Реферат Теория машин и механизмов 2

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

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

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 26.12.2024

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра
«Механика»

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по

теории машин и механизмов

на тему

«                                                                                         »
задание вариант
Выполнил:                                                  студент гр

Руководитель:
Самара 200 г.
Содержание.

Содержание.................................................................................................................................................. 2

Задание......................................................................................................................................................... 3

Введение....................................................................................................................................................... 4

1.Структурный анализ механизма.............................................................................................................. 4

2.1. Кинематический синтез кривошипно-ползунного механизма.................................................... 5

2.2. План положений.............................................................................................................................. 6

2.3. План скоростей и ускорений........................................................................................................... 7

2.3.1. План скоростей......................................................................................................................... 7

2.3.2. План ускорений........................................................................................................................ 9

2.4. Кинематические диаграммы......................................................................................................... 11

3. Силовой расчет...................................................................................................................................... 13

3.1. Обработка индикаторной диаграммы.......................................................................................... 13

3.2. Силовой расчёт группы Ассура второго класса.......................................................................... 14

3.2.1.Определение сил инерции..................................................................................................... 14

3.2.2.Определение сил тяжести...................................................................................................... 15

3.2.3. Определение реакций в кинематических парах.................................................................. 15

3.3 Силовой расчёт механизма I класса.............................................................................................. 17

3.3.1 Определение силы тяжести................................................................................................... 18

3.3.2 Определение реакций в кинематических парах................................................................... 18

3.4 Рычаг Жуковского........................................................................................................................... 19

4. Динамический расчет............................................................................................................................ 20

4.1. Определение приведенных моментов сил.................................................................................. 20

4.2.Определение кинетической энергии звеньев.............................................................................. 21

4.3.Определение момента инерции маховика................................................................................... 22

4.4.Определение закона движения звена приведения...................................................................... 23

4.5.Определение основных параметров маховика............................................................................ 24

5. Синтез зубчатых механизмов............................................................................................................... 25

5.1. Расчет элементов зубчатых колес................................................................................................. 25

5.2. Профилирование зубчатых колес. ............................................................................................... 26

6.Проектирование кулачкового механизма............................................................................................. 28

6.1. Построение диаграмм движения толкателя................................................................................ 28

6.2. Определение минимального радиуса кулачка............................................................................. 29

6.3. Профилирование кулачка.............................................................................................................. 29

Результаты расчётов по программе ТММ1............................................................................................. 31

Результаты расчетов по программе ТММ2............................................................................................. 32

Список литературы.................................................................................................................................... 34

Задание.
Введение.

Целью данной курсовой работы является проектирование и исследование механизма ____________________.

1.Структурный анализ механизма.

Кривошипно-ползунный механизм состоит из четырех звеньев:

0 – стойка,

1 – кривошип,

2 – шатун,

3 – ползун.

Также имеются четыре кинематические пары:

I – стойка 0-кривошип OA;

II – кривошип OA-шатун AB;

III – шатун AB-ползун B;

IV – ползун B-стойка 0.

I, II и III являются вращательными парами;

IV – поступательная пара.

Все кинематические пары являются низшими, т.е. p_нп=_, p_вп=_.

Степень подвижности механизма определяется по формуле Чебышева:

W=3×n-2p_нп-p_вп, (0)

где n – число подвижных звеньев, n =_

P_нп – число низших пар,

P_вп – число высших пар.

W=_________=_.

По классификации И.И. Артоболевского данный механизм состоит из механизма I класса (стойка 0-кривошип OA) и структурной группы II класса второго порядка (шатун AB-ползун B). Из этого следует, что механизм является механизмом II класса.

2. Кинематический анализ.

2.1. Кинематический синтез кривошипно-ползунного механизма.

Первоочередной задачей проектирования кривошипно-ползунного механизма является его синтез, т. е. определение размеров звеньев по некоторым первоначально заданным параметрам.

·        Ход ползуна S=__ м.

·        Эксцентриситет e=0, т.е. опоры механизма находятся на одном уровне.

^·Максимальный угол давления между шатуном и кривошипом q_max=___^°

^·Угловая скорость карданного вала w
=__ с^-1;
w
=__ с^-1

·        Передаточное отношение цепной передачи U_n=_

·        Число зубьев колес Z₁; Z₃=__; __

Отношение длины кривошипа к длине шатуна l=l
1
/l
2 находим из DAOB:

l=l₁/l₂=sin q_max,                                                                   (0)

l=sin__=___.

Длину кривошипа l₁ определяем из рассмотрения двух крайних положений механизма, определяющих ход ползуна S:

Рисунок №

S=OB₁-OB₂=(l₁+l₂)-(l₂-l₁)=2l₁,               (0)

Откуда

l₁=S/2,                                             (0)

l₁=___/2=___ м.

Длина шатуна:

l₂=l₁/l,                                          (0)

l₂=__/__=__ м.

Расстояние от точки А до центра масс S₂ шатуна

l₃=___×l₂,                                       (0)

l₃=__×__=___ м.

Угловая скорость кривошипа w
:

w₁=Z₃/Z₁× U_n×w,                                                      (0)

w₁=__/__×_×__=__ c^-1.

2.2. План положений.

План положений - это графическое изображение механизма в n последовательных положениях в пределах одного цикла.

План положений строим в двенадцати положениях, равностоящих по углу поворота кривошипа. Причем все положения нумеруем в направлении вращения кривошипа w
. Положения остальных звеньев находим путем засечек. За нулевое (начальное) положение принимаем крайнее положение, при котором ползун наиболее удален от кривошипного вала (начало работы хода). Начальное положение кривошипа задается углом j₀, отсчитанным от положительного направления горизонтальной оси кривошипного вала против часовой стрелки. Для данного механизма j₀=__ рад. Кривая, последовательно соединяющая центры S
, S
, S…S
масс шатуна в различных его положениях, будет траекторией точки S₂.

Выбираем масштабный коэффициент длин m_l:

m=l₁/OA,                                                            (0)

где l₁-действительная длина кривошипа, м;

OA
-изображающий её отрезок на плане положений, мм.

m_l=_/_=_ м/мм.

Отрезок AB, изображающий длину шатуна l₂ на плане положений, будет:

AB=l₂/m_l,                                                               (0)

AB=_/_=_ мм.

Расстояние от точки А до центра масс S₂ шатуна на плане положений:

AS₂=l₃/m_l,                                                          (0)

AS₂=_/_=_ мм.

Вычерчиваем индикаторную диаграмму с таким же масштабом перемещения m_s=_ м/мм, в каком представлен план положений механизма, для которой выбираем масштабный коэффициент давления:

m_p=P_max/L_p,                                                            (0)

где P_max-максимальное давление в поршне, МПа.

L_p-изображающий его отрезок на индикаторной диаграмме, мм.

m_p=_/_=_ МПа/мм.

Кинематическую схему механизма вычерчиваем на листе 1 в указанном масштабном коэффициенте m_l=_ м/мм.

2.3. План скоростей и ускорений.

План скоростей – это графическое изображение в виде пучка лучей абсолютных скоростей и точек звеньев и отрезков, соединяющих концы лучей, представляющих собой отношение скорости точек в данном положении механизма.

Определение плана ускорений аналогично определению плана скоростей.

Планы скоростей и ускорений будем рассматривать для десятого положения.

2.3.1. План скоростей.

Скорость точки А находим по формуле:

V_A=w₁×l₁,                                                           (0)

где w₁– угловая скорость кривошипа, с^-1.

l₁– длина кривошипа, м.

V_A=_×_=_ м/с

Выбираем масштабный коэффициент плана скоростей m_V:

m_V=V_A/Pa,                                                        (0)

где V_A- скорость точки A, м/с;

Pa- изображающий ее отрезок на плане скоростей, мм.

m_V=_/_=_.

Из полюса P в направлении вращения кривошипа перпендикулярно к OA откладываем отрезок Pa, изображающий вектор скорости точки A, длиной _ мм.

Определяем скорость точки В:

_B=_A+_BA,                                                       (0)

где _BA- вектор скорости точки B в ее вращательном движении относительно точки A, перпендикулярно к оси звена AB.

Из точки а на плане скоростей перпендикулярно оси звена AB проводим прямую до пересечения с линией действия скорости точки B, в результате чего получаем отрезок Pb=_ мм, изображающий вектор скорости точки B и отрезок ab=_ мм, изображающий вектор скорости звена AB.

Тогда

V_B=Pb×m_V,                                                         (0)

V_B=_×_=_ м/c;

V_BA=ab×m_V,                                                         (0)

V_BA=_×_=_ м/с.

Скорость точки S₂ находим из условия подобия:

as₂/ab=AS₂/AB,                                                  (0)

Откуда

as₂=(AS₂/AB)×ab,                                                (0)

as₂=(_/_)×_=_ мм.

Соединив точку S₂с полюсом P, найдем отрезок, изображающий вектор скорости точки S₂, т.е. Ps₂=_ мм.

Тогда

V_S₂=Ps₂×m_V,                                                       (0)

V_S₂=_×_=_ м/с.

Если из произвольной точки отложить вектор V_S₂ для всех двенадцати положений и соединить их конечные точки плавной кривой, то получим годограф скорости точки S₂.

По результатам расчета программы ТММ1 строим годограф скорости точки S₂.

Угловую скорость шатуна AB определяем по формуле:

w₂=V_BA/l₂,                                                         (0)

w₂=_/_=_ c^-1.

2.3.2. План ускорений.

Находим нормальное ускорение точки A:

a_A=w×l₁,                                                            (0)

a_A=_²×_=_ м/с².

Выбираем масштабный коэффициент плана ускорений m
_a:

m_a=a_A/Pa,                                                            (0)

где a_A– нормальное ускорение точки A, м/с²;

Pa – изображающий ее отрезок на плане ускорений, мм.

m_a=_/_=_ (м/с²)/мм.

Из полюса P откладываем отрезок Pa, изображающий вектор нормального ускорения точки A кривошипа, который направлен к центру вращения кривошипа.

Определяем ускорение точки B:

,                                                          (0)

где - вектор ускорения точки B в ее вращательном движении относительно точки A.

Определяем ускорение a
:

a=V/l₂,                                                          (0)

a=_²/_=_ м/c².

Из точки a на плане ускорений проводим прямую, параллельную оси звена AB и откладываем на ней параллельно отрезку AB в направлении от точки B к точке A отрезок an, представляющий собой ускорение a
в масштабе m_a.

an=a/m_a,                                                             (0)

an=_/_=_ (м/c²)/мм.

Из точки n проводим прямую перпендикулярную оси звена AB до пересечения с линией действия ускорения точки B, в результате чего получаем отрезок nb=_ мм, изображающий вектор касательного ускорения звена AB и отрезок Pb
=_ мм, изображающий вектор скорости точки B.

Тогда

a=nb×m_a,                                                          (0)

a=_×_=_ м/с²;

a_B= Pb×m_a,                                                          (0)

a_B=_×_=_ м/c².

Соединив точки a и b, получим отрезок ab
=_ мм, изображающий вектор ускорения звена AB.

Тогда

a_BA=ab×m_a,                                                          (0)

a_BA=_×_=_ м/с².

Ускорение точки S₂ находим из условия подобия:

as₂/ab=AS₂/AB,                                                   (0)

Откуда

as₂=(AS₂/AB)×ab,                                                 (0)

as₂=(_/_)×_=_ мм.

Соединив точку s₂с полюсом P, найдем отрезок, изображающий вектор скорости точки S₂, т.е. Ps₂=_ мм.

Тогда

a_S₂=Ps₂×m_a,                                                        (0)

a_S2=_×_=_ м/с².

Если из произвольной точки отложить вектор a_S₂ для всех двенадцати положений и соединить их конечные точки плавной кривой, то получим годограф ускорения точки S₂.

По результатам расчета программы ТММ1 строим годограф ускорения точки S₂.

Угловое ускорение шатуна AB определяем по формуле:

e₂= a/l₂,                                                        (0)

e₂=_/_=_ c^-2.

2.4. Кинематические диаграммы.

Строим диаграмму перемещений S_B=S_B(j) на основе двенадцати положений ползуна B₀, B₁, B₂, …,B₁₂ и соответствующих положений кривошипа A₀, A₁, A₂, …, A₁₂.

Находим масштабные коэффициенты:

○ длины: m_S=_·m_l; m_S=_·_=_ м/мм.

○ угла поворота j кривошипа: m_j=2×
/L, m_j=2·_/_=_ рад/мм.

○ времени: m_t=2×
/w₁×L, m_t=2·_/_·_=_ с/мм.

Строим диаграмму скорости V_B=V_B(j) методом графического дифференцирования диаграммы S_B=S_B(j). Полюсное расстояние H₁=_ мм. Тогда масштабный коэффициент скорости m
определим по формуле:

m_V=m_S×w₁/m_j× H₁,                                                       (0)

m_V=_×_/_×_=0_ (м/с)/мм.

Продифференцировав диаграмму V_B=V_B(j), получим диаграмму a_B=a_B (j). Полюсное расстояние H₂=_ мм. Масштабный коэффициент ускорения определим по формуле:

m_a=m_V×w₁/m_j× H₂,                                                       (0)

m_a=_×_/_×_=_ (м/с²)/мм.
Относительная погрешность вычислений:

          Таблица №

Метод расчета	Параметр	Значение в положении 10	Значение по результам расчета программы ТММ1	Относительная погрешность D, %
Метод планов	V_B, м/с
	V_S₂, м/с
	w₂, с^-1
	a_B, м/с²
	a_S₂, м/с²
	e₂, с^-2
Метод диаграмм	V_B, м/с
	a_B, м/с²

3. Силовой расчет.

Основной задачей силового расчета является определение реакций в кинематических парах механизма и внешней уравновешивающей силы (уравновешивающего момента), являющейся реактивной нагрузкой со стороны отсоединенной части машинного агрегата.

В основу силового расчета положен принцип Даламбера, позволяющий при приложении к звеньям инерционной нагрузки записать уравнения движения в форме уравнений равновесия. При этом рассматриваются статически определимые кинематические цепи (группы Ассура) и механизм I класса, т.е. звено кривошипа.

3.1. Обработка индикаторной диаграммы.

Индикаторная диаграмма самоходной тележки представляет собой зависимость движущих сил от перемещения ползуна P=f(S) (рис. 2).

Для определения значения движущих сил для всех рассматриваемых положений механизма, необходимо произвести графическую обработку индикаторной диаграммы. Давление P_i (МПа) на поршень в i-том положении определим путем измерения соответствующей ординаты y
в мм на диаграмме с учетом масштабного коэффициента давлений m_p=_ МПа/мм, подсчитанного в п. 2.2.

P_i=m_p×y_i. (0)

Движущая сила, действующая на поршень F_дi, Н будет равна:

F_дi= P_i×p×D²/4, (0)

где D – диаметр поршня, м.

Результаты расчета сведены в таблицу №2. Знак (-) показывает, что сила направлена вниз.

По результатам таблицы №2 строим диаграмму движущих сил F_д=F_д(j) в масштабе m_F=_ Н/мм.

3.2. Силовой расчёт группы Ассура второго класса.

Для выполнения силового расчёта необходимо знать значение сил, действу- ющих на звенья механизма: силы тяжести, движущие силы и силы инерции этих звеньев.

Силовой расчёт будем вести для десятого положения кривошипно-ползунного механизма.

От механизма, начиная с исполнительного звена (ползуна), отсоединяется группа Ассура, а точки разрыва этой группы заменяются реакциями.

3.2.1.Определение сил инерции.

Модули сил инерции звеньев определяем по формуле:

Ф_i=m_i×a_i , (0)

Подпись:
Рисунок №

где m_i-масса i-го звена, кг;

a_i-ускорение центра масс i-го звена, м/с² .

Подставив числовые значения, получим:

Ф₂=_·_=_ Н;

Ф₃=_×_=_ Н

Направления сил инерции противоположны направлениям соответствующих ускорений. Момент инерции шатуна определяется по формуле:

M_Ф2=I_S₂×e₂ (0)

M_Ф2=_×_=_ Н×м

Систему сил инерции шатуна, т.е. главный вектор сил инерции Ф₂, приложенный в центре масс, и момент сил инерции относительно центра масс, приводим к одной силе Ф₂ приложенной в некоторой точке K. Расстояние между линиями действия силы инерции и приведенной силой вычисляется по формуле:

h=M_Ф2/Ф₂ (0)

h=_/_=_ м

Направление приведенной силы совпадает с направлением силы инерции, а направление момента приведенной силы относительно точки S₂ совпадает с направлением момента M_Ф₂ (Рисунок 2).

3.2.2.Определение сил тяжести.

Силы тяжести определяем по формуле:

G_i=m_i*g , (0)

где m_i-масса i-го звена , g-ускорение силы тяжести.

Подставив числовые значения, получим:

G₂=_×9,81=_ Н;

G₃=_×9,81=_ Н.

3.2.3. Определение реакций в кинематических парах.

Определение давлений в кинематических парах начинаем с рассмотрения равновесия группы Ассура (2-3) (Рисунок 3): шатун AB – ползун B. На звенья этой группы действуют силы: движущая сила F_д, силы тяжести G₃, G₂, результирующие силы инерции Ф₃, Ф₂, реакция R₀₃ заменяющая действие стойки 0 на ползун 3 и реакция R₁₂ заменяющая действие кривошипа 1 на шатун 2.

Силы, приложенные в точке B, приводим к одной силе F₃.Величину этой силы определяем по формуле:

F₃=-Ф₃-G₃+F_д                                                   (0)

F₃=-_-_+_=_ Н

Знак (+) показывает, что сила F₃ направлена вверх.

Условие равновесия группы (2-3) выражается следующим образом:

++++=0                                            (0)

Давление R₁₂ раскладываем на две составляющие, действующие вдоль оси звена AB – R
и перпендикулярно к оси звена AB – R
.

Составляющую R
определяем из уравнения моментов всех сил, действующих на шатун AB, относительно точки B.

Применительно к рисунку 3 это уравнение можно записать так:

R*l₂-Ф₂×h₁-G₂×h₂=0                                             (0)

откуда

R=(Ф₂×h₁+G₂×h₂)/l₂                                               (0)

R= (_×_+_×_)/_=_ Н.

План сил строим в масштабе: m_F=20 Н/мм.

Из произвольной точки последовательно откладываем вектора R
, F₃+G₂, Ф₂. Через конечную точку вектора Ф₂ проводим линию действия реакции R₀₃ ,а через начальную точку вектора R
- линию действия силы R
. Получим точку пересечения. Соединив конечную точку вектора Ф₂ с точкой пересечения, получим вектор R₀₃. Соединив точку пересечения с конечной точкой вектора R
, получим вектор R₁₂. Умножив соответствующие длины на масштабный коэффициент, получим: R₀₃=_ H; R₁₂=_ H; R
=_ Н

Если из произвольной точки отложить вектор R₁₂ для всех двенадцати положений, то получим годограф реакции R₁₂.

По результатам расчета программы ТММ1 строим годограф реакции R₁₂ в масштабе m_R=_ Н/мм.

Если в каждом из двенадцати положений ползуна отложить вектор R₀₃ и соединить их конечные точки плавной кривой, то получим годограф реакции R₀₃.

По результатам расчета программы ТММ1 строим годограф реакции R₀₃=R₀₃(S_B) в масштабе m_R=_ Н/мм,
m_S=_ м/мм.

Давление R₃₂ в паре шатун – ползун определяем из условия равновесия ползуна:

++=0                                                   (0)

и равенства:

R₃₂=R₂₃,                                                       (0)

или

                                                  (0)

Тогда

R₂₃_X=R₀₃=_ H,

R₂₃_Y=F₃=_ H;

R₂₃=                                                (0)

R₂₃==_ Н

R₃₂=_ Н

По результатам расчета программы ТММ1 строим диаграмму реакции R₃₂=R₃₂(j₁) в масштабе: m_R=_ Н/мм.

3.3 Силовой расчёт механизма I класса.

К кривошипу приложена сила тяжести G₁, известная реакция R₂₁=-R_12.Неизвестная по значению и направлению реакция R₀₁ показана в виде Rи R.

Чтобы кривошип мог совершать вращение по заданному закону, к нему со стороны отсоединённой части машинного агрегата должна быть приложена реактивная нагрузка в виде уравновешивающей силы F_y. Допустим, что неизвестная по модулю уравновешивающая сила приложена перпендикулярно кривошипу в точке А.

Силу инерции кривошипа не определяем, так как он уравновешен.

3.3.1 Определение силы тяжести.

Силу тяжести кривошипа определяем по формуле:

G₁=m₁×g, (0)

где m₁– масса кривошипа;

g – ускорение силы тяжести.

G₁=_×9,81=_ Н;

3.3.2 Определение реакций в кинематических парах.

Давление R₀₁ в паре кривошип-стойка и уравновешивающий момент M_y определяем из условия равновесия кривошипа ОА:

=0         (0)

Силу F_y находим из условия:

F_y× l₁ –R₂₁×h₃=0              (0)

Откуда

F_y=R₂₁×h₃/l₁                    (0)

F_y=_×_/_=_ Н

План сил строим в масштабе: m_F=_ Н/мм.

В соответствии с уравнением из произвольной точки последовательно откладываем вектора F_y, R₂₁, G₁. Соединив конечную точку вектора G₁ с начальной точкой вектора F_y получим вектор R₀₁. Отложив параллельно OA из конца вектора G₁ прямую до пресечения с линией действия вектора F_y, получим вектор R
. Соединив конечную точку вектора R
с начальной точкой вектора F_y, получим вектор R
. Умножив соответствующие длины на масштабный коэффициент, получим: R₀₁=_ Н, R
=_ Н, R
=_ Н.

По результатам расчета программы ТММ1 строим диаграмму реакции R₀₁=R₀₁(j₁ ) в масштабе m_R=_ Н/мм.

Уравновешивающий момент M_y определяется по формуле:

M_y=F_y×l₁                                                            (0)

M_y=_×_=_Н×м

По результатам расчета программы ТММ1 строим диаграмму уравновешивающего момента M_у=M_у(j₁ ) в масштабе: m_M=_ Н×м/мм.

3.4 Рычаг Жуковского.

С целью проверки правильности силового расчета механизма уравновешивающий момент M_yопределяем с помощью рычага Жуковского.

Подпись:
Рисунок №

На план скоростей предварительно повёрнутый на 90 градусов вокруг полюса в соответствующие точки переносим все заданные силы, включая силы инерции и уравновешиващую силу. Из условия равновесия плана скоростей, как рычага, определяем уравновешивающую силу F_y; последнюю прикладываем в точке a, считая ее как бы приложенной в точке A кривошипа, и направляем ее перпендикулярно линии кривошипа ОА.

Таким образом:

F_y×Pa+Ф₂×h₄+G₂×h₅-F₃×Pb=0 (0)

Откуда:

F_y=(-Ф₂×h₄-G₂×h₅+F×Pb)/Pa   (0)

F=( _×_ - _×_ + _×_ )/_=_ Н

Определяем величину уравновешивающего момента:

M=F×l,                                                         (0)

M=_×_=_ Н×м

Относительная погрешность вычислений:

Таблица №

Метод расчета	Параметр	Значение в положении №__	Значение по результам расчета программы ТММ1	Относительная погрешность D, %
Метод планов	R₁₂, Н
	R₀₃, Н
	R₃₂, Н
	R₀₁, Н
	M_y, Н×м
Рычага Жуковского	M_y, Н×м

4. Динамический расчет.

4.1. Определение приведенных моментов сил.

Приведенный момент движущих сил М
, приложенный к звену приведения, определяется из условия равенства мгновенных мощностей, т. е. Мощность, развиваемая М
, равна сумме мощностей, развиваемых силами и моментами сил, действующими на звенья машинного агрегата. Так, для кривошипно-ползунного механизма с вертикальным движением ползуна, если в качестве звена приведения принимается вал кривошипа, приведенный момент движущих сил и сил тяжести (Н×м) равен:

М=(F×V×cos(F^V_B)+G×V×cos(G^V)+

+G×V×cos(G^V))/(-w)                                                    (0)

(Силы берутся по модулю, знак перед угловой скоростью w учитывает, что вращения кривошипа направлено против часовой стрелки)

После подстановки числовых данных получим:

М=(_×_×_+_×_×_+_×_×_)/_=_ Н×м

Приведенный момент сил сопротивления M в дальнейшем предполагается постоянным по величине, т. е. M
=const, и находится из условия равенства работ движущих сил и сил сопротивления за цикл установившегося движения.

По распечатке ТММ1 строим диаграмму M
=M
(j) приведенных моментов движущих сил и сил тяжести в функции угла поворота j звена приведения. Принимаем масштаб моментов равным m_M=_ Н×м/мм, а масштаб углов поворота звена приведения: m_j=_ рад/мм

Интегрируем графически диаграмму M=M
(j), принимая полюсное расстояние H=_ мм, в результате чего получаем диаграмму A_д=A_д(j) работ движущих сил и сил тяжести.

Находим масштабный коэффициент работ:

m_A=m_м×m_j×H,                                                          (0)

m_A=_×_×_=_ Дж/мм

Тогда

A_д₁₀=y_A×m_A                                                           (0)

где y_A– отрезок в десятом положении на диаграмме работ движущих сил, мм.

A_д₁₀=_×_=_ Дж.

Полагая, что приведенный момент М сил сопротивления имеет постоянную величину во всех положениях звена приведения, строим диаграмму A_с=A_с(j), соединив начальную и конечную точки диаграммы A_д=A_д(j).

Тогда

A_c(10)= y_A×m_A                                                        (0)

где y_A– отрезок в десятом положении на диаграмме работ сопротивления, мм.

A_c(10)=_×_=_ Дж.

Продифференцировав диаграмму A_с=A_с(j) по j, получим прямую, параллельную оси абсцисс, которая является диаграммой моментов сил сопротивления M=M(j).

Тогда

M=y_M×m_M                                                           (0)

где y_M– отрезок в десятом положении на диаграмме приведенного момента сопротивления, мм.

M=_×_=_ Н×м.

4.2.Определение кинетической энергии звеньев.

Вычитая из ординат диаграммы A_д=A_д(j) соответствующие ординаты диаграммы A_с=A_с(j) и откладывая разность на соответствующих ординатах, получаем график: DT=DT(j) масштаб диаграммы m_T=_ Дж/мм.

Определяем приращения кинетической энергии всей машины вместе с маховиком

DT₁₀=A_д₁₀+A_c₁₀                                                    (0)

DT₁₀=_+_=_ Дж

Кинетическую энергию звеньев механизма с переменным приведенным моментом инерции определяем по формуле:

T=(m₂×V)/2+(m₃×V)/2+(I_S₂×w)/2                               (0)

T=(_×_²)/2+(_×_²)/2+(_×_²)/2=_ Дж

Приведенный момент инерции определяем по формуле:

I=2×T/ w                                                       (0)

I=2×_/_²=_ кг×м²

Изменение кинетической энергии звеньев машинного агрегата с постоянным приведенным моментом инерции, Дж,

DT=DT₁₀- T                                                  (0)

DT=_-_=_ Дж

По результатам расчёта программы ТММ1 строим диаграммы DT
=DT(j), T⁽²⁾= T⁽²⁾(j), DT⁽¹⁾=DT⁽¹⁾(j) в масштабе m_T=_ Дж/мм.

Далее определяются минимальные DT
и максимальное DT значение из массива DT, а затем максимальное изменение кинетической энергии звеньев с постоянным приведенным моментом инерции, Дж,

DT=DT-DT                                               (0)

DT=_-_= _ Дж

4.3.Определение момента инерции маховика.

Приведенный постоянный момент инерции звеньев машинного агрегата, необходимый для обеспечения требуемой неравномерности движения:

I=DT /d×w₁²₍_ср₎ (0)

где d- коэффициент неравномерности вращения кривошипа

I=_/(_·_)=_ кг×м²

Дополнительное значение постоянной составляющей приведенного момента инерции, т. е. момент инерции маховика определяется из выражения:

I= I- I (0)

где I- приведенный к кривошипу момент инерции всех вращающихся масс, кг×м²

I=_-_=_ кг×м²

4.4.Определение закона движения звена приведения.

Для определения истинного значения угловой скорости звена приведения w вычисляются средние значения изменения кинетической энергии:

DT=(DT+DT)/2,                                                         (0)

DT=(_+_)/2=_ Дж

и среднее значение кинетической энергии звеньев с постоянным приведенным моментом инерции:

T= I×w/2,                                                   (0)

T=_×_/2=_ Дж

Определяем кинетическую энергию:

T= T-DT+ DT,                                         (0)

T=_-_+_= _ Дж

Определяем угловую скорость звена приведения:

w₁₍₁₀₎=,                                                     (0)

w₁₍₁₀₎= =_ с^-¹.

Угловое ускорение звена приведения берем из результатов расчета программы ТММ1: e₁₍₁₀₎=_ с^-2.

По результатам расчета программы ТММ1 строим диаграммы w₁=w₁(j) и e₁=e₁(j), для которых масштабные коэффициенты равны: m_w=_с^-1/мм, m_e=_ с^-2/мм.

4.5.Определение основных параметров маховика.

Если маховик выполняется в виде колеса со спицами, то момент инерции обода составляет примерно 90% от момента инерции всего маховика, т. е. I_об=0,9×I. Полагая, что масса обода m_об равномерно распределена по окружности среднего диаметра D, можно использовать формулу для момента инерции тонкого кольца:

I_об=m_об×D²/4.                                                       (0)

Выразим массу обода в кг через его объем и плотность материала r:

M_об=r×b×h×p×D,                                                     (0)

где b – ширина сечения обода, м;

h – высота сечения обода, м.

Тогда, задаваясь соотношением b/D=k_b h/D=k_h можно найти средний диаметр обода маховика. Обычно k_b и k_h выбираются в пределах 0,1 ... 0,3, причем k> k_h,

примем k_b=_, k_h=_; плотность материала принимается: для стали r=7800 кг/м³.

Тогда:

                                                      (0)

=_ м.

b=k_b×D                                                             (0)

b=_×_=_ м ;

h=k_h×D                                                            (0)

h=_×_=_ м.
Относительная погрешность вычислений:

Таблица №

Метод расчета	Параметр	Значение в положении № __	Значение по результам расчета программы ТММ1	Относительная погрешность D, %
Метод диаграмм	М, Н×м
	М, Н×м
	A_д, Дж
	A_с, Дж
	DT, Дж
	T⁽²⁾, Дж
	DT⁽¹⁾, Дж
	I , кг×м²
	w₁, с^-1

5. Синтез зубчатых механизмов.

5.1. Расчет элементов зубчатых колес.

Параметры зуборезной рейки:

○ - модуль рейки m=_ мм,

○ - угол профиля рейки a₀=_°.

Параметры нулевого зацепления.

Радиус делительной окружности:

r₁=m×z₁/2                                                            (0)

r₁=_×_/2=_ мм,

r₂=m×z₂/2                                                              (0)

r₂=_×_/2=_ мм.

Радиус основной окружности:

r_b₁=r₁×cos20°                                                         (0)

r_b₁=_×0,9397=_ мм,

r_b₂=r₂×cos20°                                                         (0)

r_b₂=_×0,9397=_ мм.

Радиус начальной окружности:

r_w₁= r₁=_ мм,

r_w₂= r₂=_ мм.

Радиус окружности впадин:

r_f₁=r₁-m×(h^*_a+c^*)                                                    (0)

r_f₁=_-_×(_+_)=_ мм,

r_f₂=r₂-m×(h^*_a+c^*)                                                    (0)

r_f₂=_-_×(_+_)=_ мм.

Высота зуба:

h=m×(2× h^*_a+ c^*)                                                    (0)

h=_×(2×_+_)=_ мм.

Радиус окружности вершин:

r_a₁= r_f₁+h                                                           (0)

r_a₁=_+_=_ мм,

r_a₂= r_f₂+h                                                           (0)

r_a₂=_+_=_ мм.

Межосевое расстояние:

a=m×(z₁+z₂)/2                                                    (0)

a=_×(_+_)/2=_ мм.

Шаг зацепления:

P=p×m                                                                  (0)

P=3,142×_=_ мм.

Толщина зуба по делительной окружности:

s₁=s₂=0,5×P                                                           (0)

s₁=s₂=0,5×_=_ мм.

Параметры корригированного зацепления рассчитываем по программе ТММ2. Исходные данные: число зубьев шестерни Z₁=_, число зубьев колеса Z₂=_, модуль m=_ мм.

5.2. Профилирование зубчатых колес.

Выбираем масштаб построения таким образом, чтобы высота зуба h на чертеже была не менее 40-50 мм. При этом масштабный коэффициент: m_l=_ м/мм

Выбираем положение центров О₁ и О₂ осей зубчатых колёс Z₁ и Z₂, расстояние между которыми равно a. Из центров О₁ и О₂ проводим окружности, радиусы которых соответствуют:

○ - начальным окружностям: r_w₁=_ мм; r_w₂=_ мм;

○ - делительным окружностям: r₁=_ мм; r₂=_ мм;

○ - окружностям вершин: r_a₁=_ мм; r_a₂=_ мм;

○ - окружностям впадин r_f₁=_ мм; r_f₂=_мм;

○ - основным окружностям: r_b₁=_ мм; r_b₂=_ мм.

Проводим линию зацепления MN. Она должна проходить через полюс зацепления P под углом 20⁰ к линии, перпендикулярной межосевой линии О₁О₂, и при этом быть касательной к основным окружностям r_b₁ и r_b₂.

Находим активный участок линии зацепления ab. Точки a и b являются точками пересечения линии зацепления MN с окружностями вершин r_a₁ и r_a₂.

Последовательность построения зуба:

○ - проводим ось симметрии зуба;

○ - проводим ряд радиусов r_i в пределах от радиуса окружности выступов r_a до радиуса основной окружности r_b;

○ - откладываем на каждом из радиусов r_i по обе стороны оси симметрии половину толщины зуба S_i/2;

○ - соединяем плавной линией полученные точки;

○ - проводим окружность впадин r_f и соединяем построенные участки с окружностью впадин переходной кривой (r = 0,25×m=0,25×_=_ мм).

Построенный профиль зуба устанавливаем на чертеже таким образом, чтобы он разместился между окружностями вершин r_a и впадин r_f, а полюс P касался его боковой поверхности. Аналогично строится профиль зуба колеса z₂.

Проводим ось симметрии двух других зубьев шестерни и колеса.

Строим рабочие участки профилей зубов, то есть те участки, которые участвуют в зацеплении. Чтобы найти эти участки, нужно на профиле шестерни найти точку, сопрягаемую с крайней точкой головки зуба колеса и наоборот. Для этого через точку a из центра O₂ проводится дуга радиусом O₂a до пересечения с профилем зуба колеса. Для того, чтобы выделить рабочие участки профилей зуба на расстоянии 1,5-2 мм проводим линии, параллельные боковым поверхностям зубьев и заштриховываем полученные области.

Построение графиков качественных показателей:

Проводим линии, перпендикулярные MN.

По результатам расчета программы ТММ2 строим диаграмму коэффициента скольжения l=f(x), для которой выбираем масштаб: m_l=_ _ мм.

На оси x откладываем расстояния x₁, x₂,…, а на оси l значения l_i. Полученные точки соединяем плавной линией.

Аналогично строим корригированное зацепление. Корригированное зацепление представляет собой зацепление с более благоприятными качественными характеристиками по сравнению с нулевым зацеплением, в частности устранён подрез зубьев.

6.Проектирование кулачкового механизма.

6.1. Построение диаграмм движения толкателя.

Начертим согласно заданию диаграмму аналога ускорения движения толкателя S²=S²(j), выбрав масштабный коэффициент m_j:

m_j=(p/180)×j_p/L                                                             (0)

где j_p=j_п+j_дс+j_о- угол рабочего хода, град.;

L- отрезок, изображающий угол рабочего хода на чертеже.

j_p=j_п+j_дс+j_о,                                                  (0)

где j_п- угол подъема,

j_дс- угол дальнего стояния,

j_о- угол опускания.

j_p=_+_+_=_°

m_j=(3,14/180)×_/_=_ рад/мм.

Откладываем по оси абсцисс отрезки в масштабе m_j, эквивалентные углам j_п, j_дс, j_о. Делим отрезки, соответствующие j_п и j_о на десять равных частей. Строим диаграмму аналога ускорения толкателя s''=s''(j) в пределах углов j_у и j_в.

Чтобы обеспечить одинаковый масштаб на всех участках диаграммы S''=S''(j) необходимо выполнить условие:

h_п/h_о=,                                                    (0)

где h_п, h_о - максимальные ординаты диаграммы S²=S²(j) на участках j_о, j_п соответственно.

Проинтегрировав графически диаграмму аналога ускорения толкателя S²=S²(j), получим диаграммы аналога скорости толкателя S¢=S¢(j).

Проинтегрировав графически диаграмму аналога скорости S¢=S¢(j), получим диаграмму перемещения толкателя S=S(j).

Для того, чтобы масштабы диаграмм были равны необходимо выполнить условие:

H=1/m_j                                                             (0)

H=1/_=_ мм.

Находим масштабный коэффициент перемещения толкателя, который будет равен масштабным коэффициентам скорости и ускорения толкателя:

m_S=m_S_¢ =m_S_²=h/S_max                                               (0)

где h - ход толкателя, м;

S_max - отрезок, изображающий ход толкателя на чертеже, мм.

m_S=_/_=_ м/мм.

m_S=m_S_¢ =m_S_²=_ м/мм.

6.2. Определение минимального радиуса кулачка.

Минимальный радиус кулачка определяются из условия выпуклости профиля кулачка, т.е. радиус кривизны его в любой точке должен быть больше нуля (r³0).

Известно, что кулачок имеет выпуклый профиль, если радиус его в любом положении удовлетворяет условию:

r_о> ç-(S+S²)ç (0)

Т.е. радиус основной шайбы кулачка должен быть больше наибольшей отрицательной ординаты суммарного графика (S+S
²)=f(j). Построение этого графика производится с помощью построенных ранее диаграмм S=S(j) и S
²=S
²(j). Для этого в каждой точке 0, 1, … по оси абсцисс следует сложить указанные диаграммы с учётом знака. Обозначим наибольшее абсолютное значение отрицательной ординаты полученного графика через a и умножив это значение на масштабный коэффициент, получим: a=_.

Тогда, с учётом гарантированного запаса d=_ м принимаем:

r_o₍_min₎=a+d, (0)

r_o₍_min₎=_+_=_ м.

6.3. Профилирование кулачка.

Проводим окружность r_o_(min₎с центром в точке 0 в масштабе: m_l=_.

Линию движения толкателя проводим через центр вращения кулачка в соответствии с заданной структурной схемой кулачкового механизма. На пересечении этой линии с окружностью получаем точку В₀.

От луча ОВ₀ откладываем в сторону, противоположную вращению кулачка, фазовые углы j_п, j_дс, j_о.

Делим углы j_п и j_о на равные части согласно графику S=S(j). Через полученные точки деления 1, 2, 3,… проводим лучи 01, 02, 03,….

В направлении относительного движения толкателя от начальной окружности радиуса r₀ откладываем отрезки 11', 22', 33',…, соответствующие в масштабе m_lперемещениям толкателя S₁, S₂, S₃,….

Через полученные точки B₀, 1', 2',…, проводим перпендикуляры к соответствующим лучам, которые представляют собой положения плоскости (тарелки) толкателя в обращённом движении.

Проводим огибающую семейства перпендикуляров (положений тарелки толкателя), которая является действительным профилем кулачка.

Кулачковый механизм проектируем на 5 листе.
Результаты расчётов по программе ТММ1.

Исполнитель: Иванов И.И.       Группа: _-__-_     Вариант:__

                     Исходные данные:

Тип машинного агрегата TM=_

Номер схемы кривошипно-ползунного механизма N=_

Направление вращения кривошипа K=_

Средняя угловая скорость кривошипа Omega_1=_ 1/c

Смещение направляющей ползуна (эксцентриситет) e=0.00000 м

Длина кривошипа L1=_ м

Длина шатуна L2=_ м

Расстояние АS2 L3=_ м

Начальное положение кривошипа Phi0=_ градусов

Масса кривошипа m1=_ кг

Масса шатуна m2=_ кг

Масса ползуна m3=_ кг

Момент инерции шатуна Is2=_ кг*м^2

Сум. прив. мом-т всех вр. масс маш. агрегата I_П_0=_ кг*м^2

Коэффициент неравномерности вращения delta=_

Значения Pпс (Pд) {H}:

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

____________________________________________________________________________

N|УПК|У.С.Ш.| У.У.Ш. | С.П.| У.П. |vx s2|vy s2|vs 2| wx s2 | wy s2 | w s2 |

----------------------------------------------------------------------------

0|   |      |        |     |       |     |     |    |       |       |      |

…

12|   |      |        |     |       |     |     |    |       |       |      |

______________________________________________________________________________
                       РЕЗУЛЬТАТЫ СИЛОВОГО РАСЧЁТА

____________________________________________________________________

| N|   R12X   |   R12Y   |    R12   |    R03   |   R32X   |   R32Y   |

|--------------------------------------------------------------------|

| 0|          |          |          |          |          |          |

…

|12|          |          |          |          |          |          |

|____________________________________________________________________|

_________________________________________________

| N|    R32   |   R01X   |   R01Y   |    R01   |    MUR   |

|---------------------------------------------------------|

| 0|          |          |          |          |          |

…

|12|         |          |          |          |          |

|_________________________________________________________|
            ДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МАШИННОГО АГРЕГАТА

____________________________________________________________________

| N|   IP2    |   DIP2 |    MPS   |    MPD   |    AD    |    AS    |

|--------------------------------------------------------------------|

| 0| 0.0172763| 0.0000000|    -165.8|       0.0|       0.0|       0.0|

…

|12| 0.0172763| 0.0000000|    -165.8|       0.0|    1041.8|   -1041.8|

|____________________________________________________________________|

_________________________________________________________

| N|    DT    |    T2    |    DT1   |    W1    |    EPS   |

|---------------------------------------------------------|

| 0|          |          |          |          |          |

…

|12|          |          |          |          |          |

|_________________________________________________________|
Результаты

расчетов

по

программе

ТММ
2.

ИСПОЛНИТЕЛЬ: Иванов И.И.         ГРУППА: _-_-_     ВАРИАНТ:_

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ЧИСЛО ЗУБЬЕВ ШЕСТЕРНИ Z1=_

ЧИСЛО ЗУБЬЕВ КОЛЕСА Z2=_

МОДУЛЬ ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ M=_

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ:

____________________________________________________________________________

                 П А Р А М Е Т Р               | БЕЗ СМЕЩЕНИЯ | СО СМЕЩЕНИЕМ

                                               |    X1=X2=0   | X1=0.50 X2=0.00

----------------------------------------------------------------------------

   ДИАМЕТР ДЕЛИТЕЛЬНОЙ ОКРУЖНОСТИ          D1= |              |

                                           D2= |              |

   ДИАМЕТР ОСНОВНОЙ ОКРУЖНОСТИ            DB1= |              |

                                          DB2= |              |

   ДИАМЕТР НАЧАЛЬНОЙ ОКРУЖНОСТИ           DW1= |              |

                                          DW2= |              |

   ДИАМЕТР ОКРУЖНОСТИ ВПАДИН              DF1= |              |

                                          DF2= |              |

   ДИАМЕТР ОКРУЖНОСТИ ВЕРШИН              DA1= |              |

                                          DA2= |              |

   МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ                A (AW)= |              |

   УГОЛ ЗАЦЕПЛЕНИЯ, ГРАДУС          ALF (ALW)= |              |

   ВЫСОТА ЗУБА                              H= |              |

   ТОЛЩИНА ЗУБА ПО ДЕЛИТЕЛЬНОЙ ОКРУЖНОСТИ S1= |              |

                                           S2= |              |

______________________________________________________________________________

ТОЛЩИНА ЗУБА ПО ОКРУЖНОСТИ ПРОИЗВОЛЬНОГО РАДИУСА

=======================================================================

          БЕЗ СМЕЩЕНИЯ              |           СО СМЕЩЕНИЕМ

         ( X1 = X2 = 0 )            | X1= 0.50 X2= 0.00

-----------------------------------------------------------------------

    ШЕСТЕРНЯ Z1   |    КОЛЕСО Z2    |   ШЕСТЕРНЯ Z1   |    КОЛЕСО Z2

-----------------------------------------------------------------------

РАДИУС | Т.З. | РАДИУС | Т.З. | РАДИУС | Т.З. | РАДИУС | Т.З.

-----------------------------------------------------------------------

         |        |        |        |        |        |        |

…

         |        |       |        |        |        |        |

_______________________________________________________________________

КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕДАЧИ (БЕЗ СМЕЩЕНИЯ)

============================================================================

         ПАРАМЕТР          |   КООРДИНАТЫ ТОЧКИ, ОТСЧИТЫВАЕМОЙ ОТ НАЧАЛА

                           |      ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ЗАЦЕПЛЕНИЯ

                           |------------------------------------------------

                           |      |      |      |      |      |      |

----------------------------------------------------------------------------

КОЭФФИЦИЕНТ | ШЕСТЕРНЯ   |      |      |      |      |      |      |

ОТНОСИТЕЛЬН.|-------------|------|------|------|------|------|------|------

СКОЛЬЖЕНИЯ |   КОЛЕСО    |      |      |      |      |      |      |

---------------------------|------------------------------------------------

КОЭФФИЦИЕНТ УДЕЛЬНОГО     | **** | **** | **** | **** | **** | **** | ****

      ДАВЛЕНИЯ             | **** | **** | **** | **** | **** | **** | ****

---------------------------|------------------------------------------------

КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ    |

============================================================================

КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕДАЧИ (X1=_ X2=_)

============================================================================

         ПАРАМЕТР          |   КООРДИНАТЫ ТОЧКИ, ОТСЧИТЫВАЕМОЙ ОТ НАЧАЛА

                           |      ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ЗАЦЕПЛЕНИЯ

                           |------------------------------------------------

                           |      |      |      |      |      |      |

----------------------------------------------------------------------------

КОЭФФИЦИЕНТ | ШЕСТЕРНЯ   |      |      |      |      |      |      |

ОТНОСИТЕЛЬН.|-------------|------|------|------|------|------|------|------

СКОЛЬЖЕНИЯ |   КОЛЕСО    |      |      |      |      |      |      |

---------------------------|------------------------------------------------

КОЭФФИЦИЕНТ УДЕЛЬНОГО     | **** | **** | **** | **** | **** | **** | ****

      ДАВЛЕНИЯ             | **** | **** | **** | **** | **** | **** | ****

---------------------------|------------------------------------------------

КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ    |

============================================================================

Список литературы.

1.      Теория механизмов и машин. Учебник для втузов / Под редакцией К.В. Фролова. М.: Высшая школа,1987.

2.      Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / Под ред. А.С. Кореняко 5-е издание. Киев: Вища школа,1970.

3.      Кинематическое и динамическое исследование кривошипно-ползунных механизмов с применением ЭВМ в диалоговом режиме: Методические указания к курсовому проекту по теории механизмов машин /Самарский Политехнический Институт; Сост. А.С. Неймарк, А.К. Федосеев, Самара, 1991.

4.      Проектирование зубчатых механизмов с применением ЭВМ в диалоговом режиме: Методические указания к курсовому проекту по теории механизмов машин / Самарский Государственный Технический Университет; Сост. А. С. Неймарк, И. Н. Булавинцев, Самара, 1993.

5.     Синтез кулачковых механизмов с применением ЭВМ в диалоговом режиме: Методические указания к курсовому проекту по теории механизмов и машин/ Самарский Государственный Технический Университет; Составители: А.С. Неймарк, Э.Э. Рыжов, И.Н. Булавинцев. Самара 1993.

Bukvasha