Структурный анализ рычажного механизма

Введение

рычажный звено кинематический

Задачей данного курсового проекта является проектирование рычажного механизма.

Целью кинематического анализа механизма является установление положений всех звеньев механизма и траекторий их точек, определение угловых скоростей и ускорений звеньев, а также линейных скоростей и ускорений некоторых точек этих звеньев. Кинематическому исследованию механизма посвящен первый лист проекта. Задачи о положениях звеньев в траекториях точек решены на первом листе графически путем построения кинематической схемы механизма в двенадцати положениях (при двенадцати положениях кривошипа).

Основной задачей силового расчета механизма, выполненного на втором листе является определение сил, действующих на звенья механизма, давления в кинематических парах и уравновешивающей силы (момента) на звене, принятом за ведущее. Решение этих задач позволяет располагать данными для прочностных расчетов звеньев, элементов кинематических пар и определения мощности двигателя привода.

Основной задачей синтеза кулачкового механизма является построение профиля кулачка по заданным законам движения. Все необходимый диаграммы и профиль кулачка приведены на третьем листе курсового проекта.

 

Задание на проектирование

 

Таблица 1. Исходные данные для проекта

Наименование параметра	Обозначение и величина
Длина кривошипа О1А, м	LO1A = 0,1
Длина шатуна АВ, м	LAB = 0,4
Длина коромысла О2В, м	LO2B = 0,32
Длина коромысла О2С, м	LO2C = 0,45
Длина шатуна CD, м	LCD =0,55
Масса кривошипа О1А, кг	m1 =23
Масса шатуна АВ, кг	m2 = 8
Масса коромысла О2С, кг	m3 = 9
Масса шатуна CD, кг	m4 =10
Масса ползуна D, кг	m5 = 40
Моменты инерции звеньев IS1 относительно их центров тяжести, кг×м2 (определяются по формуле ISi = (mi×Li2)/10).	IS1 =0,023 IS2 =0,128 IS3 =0,9216 IS4 =0,2025
Частота вращения О1А, об/мин	nO1A =200
Числа зубьев зубчатых колёс	z1 =12; z2 = 20
Модуль зубчатых колёс, мм	m =10
Рабочий угол поворота кулачка	jРАБ =260°
Ход толкателя	Smax =70 мм
Минимальный угол передачи	gmin =60°
Центры тяжести звеньев, обозначенные буквой S, расположены на середине звеньев
Технологическое усилие, действующее на ползун D при его движении вправо F =4100 Н. При движении ползуна D влево усилие F = 0.

 

Рисунок 1 - Кинематическая схема рычажного механизма

 

 

Структурный анализ рычажного механизма

 

Механизм плоский рычажный.

Для этого механизма: т = 5; р₅ = 7; р₄ = 0.

Степень подвижности механизма определяется по формуле П.Л. Чебышева:

 

W = 3n - 2р₅ - р₄ = 3·5 - 2·7 - 0 = 1,

 

где n - число подвижных звеньев;

р₅ - число пар пятого класса;

р₄ - число пар четвёртого класса.

Механизм имеет одну степень подвижности. Для определённости движения всех звеньев механизма необходимо иметь одно входное звено.

Разложим механизм на группы Асура.

 

Рисунок 2 - Строение механизма:

а - группа Ассура 2-го класса, 2-го вида, 2-го порядка;

б - группа Ассура 2-го класса, 1-го вида, 2-го порядка;

в-механизм 1-го класса или группа начальных звеньев

Кинематический анализ рычажного механизма

Кинетостатический анализ рычажного механизма

 

Определение сил

Силы тяжести звеньев определяем по формуле

 

G = m×g, Н

 

где g = 9,8 м / с^-2 - ускорение силы тяжести.

G₁ = 23·9,8 =225 Н

G₂ = 8·9,8 = 78,4 Н

G₃ = 9·9,8 = 88,2 Н

G₄ = 10·9,8 = 98 Н,

G₅ = 40·9,8 = 392 Н

Сила сопротивления перемещению ползуна, направленная в противоположную сторону скорости V_D

F = 4100 Н

Силы инерции

 

Ф_И1 = m₁×a_S1 = 23·22 =517,5 Н

Ф_И2 = m₂×a_S21 =8·32,5 =260 Н 

Ф_И3 = m₃×a_S3 =9·26 =234 Н 

Ф_И4 = m₄×a_S4 =10·52,5 =525 Н 

Ф_И5 = m₅×a_S5 =40·53 =2120 Н 

 

Моменты сил инерции звеньев.

 

М_И1 = J_S1× e₁ =0,023·0 =0 Н·м,

М_И2 = J_S2× e₂ =0,128·100 =12,8 Н·м

М_И3 = J_S3× e₃ =0,9216·78,125 =72 Н·м,

М_И4 = J_S4× e₄ =0,2025·3,636 =0,73629 Н·м

 

Заключение

 

. Выполнен структурный анализ механизма. Выявлены основные особенности и разновидности групп Асура состав и последовательность присоединений структурных групп. Рассмотренный механизм, являющийся механизмом второго класса, структурно работоспособен.

. Найдены положения звеньев механизма и траектории отдельных точек. Решены задачи определения линейных скоростей и ускорений точек, а так же угловых скоростей и ускорений звеньев.

. Получены реакции в кинематических парах. Найдена величина уравновешивающего момента. Максимальная сила инерции в рассмотренном положении механизма меньше технологического усилия. Максимальная сила веса звена меньше технологического усилия. Следовательно, основная часть усилий на звенья и реакций в кинематических парах обусловлена технологическим усилием.

. Спроектированы кулачковые механизмы, обеспечивающие заданные законы движения толкателя при выполнении обязательных и желательных условиях синтеза.

Список литературы

 

1. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / под ред. А.С. Кореняко. Киев.: Вища школа, 1970. 332 с.

. Теория механизмов и механика машин / под ред. К.В. Фролова. М.: Высш. шк., 1998. 496 с.

. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. С.А. Попов, Т.А. Тимофеев. М.: Высш. шк., 1998. 351 с.

Введение

рычажный звено кинематический

Задачей данного курсового проекта является проектирование рычажного механизма.

Целью кинематического анализа механизма является установление положений всех звеньев механизма и траекторий их точек, определение угловых скоростей и ускорений звеньев, а также линейных скоростей и ускорений некоторых точек этих звеньев. Кинематическому исследованию механизма посвящен первый лист проекта. Задачи о положениях звеньев в траекториях точек решены на первом листе графически путем построения кинематической схемы механизма в двенадцати положениях (при двенадцати положениях кривошипа).

Основной задачей силового расчета механизма, выполненного на втором листе является определение сил, действующих на звенья механизма, давления в кинематических парах и уравновешивающей силы (момента) на звене, принятом за ведущее. Решение этих задач позволяет располагать данными для прочностных расчетов звеньев, элементов кинематических пар и определения мощности двигателя привода.

Основной задачей синтеза кулачкового механизма является построение профиля кулачка по заданным законам движения. Все необходимый диаграммы и профиль кулачка приведены на третьем листе курсового проекта.

 

Задание на проектирование

 

Таблица 1. Исходные данные для проекта

Наименование параметра	Обозначение и величина
Длина кривошипа О1А, м	LO1A = 0,1
Длина шатуна АВ, м	LAB = 0,4
Длина коромысла О2В, м	LO2B = 0,32
Длина коромысла О2С, м	LO2C = 0,45
Длина шатуна CD, м	LCD =0,55
Масса кривошипа О1А, кг	m1 =23
Масса шатуна АВ, кг	m2 = 8
Масса коромысла О2С, кг	m3 = 9
Масса шатуна CD, кг	m4 =10
Масса ползуна D, кг	m5 = 40
Моменты инерции звеньев IS1 относительно их центров тяжести, кг×м2 (определяются по формуле ISi = (mi×Li2)/10).	IS1 =0,023 IS2 =0,128 IS3 =0,9216 IS4 =0,2025
Частота вращения О1А, об/мин	nO1A =200
Числа зубьев зубчатых колёс	z1 =12; z2 = 20
Модуль зубчатых колёс, мм	m =10
Рабочий угол поворота кулачка	jРАБ =260°
Ход толкателя	Smax =70 мм
Минимальный угол передачи	gmin =60°
Центры тяжести звеньев, обозначенные буквой S, расположены на середине звеньев
Технологическое усилие, действующее на ползун D при его движении вправо F =4100 Н. При движении ползуна D влево усилие F = 0.

 

Рисунок 1 - Кинематическая схема рычажного механизма

 

 

Структурный анализ рычажного механизма

 

Механизм плоский рычажный.

Для этого механизма: т = 5; р₅ = 7; р₄ = 0.

Степень подвижности механизма определяется по формуле П.Л. Чебышева:

 

W = 3n - 2р₅ - р₄ = 3·5 - 2·7 - 0 = 1,

 

где n - число подвижных звеньев;

р₅ - число пар пятого класса;

р₄ - число пар четвёртого класса.

Механизм имеет одну степень подвижности. Для определённости движения всех звеньев механизма необходимо иметь одно входное звено.

Разложим механизм на группы Асура.

 

Рисунок 2 - Строение механизма:

а - группа Ассура 2-го класса, 2-го вида, 2-го порядка;

б - группа Ассура 2-го класса, 1-го вида, 2-го порядка;

в-механизм 1-го класса или группа начальных звеньев