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.
Структурный анализ рычажного механизма…………………………………………………3
Кинематический анализ рычажного механизма……………………………………………..4
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
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
LОА
= Н/2 = 210/2 = 105м LАВ
= LОА
/ 0,25 = 0,42 м
Масштабная длинна шатуна
АВ = LАВ
/ KL
= 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 * LОА
= 9,42 * 0,105 = м/c
Масштабный коэффициент плана скоростей.
Кv = VA
/ ра
= 1/50 = 0,02 м/с/мм
Для определения скорости точки В используем систему уравнений.
VB
= VA
+ VBA
/ ┴BA
.
VB
= VBO
+ VBBC
Скорость точки S2
определяем из условия подобия.
Действительные скорости точек определяем из выражения.
VВ
= рв * Кv
VS2
= pS2
* Kv
ω2
= VAB
/ LAB
= ав * Кv
/ LАВ
Полученные значения заносим в таблицу.
| № полож. |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| VВ
|
0 |
0,98 |
0,76 |
0 |
0,76 |
0,98 |
| Vs2
|
0,65 |
0,96 |
0,88 |
0,65 |
0,88 |
0,96 |
| ω2
|
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
аА
= ω1
2
* LОА
= 9,422
* 0,105 = 9,3 м/с2
Масштабный коэффициент плана ускорений.
Ка = ан
/ Па = 9,3/ 60 = 0?155 м:с2
/ мм
Для определения ускорения точки В используем систему уравнений.
аВ
= аА
+ аВА
/ װ ВА + аВА
/ ┴ ВА
аВ
. = аВС
+ аВС
Нормальное ускорение аВС
= ω²2
* Lав
Для ( 0 ) положения
аn
ВА
= ω²2
* LАВ
= 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
= аВА
/ КА
= 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
аВ
= аs
в
= ПВ * Ка
= 37
аs2
= ПS2
* Ка
= 48 * 0,155 = 7,44 м/ c2
Е2
= аВА
/ LАВ
= (n2
в) * Ка
/ LАВ
= 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
Мф
2 = 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
Rn
12
+ Rﺡ
12
+G2
+Ф2
+ Ф3
+ ℓ3
+ Fе
+ R03
= 0
∑ MВ
= 0 Rﺡ
12
* ℓАВ
– G2
hG2
* Kℓ - Ф2
* hф2
* Кℓ - Мф
2
= 0
R03
* Xℓ = 0
Из второго уравнения находим
Rﺡ
12
= 1.
( G2
* hG2 * Kℓ + Mф
2
) = 1..
((240 * 89 + 179 * 47 ) * 0,003 + 13,8 ) = 246 Н
ℓАВ
0,42
Задаёмся масштабным коэффициентом плана сил
КF
= Fmax / Fmin = 15260
= 100 Н
152 мм
Масштабные значения остальных сил
Rﺡ
12
= R
ﺡ
12
= 246
= 2,5 мм
КF
100
G2
= 2,4мм G3
= 5,5 мм
Ф2
= 2мм Ф3
= 3мм
По первому уравнению строим план сил и определяем
RN
12
= R12
* КF
= 162 * 100 = 16200 Н
R12
= 16200Н R03
= 29 * 100 = 2900 Н
Рассматриваем механизм 1го
класса
Уравнение равновесия
R21
+ К01
+ G1
= 0
R21
* hR21
* Кℓ
- Му = 0
Из второго уравнения находим
Мур = 16200 * 25 * 0,003 = 1215 Н * м
По первому уравнению строим план сил в масштабе
7
КF
= 200 Н.
Мм
R12
= 81мм G1
= 1мм
Из плана сил R01
= 16200 Н
Синтез кулачкового механизма
Smax
= 30мм
φП
= φв = 1200
φВВ
= 0 Qдоп
= 30 мм
2.1 Определение законов движения толкателя
Принимаем а1
= 50 мм
Задаём масштабом Кφ
Кφ
( φп
+ φв
+ φвв
) * .
П .
= ( 120 + 0 + 120 ) * 3,14 .
= 0,0174 рад/ мм
180*А 180*240
Определяем длину отрезка φП
= 120мм
φВВ
=0 φВ
= 120 мм
Разбиваем отрезок 0 - φ* на четыре части, и отрезок φ* -φП
тоже на четыре части.
Строим график аналога ускорений толкателя.
D2
s
( φ )
Dφ2
Геометрическим интегрированием строим графики
d
п
= ( φ) п ( φ )
dφ
Определяем масштабы по осям ординат полученных графиков
КП
= КS = S
= 30
= 0,517 мм
Н 58 мм
КП
І
=Rs
= 0
,517
=0,595 1 .
Н2
* Кφ
50* ),0174 мм
8
КП
ІІ
= КП
І
= 0,595
= 0,683 . 1
Н1
*Кφ
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 КпІ
= 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 SІ
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
* KC
= 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