Курсовая работа: Расчет кривошипного механизма

1.3.1 Расчет и построение графика приведённого момента сил полезного сопротивления

Рассчитаем значение приведённого момента сил полезного сопротивления для данного положения механизма. В основу расчёта возьмём теорему Н.Е. Жуковского о «жёстком рычаге».

В соответствии с этой теоремой, построенный план скоростей, принимаем за «жёсткий рычаг» в соответственных точках которого приложим внешние силы, предварительно повернув их на 900.     Принимаем что приведённая сила Fпр приложена в точке А механизма, перпендикулярно О1А и её момент направлен против вращения звена 1,на плане аналогов скоростей в соответственной точке а, перпендикулярно ра. На основании этого, запишем уравнение:

                        (1.9)

откуда:

                     (1.10)

где: F – сила cопротивления.

                      (1.11)

где: a=88о14’

Полученные значения Fпр и силы сопротивления F заносим в таблицу 3.

Приведённый момент равен :

                          (1.12)

Полученные значения приведённого момента Мпр заносим в таблицу 4, и на их основании строим график приведённого момента сил.

Таблица 4. Приведённый момент сил

Выбираем масштабный коэффициент, для построения графика приведённого момента сил.

  (1.13)

Введём масштабный коэффициент угла поворота кривошипа.

      (1.14)

1.3.2. Построение графика работ сил полезного сопротивления и сил движущих

Для построения графика работ сил полезного сопротивления проводим интегрирование зависимости Мпр=Мпр(j) по обобщенной координате (т.е. по углу поворота звена приведения - кривошипа), что приводит к получению требуемого графика Ас=Ас(j). Для получения наглядного результата применим метод графического интегрирования. Для этого вводим полюсное расстояние Н=60 (мм) и определяем масштабный коэффициент диаграммы работ.

mА=mм×mj×Н     (1.15)

mА=9.5×0,035×60=19.95(Дж)

Построение этого графика возможно из-за того, что за цикл движения Ад=Ас. Внутри цикла Ад¹Ас, а разность Ад – Ас=DТ – приращению кинетической энергии. Данный график строим в масштабе mт=mА.

Построение графика разности работ DТ поводи следующим образом. Алгебраически складывая положительные ординаты диаграммы Ад=Ад(j) и отрицательные Ас=Ас(j) получим отрезки, которые откладываем от оси абсцис соблюдая знаки. Соединив линиями полученные точки, получим график разности работ DТ.

1.3.3.Расчёт и построение графика приведённого момента инерции рычажного механизма

Для построения требуемого графика нам понадобятся значения масс звеньев и моментов инерции звеньев относительно центров масс, которые нам заданы в ТЗ на проектирование.

По схеме механизма с учётом формы движения звеньев и на основании того, что кинетическая энергия звена приведения (кривошипа) равна суме кинетических энергий звеньев, запишем формулу.

     (1.16)

где: I1 – момент инерции первого звена.

I1=0.02(кг×м2);

IS2 – момент инерции второго звена;

IS2=0,041(кг×м2);

I3 – момент инерции третьего звена;

I3=0,0016(кг×м2);

IS4 – момент инерции четвёртого звена;

IS4= 0,026(кг×м2);

m2 – масса второго звена.

m2 = 0.39(кг):

m3 – масса третьего звена.

m3 = 0.1(кг):

m4 – масса четвёртого звена.

m4 =0.4(кг);

m5 – масса пятого звена.

m5 =1.05(кг);

VS2 – скорость центра тяжести второго звена.

VS4 – скорость центра тяжести четвёртого звена.

w2 w4 – угловые скорости звеньев 3 и 4 соответственно.

Длины вектора скорости pf.

          (1.16)

         (1.17)

  (1.18)

где: ps2 – аналог скорости точки S2.

ps4 – аналог скорости точки S4.

pс – аналог скорости точки С.

mV – масштабный коэффициент плана скоростей.

   (1.19)

Тогда

Полученные значения приведённого момента инерции заносим в таблицу 5, и соответственно им строим график приведённого момента инерции рычажного механизма масштабе.

     (1.22)

Таблица 5. Значения приведённого момента инерции

1.3.4. Определение основных размеров маховика

Для определения момента инерции маховика методом исключения параметра j строи зависимость приращения кинетической энергии DТ от приведённого момента инерции звеньев (кривую Виттенбауэра).

Определим углы наклона касательных к кривой Виттенбауэра.

       (1.23)

где: wср – частота вращения, мин-1.

mI и mТ – масштабные коэффициенты диаграммы энергомас.

d - коэффициент неравномерности движения (задан в ТЗ).

ymax=0030’ ymin=0020’.

После нахождения углов ymax ymin которые отсчитываем от оси Iпр и проводим две касательные к кривой Виттенбауэра, при этом они ни в одной точке не должны пересекать данную кривую. Касательные на оси DТ отсекают отрезок ав, с помощью которого и находим потребную составляющую приведённого момента инерции обеспечивающая движение звена приведения с заданным коэффициентом неравномерности движения.

           (1.24)

Определяем основные размеры литого маховика по формуле:

   (1.25)

где: Dср – средний диаметр обода маховика;

g - плотность материала маховика, кг/м3;

К1,2- принимаем исходя из конструктивных соображений, с учётом приделов(0,1…0,2). К1,2=0,2.

Определим размеры поперечного сечения обода маховика.

а=К1.Dср; а=0,2.854=170(мм);

в=К2.Dср; в=0,2.854=170(мм).

2.Силовое исследование механизма

Задачей силового исследования рычажного механизма является определение реакций в кинематические парах от действия заданных сил. При этом закон движения начальных звеньев является заданным. Результаты силового исследования применяются при определении: сил трения, возникающих в кинематических парах; геометрических параметров звеньев механизма; мощности, потребляемой механизмом для преодоления внешних сил.

При определении реакций в кинематических парах будем использовать принцип Даламбера, согласно которому звено механизма можно рассматривать как находящееся в равновесии, если ко всем внешним силам, действующим на него, добавить силы инерции. Составим уравнения равновесия, которые называют уравнениями кинетостатики.

Страницы: 1, 2, 3