Кинематическое исследование механизма

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка: 33 с., 4 рисунка, 2 таблицы, 5 источников, 2 приложения, в том числе графическая часть: 3 л. A1.

 

КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ, АНАЛИЗ, СИНТЕЗ, РЕДУКТОР, ДВИГАТЕЛЬ, КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ.

 

В курсовом проекте рассмотрен структурный, кинематический анализ      2-х цилиндрового компрессора. По заданной схеме и отдельным параметрам проведен подбор чисел зубьев колес редуктора, расчет геометрических параметров зацепления простой ступени редуктора и его качественных показателей, спроектирован кулачковый механизм.  

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 10

1 КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА.. 11

1.1 Планы положений. 11

1.2 Структурный анализ. 11

1.3 Планы скоростей. 12

1.4 Планы ускорений. 13

1.5 Кинематические диаграммы.. 13

1.6 Сравнительный анализ результатов. 13

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.. 14

2.1 Схема механизма. 14

2.2 Расчет простой ступени. 15

2.2.1 Подбор чисел зубьев простой ступени. 15

2.2.2. Расчет геометрии зацепления. 15

2.2.3. Определение качественных показателей зацепления. 15

2.3 Расчет планетарной ступени. 15

2.3.1 Подбор чисел зубьев планетарной ступени. 15

2.3.2 Проверка передаточного отношения и условий соосности, соседства. 15

2.4 Линейные и угловые скорости передачи. 15

2.5 Сравнительный анализ результатов и КПД передачи. 15

3 ПРОЕКТРИРОВАНИЕ КУЛАЧКОВОГО МЕХАНИЗМА.. 16

3.1 Схема механизма. 16

3.2 Аналитическое описание закона движения ведомого звена (аналитическое интегрирование) и расчет. 17

3.3. Определение основных размеров кулачкового механизма. 19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 21

Приложение А. Расчеты. 22

Приложение Б. Графическая часть. 33

 

 

ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

Раздел 1 Кинематическое исследование механизма

l  - длина звена, м;

W- угловая скорость звена, рад/с;

 

V - линейная скорость точки, м/с;

 

Н - ход поршня, м;

   ω - ускорение точки, м/с²;

e - угловое ускорение звена, рад/с²;

 

m_l - масштаб плана положений, м/мм;

m_V - масштаб плана скоростей, м/с/мм;

m_w - масштаб плана ускорений, м/с²/мм;

m_j - масштаб угла поворота, рад/мм;

D_V - погрешность скорости, %;

D_w - погрешность ускорения, %.

 

Раздел 2 Проектирование зубчатой передачи

- передаточное отношение;

- межосевое расстояние, м;

  - число зубьев колеса (шестерни);

- угол зацепления, град.;

 - угол профиля зубьев колеса (шестерни),град.;

 - диаметр делительной окружности колеса, м;

- диаметр вершин зуба, м;

- диаметр основной окружности колеса, м;

- диаметр начальной окружности колеса, м;

- диаметр впадин колеса, м;

m_l  - масштабный коэффициент кинематической схемы редуктора, м/мм;

m_V - масштабный коэффициент картины линейных скоростей,м/с/мм;

m_ω - масштабный коэффициент картины угловых скоростей, с^-1/мм;

- коэффициент смещения исходного контура;

- толщина зуба по делительной окружности колеса, м;

- толщина зуба по окружности вершин зуба, м;

- толщина зуба по основной окружности колеса, м;

- толщина зуба по начальной окружности колеса, м;

- модуль зацепления;

- высота зуба, м;

- коэффициент перекрытия;

- КПД редуктора;

 

Раздел 3 Проектирование кулачкового механизма

 

 – эксцентриситет, м;

 – радиус начальной шайбы, м;

 – допустимый радиус кривизны профиля кулачка, м;

 – радиус ролика толкателя, м;

 – длина направляющего ведомого звена, мм;

 – расстояние от оси кулачка до направляющей ведомого звена, мм;

 – угол давления, м;

 – масштабный коэффициент построения профиля кулачка, м/мм;

 – масштаб. коэффициент диаграммы перемещений толкателя, м/мм;

 – масштабный коэффициент диаграммы аналогов скоростей толкателя, м/мм;

 – масштабный коэффициент диаграммы аналогов ускорений толкателя, м/мм.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основная цель курсового проектирования по теории механизмов и машин – привить навыки использования общих методов проектирования и исследования механизмов для создания конкретных машин разнообразного назначения.

 

В данном курсовом проекте проводится структурное, кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма с использованием аналитических и графических методов, проектирование зубчатой передачи. Кинематический анализ заключается в исследовании движения звеньев механизма независимо от сил, вызывающих это движение. При этом определяются положения звеньев, траектории, скорости и ускорения их отдельных точек, а также угловые скорости и ускорения звеньев.

 

 

Планы положений

Расчеты были проведены в SMath Studio. См. Приложение А.

 

Планы скоростей

 

В масштабе m вычерчиваем планы положений механизма в 12 рассматриваемых равностоящих положениях кривошипа.

Скорость точки B:                          Скорость точки D:

||yy   ⏊ OA        ⏊ С D       || CD

|| xx  ⏊ OA    ⏊ AB

                               

 

В этих уравнениях одной чертой подчеркнуты векторы, известные по направлению, двумя − известные по величине и по направлению. 

1.4 Планы ускорений

Расчеты были проведены в SMath Studio. См. Приложение А.

Ускорение точки A:

Рассмотрим ускорение точки B:

||xx                                  ||OA     ||AB    ⏊AB AB

 

1.5 Кинематические диаграммы

Расчеты были проведены в SMath Studio. См. Приложение А.

1.6 Сравнительный анализ результатов

Расчеты были проведены в SMath Studio. См. Приложение А.

 

Схема механизма

Рисунок 3 - Редуктор

Для механизма редуктора дано:

Расчет простой ступени    

2.2.1 Подбор чисел зубьев простой ступени

Расчеты были проведены в SMath Studio. См. Приложение А.

Расчет геометрии зацепления

 

Расчеты были проведены в SMath Studio. См. Приложение А.

Схема механизма

Рисунок 4 – Кулачковый механизм

Для механизма даны:  

Закон движения толкателя

h = 0,012 м;

 

3.2 Аналитическое описание закона движения ведомого звена (аналитическое интегрирование) и расчет

Изменение аналога ускорения ведомого звена задаётся постоянных ускорений:

 

После двукратного интегрирования и определения постоянных с1, с2 и a, получаем

 

Максимальный аналог ускорения при ;

.

Максимальный аналог ускорения при ;

.

Максимальный аналог скорости при ;

.

На фазе возвращения справедливы эти же формулы, только  заменяют на :

При построении графиков зависимости перемещения, скорости и ускорения от угла поворота  используем результаты расчетов компьютерной программы L_TMM на ЭВМ.

Таблица 1 - Результаты расчета на ЭВМ (по углу удаления)
ТЕКУЩИЕ ЗНАЧЕНИЯ:
Угла удаления (возвращения)	Перемещения	Аналога скорости	Аналога ускорения
F	S	V	W
0,000000	0,0000000	0,0000000	0,0321584
0,152716	0,0003750	0,0049111	0,0321584
0,305431	0,0015000	0,0098222	0,0321584
0,458147	0,0033750	0,0147333	0,0321584
0,610863	0,0060000	0,0196443	0,0321584
0,763578	0,0086250	0,0147333	0,0321584
0,916294	0,0105000	0,0098222	0,0321584
1,069010	0,0116250	0,0049111	0,0321584
1,221726	0,0120000	0,0000000	0,0321584
МАХ. ЗНАЧЕНИЯ АНАЛОГА УСКОРЕНИЯ 0,03216

 

 

Таблица 2 - Результаты расчета на ЭВМ (по углу возвращения)
ТЕКУЩИЕ ЗНАЧЕНИЯ:
Угла удаления (возвращения)	Перемещения	Аналога скорости	Аналога ускорения
F	S	V	W
0,000000	0,0000000	0,000000	0,0194538
0,196349	0,0003750	0,0038197	0,0194538
0,392698	0,0015000	0,0076395	0,0194538
0,589046	0,0033750	0,0114592	0,0194538
0,785395	0,0060000	0,0152789	0,0194538
0,981744	0,0086250	0,0114592	0,0194538
1,178093	0,0105000	0,0076395	0,0194538
1,374441	0,0116250	0,0038197	0,0194538
1,570790	0,0120000	0,0000000	0,0194538
МАХ. ЗНАЧЕНИЯ АНАЛОГА УСКОРЕНИЯ 0,01945

 

Приложение А. Расчеты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение Б. Графическая часть.

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка: 33 с., 4 рисунка, 2 таблицы, 5 источников, 2 приложения, в том числе графическая часть: 3 л. A1.

 

КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ, АНАЛИЗ, СИНТЕЗ, РЕДУКТОР, ДВИГАТЕЛЬ, КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ.

 

В курсовом проекте рассмотрен структурный, кинематический анализ      2-х цилиндрового компрессора. По заданной схеме и отдельным параметрам проведен подбор чисел зубьев колес редуктора, расчет геометрических параметров зацепления простой ступени редуктора и его качественных показателей, спроектирован кулачковый механизм.  

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 10

1 КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА.. 11

1.1 Планы положений. 11

1.2 Структурный анализ. 11

1.3 Планы скоростей. 12

1.4 Планы ускорений. 13

1.5 Кинематические диаграммы.. 13

1.6 Сравнительный анализ результатов. 13

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.. 14

2.1 Схема механизма. 14

2.2 Расчет простой ступени. 15

2.2.1 Подбор чисел зубьев простой ступени. 15

2.2.2. Расчет геометрии зацепления. 15

2.2.3. Определение качественных показателей зацепления. 15

2.3 Расчет планетарной ступени. 15

2.3.1 Подбор чисел зубьев планетарной ступени. 15

2.3.2 Проверка передаточного отношения и условий соосности, соседства. 15

2.4 Линейные и угловые скорости передачи. 15

2.5 Сравнительный анализ результатов и КПД передачи. 15

3 ПРОЕКТРИРОВАНИЕ КУЛАЧКОВОГО МЕХАНИЗМА.. 16

3.1 Схема механизма. 16

3.2 Аналитическое описание закона движения ведомого звена (аналитическое интегрирование) и расчет. 17

3.3. Определение основных размеров кулачкового механизма. 19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 21

Приложение А. Расчеты. 22

Приложение Б. Графическая часть. 33

 

 

ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

Раздел 1 Кинематическое исследование механизма

l  - длина звена, м;

W- угловая скорость звена, рад/с;

 

V - линейная скорость точки, м/с;

 

Н - ход поршня, м;

   ω - ускорение точки, м/с²;

e - угловое ускорение звена, рад/с²;

 

m_l - масштаб плана положений, м/мм;

m_V - масштаб плана скоростей, м/с/мм;

m_w - масштаб плана ускорений, м/с²/мм;

m_j - масштаб угла поворота, рад/мм;

D_V - погрешность скорости, %;

D_w - погрешность ускорения, %.

 

Раздел 2 Проектирование зубчатой передачи

- передаточное отношение;

- межосевое расстояние, м;

  - число зубьев колеса (шестерни);

- угол зацепления, град.;

 - угол профиля зубьев колеса (шестерни),град.;

 - диаметр делительной окружности колеса, м;

- диаметр вершин зуба, м;

- диаметр основной окружности колеса, м;

- диаметр начальной окружности колеса, м;

- диаметр впадин колеса, м;

m_l  - масштабный коэффициент кинематической схемы редуктора, м/мм;

m_V - масштабный коэффициент картины линейных скоростей,м/с/мм;

m_ω - масштабный коэффициент картины угловых скоростей, с^-1/мм;

- коэффициент смещения исходного контура;

- толщина зуба по делительной окружности колеса, м;

- толщина зуба по окружности вершин зуба, м;

- толщина зуба по основной окружности колеса, м;

- толщина зуба по начальной окружности колеса, м;

- модуль зацепления;

- высота зуба, м;

- коэффициент перекрытия;

- КПД редуктора;

 

Раздел 3 Проектирование кулачкового механизма

 

 – эксцентриситет, м;

 – радиус начальной шайбы, м;

 – допустимый радиус кривизны профиля кулачка, м;

 – радиус ролика толкателя, м;

 – длина направляющего ведомого звена, мм;

 – расстояние от оси кулачка до направляющей ведомого звена, мм;

 – угол давления, м;

 – масштабный коэффициент построения профиля кулачка, м/мм;

 – масштаб. коэффициент диаграммы перемещений толкателя, м/мм;

 – масштабный коэффициент диаграммы аналогов скоростей толкателя, м/мм;

 – масштабный коэффициент диаграммы аналогов ускорений толкателя, м/мм.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основная цель курсового проектирования по теории механизмов и машин – привить навыки использования общих методов проектирования и исследования механизмов для создания конкретных машин разнообразного назначения.

 

В данном курсовом проекте проводится структурное, кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма с использованием аналитических и графических методов, проектирование зубчатой передачи. Кинематический анализ заключается в исследовании движения звеньев механизма независимо от сил, вызывающих это движение. При этом определяются положения звеньев, траектории, скорости и ускорения их отдельных точек, а также угловые скорости и ускорения звеньев.

 

 

КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА

 

Рисунок 1 – Схема механизма 2х-х цилиндрового компрессора

Для механизма двигателя даны:

H_B = 300 мм – ход поршня;

V_ср = 4 м/с – средняя скорость;

𝓁_AS2 = 𝓁_AB·1/2 м – положение центра масс звена 2;

𝓁_СS4 = 𝓁_CD·1/2 м – положение центра масс звена 4.

Планы положений

Расчеты были проведены в SMath Studio. См. Приложение А.