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

               L_ОА = Н/2 = 210/2 = 105м L_АВ = L_ОА / 0,25 = 0,42 м

               Масштабная длинна шатуна

               АВ = L_АВ / K_L = 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 * L_ОА= 9,42 * 0,105 = м/c

Масштабный коэффициент плана скоростей.

Кv = V_A/ р_а = 1/50 = 0,02 м/с/мм

Для определения скорости точки В используем систему уравнений.




           V_B = V_A + V_BA/ ┴BA

    

.

                       V_B = V_BO + V_BBC
             Скорость точки S₂ определяем из условия подобия.

             Действительные скорости точек определяем из выражения.

             V_В = рв * Кv

             VS₂ = pS₂ * Kv

             ω₂ = V_AB / L_AB = ав * К_v / L_АВ

              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

а_А = ω₁² * L_ОА = 9,42² * 0,105 = 9,3 м/с²

Масштабный коэффициент плана ускорений.

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

Для определения ускорения точки В используем систему уравнений.




       а_В = а_А + а_ВА / װ ВА + а_ВА / ┴ ВА
а_В. = а_ВС + а_ВС  

               
 Нормальное ускорение а_ВС= ω²₂ * L_ав

 Для ( 0 ) положения

  аⁿ_ВА = ω²₂ * L_АВ = 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 = а_ВА/ К_А = 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

а_В = а_sв = ПВ * К_а = 37 * 0,155 = 5,74 м/c²

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

Е₂ = а_ВА/ L_АВ = (n₂в) * К_а / L_АВ = 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

М^ф2 = 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

 

             Rⁿ₁₂ + R^ﺡ₁₂ +G₂ +Ф₂+ Ф₃ + ℓ₃ + F_е + R₀₃ = 0
∑ M_В = 0 R^ﺡ₁₂ * ℓ_АВ – G₂hG₂ * Kℓ - Ф₂ * hф₂ * Кℓ  - М^ф₂ = 0

          R₀₃ * Xℓ = 0
  Из второго уравнения находим

R^ﺡ₁₂ = 1.  ( G₂ * hG2 * Kℓ  + M^ф₂ ) = 1..   ((240 * 89 + 179 * 47 ) * 0,003 + 13,8 ) = 246 Н 

         ℓ_{АВ                                                                         0,42}



Задаёмся масштабным коэффициентом плана сил

К_F = Fmax / Fmin  = 15260  = 100 Н

152                         мм
 Масштабные значения остальных сил
R^ﺡ₁₂ = R
^ﺡ
₁₂ = 246 = 2,5 мм

            К_F             100
G₂  = 2,4мм                  G₃ = 5,5 мм

Ф₂ = 2мм                     Ф₃ = 3мм

 По первому уравнению строим план сил и определяем
R^N₁₂ = R₁₂ * К_F = 162 * 100 = 16200 Н
R₁₂ = 16200Н                          R₀₃ = 29 * 100 = 2900 Н

 Рассматриваем механизм 1^го класса

 Уравнение равновесия

         R₂₁ + К₀₁ + G₁ = 0





           R₂₁ * h_R21 * К_ℓ  - Му = 0
   Из второго уравнения находим
Мур = 16200 * 25 * 0,003 = 1215 Н * м

 По первому уравнению строим план сил в масштабе

                                                                      7

К_F = 200 Н.  

              Мм
R₁₂ = 81мм             G₁ = 1мм
Из плана сил        R₀₁ = 16200 Н

2. Синтез кулачкового механизма

S_max = 30мм
φ_П  =  φв = 120⁰               φ_ВВ = 0            Q_доп = 30 мм
2.1 Определение законов движения толкателя

      Принимаем    а₁ = 50 мм

  Задаём масштабом    К_φ

К_φ ( φ_п + φ_в + φ_вв) *  . 
П      .
= ( 120 + 0 + 120 ) * 3,14    . = 0,0174 рад/ мм   

                              180*А                               180*240
 Определяем длину отрезка   φ_П = 120мм
   φ_ВВ =0                               φ_В = 120 мм
 Разбиваем отрезок 0 - φ* на четыре части, и отрезок φ* -φ_П тоже на четыре части.

Строим график аналога ускорений толкателя.
   
D²s ( φ )

  Dφ²



Геометрическим интегрированием строим графики

 

d
п = ( φ)      п ( φ )

dφ
Определяем масштабы по  осям ординат полученных графиков
К_П = КS = S = 30 = 0,517 мм

                Н    58              мм
К_П^І  =Rs    
  = 0,517       =0,595 1    .     

       Н₂* К_φ    50* ),0174              мм

                                                                         8

К_П^ІІ  = К_П^І     =   0,595        = 0,683 .   1   

          Н₁*К_φ     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  Кп^І = 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 SІВ 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 * K_C = 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