трения

Выполнен на листе 3. Все масштабные коэффициенты сил совпадают с масштабными коэффициентами сил на силовом расчете без учета сил трения.

Определяем силы и моменты трения

группа 4-5

1) -? ,

;

Н;

2)

из плана сил находим

группа 2-3

1) -? ,

;

Н;

2) -? ,

;

Н;

из плана сил находим

начальное звено

;

Н;

КПД главного механизма равен:

6. Выбор электродвигателя

Определяем работу сил полезного сопротивления

Определяем работу сил полезного сопротивления на интеревале одного оборота главного вала (начального звена). Эта работа определяется как площадь , ограниченная графиком и осью абсцисс, умноженная на масштабы и :

6.1 Определяем требуемую мощность приводного электродвигателя

где Т – время одного оборота главного вала, с; ; - КПД зубчатой передачи (принимаем ); - КПД главного механизма (.

6.2 Выбор электродвигателя по каталогу

По каталогу асинхронных электродвигателей выбираем асинхронный электродвигатель 4АА63В4У3.

- мощность электродвигателя; - синхронное число оборотов; - номинальное число оборотов; - момент инерции ротора электродвигателя.

6.3 Определение приведенного момента сил

Приведенный момент сил тяжести и сил полезных сопротивлений рассчитываются для всех рассматриваемых положений механизма по формуле:

По результатам расчёта строим график .


0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

0

14,1489

7000

7000

0

0

0

0

0

0,21

0,105

0,105

0

0,0875

0,252

0,28

0

-

180

180

180

-

0

0

0

-

-

-1

-1

-1


1

1

1

-

-

0

0

0

-

180

180

180

-

-

1

1

1

-

-1

-1

-1

-

0

0,175

0,21

0,1435

0

0,1316

0,2485

0,2345

0

-

25

35

56

-

120,5

140,5

162

-

-

0,9063

0,81915

0,55915

-

-0,50754

-0,77162

-0,95106

-

0

0,0917

0,13728

0,138

0

0,11616

0,17072

0,12672

0

-

55

64

77

-

102

112,5

124

-

-

0,57358

0,43837

0,22495

-

-0,2079

-0,38268

-,5592

-

0

0,203

0,266

0,2625

0

0,2436

0,2905

0,2065

0

-

127

86

52

-

58

95,5

127

-

-

-0,60182

0,06976

0,61566

-

0,52992

-0,09585

-0,60182

-

0

20,753

-7,9165

-97,587

0

-6,4038

-30,46

-37,173

0

Углы между векторами сил и скоростей точек их приложения замерены на планах скоростей.

6.4 Определение приведенного момента инерции

Приведенный момент инерции определяем из условия равенства в каждый момент времени кинетической энергии модели кинетической энергии машинного агрегата.

Приведенный момент инерции рычажного механизма рассчитан по формуле:

полож.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

0,0982

0,101

0,5095

0

0,0638

0,178

0,1607

0

6.5 Суммарный приведенный момент инерции агрегата

Суммарный приведенный момент инерции агрегата равен сумме трёх слагаемых

где - приведенный момент инерции ротора электродвигателя, :

( - осевой момент инерции ротора, взятый из каталога электродвигателя);

- приведенный момент инерции зубчатых колёс редуктора и пары :

где - момент инерции зубчатых колёс редуктора относительно своих осей, кг*с2; - массы зубчатых колёс ; - скорость оси сателлитов,м/с; - угловая скорость сателиттов, с-1; - угловая скорость вала двигателя, с-1; - угловая скорость i-го зубчатого колеса, с-1; к – число блоков сателиттов (принимаем к=3).

Момент инерции зубчатых колёс вычисляем по формуле

где - масса i – го зубчатого колеса равна

(b=0,05 м – ширина венца зубчатого колеса; - удельный вес стали), - радиус делительной окружности (m = 5мм):

Скорость оси сателлита

где

Угловая скорость блока сателлитов определена с использованием метода инверсии:

откуда .

6.6 Исследование установившегося движения

Предполагаем, что приведенный момент двигателя

на рабочем участке механической характеристики электродвигателя можно описать параболой , где А и В – некоторые постоянные величины, которые определим по формулам:

;

;

где - приведенный к звену 1 номинальный момент на роторе электродвигателя;

- приведенная к звену 1 синхронная угловая скорость электродвигателя;

- приведенная к звену 1 номинальная угловая скорость электродвигателя;

6.7 Определяем закон движения звена 1

Определяем закон движения звена 1 , используя формулу:

;

где i=1,2,…12 – индекс соответствует номеру положения кривошипа;

- угловой шаг.

Задавшись с-1, последовательно ведем расчет для i=1,2,…12. Результаты расчетов представлены в табл. 9. Значения и взяты из табл. 7 и табл. 8.

Искомые значения ω1 выделены в табл. 9. По этим значениям построен график зависимости (лист 3).

По табл. 9 определяем

с-1; с-1;

с-1;

Коэффициент неравномерности хода машины

.

Таблица 9.

i п/п

1

149,305

15,5

6,385

2

149,335

19

6,394

3

149,385

2

6,398

4

149,465

-47

6,385

5

149,715

-97

6,34

6

149,345

-34

6,312

7

149,245

-1,5

6,304

8

149,305

-7

6,3

9

149,39

-26

6,289

10

149,41

-35

6,267

11

149,365

-32

6,249

12

149,235

0

6,243

7. Синтез кулачкового механизма

7.1 Определение закона движения толкателя

Исходные данные: закон движения толкателя

где h = 0,052 мм – ход толкателя; фазовые углы: - допустимый угол давления.

Дважды аналитически проинтегрируем закон движения толкателя.

Начальные условия: при

Следовательно,

При

Определим параметр а из условия:

Подсчитанные значения на интервале удаления с шагом приведены в таблице.

, град

0

10

20

30

40

50

60

70

0,2092

0,1497

0,0897

0,0299

-0,0299

-0,0897

-0,1497

-0,2092

0

0,0313

0,05214

0,0625

0,0625

0,05214

0,0313

0

0

0,0029

0,01031

0,02047

0,03153

0,04169

0,04912

0,052

При :

Масштабные коэффициенты:

Строим теоретический профиль кулачка, пользуясь методом инверсии. Радиус ролика .

7.2 Определение жёсткости замыкающей пружины

Определяем жёсткость замыкающей пружины и усилие предварительного сжатия из условия

,

где - усилие предварительного сжатия пружины, Н; - масса толкателя; - угловая скорость кулачка; - аналог ускорения толкателя, м.

Для этого строим график , проводим из начала координат касательную к графику, а затем прямую, ей параллельную, на расстоянии .( - ускорение толкателя, соответствующее точке касания М).

Получим график для определения характеристик пружины.

Жёсткость пружины:

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Волгов В.А. Детали и узлы РЭА. –М.: Энергия. 2001. –656 с.

  2. Устройства функциональной радиоэлектроники и электрорадиоэлементы: Конспект лекций. Часть I / М.Н. Мальков, В.Н. Свитенко. – Харьков:ХИРЭ. 2002. – 140 с.

  3. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/ Под редакцией Р.Г. Варламова. – М.: Сов. Радио. 1999. – 480 с.

  4. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. – М.: Высшая школа. 1999. – 339 с.


1. Реферат Управление структурой капитала, роль денежных фондов
2. Курсовая Банковский маркетинг и его роль в банковском деле
3. Доклад Тезис Дюэма Дюгема Куайна
4. Реферат на тему Supply And Demand Essay Research Paper Recent
5. Статья на тему Тристан и Изольда миф и символы
6. Реферат на тему Environmentally Friendly Alternatives To The Combustion Engine
7. Статья на тему Позолоченная ручка
8. Реферат Планирование товарного обеспечения оптового предприятия
9. Реферат на тему Электронный банкинг
10. Реферат на тему Imperialism And The Us In 1900 Essay