Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Курсовой проект
на тему:
«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»
Иваново 2009
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему:
«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»
Выполнил:
Принял:
Иваново 2009
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ
Метод Зиновьева
3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Положение 1
Положение 2
Положение 3
Положение 4
Положение 5
Положение 6
Сводная таблица результатов кинематического анализа
4 СИЛОВОЙ АНАЛИЗ
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил
Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
Схема рычажного механизма
По структурной формуле Чебышева для плоского механизма подсчитаем степень подвижности механизма [1]:
, (1)
где - число подвижных звеньев, =3;
- число вращательных или поступательных пар, =4;
- число высших кинематических пар, =0.
По формуле (1) получаем
.
Механизм имеет 1 степень свободы.
2. Формулы строения механизма.
.
Механизм является механизмом 2-го класса.
2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ
; (м); (м); (м); (м); (мин-1
).
(мм);
(мм);
(мм);
(мм).
; ; ; ; ; ;
; ; ; ; ; ;
; ; ; ; ;
Метод Зиновьева
где (м), (м), (м), (м).
3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Положение 1
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2
); ;
(м/(с2
·мм));
(м/c2
); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2
);
(мм);
(м/c2
);
(м/c2
);
(рад/c2
);
(рад/c2
);
Метод Зиновьева.
Положение 2
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD_|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2
); ;
(м/(с2
·мм));
(м/c2
); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2
);
(мм);
(м/c2
);
(м/c2
);
(рад/c2
);
(рад/c2
);
Метод Зиновьева.
Положение 3
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм));
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2
); ;
(м/(с2
·мм));
(м/c2
); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2
);
(мм);
(м/с2
);
(м/с2
);
(рад/с2
);
(рад/с2
).
Метод Зиновьева.
Положение 4
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2
); ;
(м/(с2
·мм));
(м/c2
); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2
);
(мм);
(м/с2
);
(м/с2
);
(рад/с2
);
(рад/с2
).
Метод Зиновьева.
Положение 5
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2
); ;
(м/(с2
·мм));
(м/c2
); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2
);
(мм);
(м/с2
);
(м/с2
);
(рад/с2
);
(рад/с2
).
Метод Зиновьева.
Положение 6
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2
); ;
(м/(с2
·мм));
(м/c2
); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2
);
(мм);
(м/с2
);
(м/с2
);
(рад/с2
);
(рад/с2
).
Метод Зиновьева.
Сводная таблица результатов кинематического анализа
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
| φ1
|
33,00
|
115,00
|
185,00
|
263,00
|
305,00
|
353,00
|
| φ2
|
33,00 | 43,00 | 76,00 | 81,00 | 79,00 | 43,00 |
| 32,50 | 41,23 | 77,98 | 79,78 | 78,40 | 45,67 | |
| 1,52 | 4,12 | -2,61 | 1,51 | 0,76 | -6,21 | |
| φ3
|
41,00 | 69,00 | 87,00 | 98,00 | 90,00 | 58,00 |
| 40,49 | 67,58 | 88,35 | 100,42 | 92,27 | 57,80 | |
| 1,24 | 2,06 | -1,55 | -2,47 | -2,52 | 0,34 | |
| ω2
|
11,02 | -26,24 | -24,15 | -11,02 | 27,29 | 78,21 |
| 10,90 | -25,78 | -23,97 | -12,04 | 28,30 | 77,50 | |
| 1,11 | 1,77 | 0,73 | -9,23 | -3,68 | 0,91 | |
| ω3
|
0,00 | -35,20 | -32,85 | 0,00 | 39,89 | 82,13 |
| -0,16 | -35,84 | -33,48 | -0,34 | 40,32 | 81,48 | |
| 0,00 | -1,82 | -1,91 | 0,00 | -1,07 | 0,79 | |
| ε2
|
6191,09 | 629,60 | -1364,14 | -4407,22 | -6978,10 | 3148,01 |
| 6184,07 | 633,70 | -1305,57 | -4289,54 | -6587,47 | 3058,94 | |
| 0,11 | -0,65 | 4,29 | 2,67 | 5,60 | 2,83 | |
| ε3
|
9030,48 | 234,56 | -2873,33 | -5101,63 | -6626,26 | 5512,11 |
| 8947,74 | 224,95 | -2762,77 | -5012,84 | -6126,35 | 5165,00 | |
| 0,92 | 4,10 | 3,85 | 1,74 | 7,54 | 6,30 |
4. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил 2-го положения механизма.
Выше ранее был произведен кинематический анализ этого положения, откуда мы найдем скорости и ускорения центров масс звеньев, а так же угловые скорости и угловые ускорения звеньев механизма.
Определим значение силы тяжести для каждого звена:
(кг/м); (м); (м); (м); (м/с2
);
(Н);
(Н);
(Н);
Определим значения сил инерции:
(H);
(H);
(H);
Определим моменты сил инерции звеньев:
(H·м);
(H·м);
(H·м);
: ;
(372,4·38·0,02-75762,19·37·0,02-7197,41)/1,9=--18467,32;
: ;
(333,2·0,8·0,02+1920,64·0,8·0,01-1920,64-100)/1,7=-1027,54;
;
(Н/мм);
(мм); (мм);
(мм); (мм);
(мм); (мм);
(Н);
(Н);
(Н);
: ;
(Н·м);
;
(Н/мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(H);
Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского
Повернем план скоростей для 2-го положения на девяносто градусов против часовой стрелки. Приложим к нему все внешние силы и силы инерции к одноименным точкам. Моменты заменим парами сил:
(Н);
(Н);
Составим сумму моментов относительно полюса плана скоростей:
:;
Откуда:
(-39,2·4+372,4·11+333,2·15-3788,11·9-75762,19·11+33893,61·3+
+3788,11·49+1188,61·62)/21=55287,05 (Н);
(Н·м).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Теория механизмов. Артоболевский И. И., М.: Наука, 1967 г., 720 стр. с илл.
2. Краснов А.А. Кинематический анализ плоских механизмов с низшими кинематическими парами. – Иваново, 2004 – 150 с.