Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Ноября 2013 в 20:24, курсовая работа
Задачами исследования динамики машинного агрегата являются:
1) оценка динамической нагруженности машины в целом;
2) оценка динамической нагруженности отдельных механизмов, входящих
в состав машины.
Оценка динамической нагруженности машины включает определение уровня неравномерности вращения главного вала проектируемой машины и приведение его в соответствие с заданным коэффициентом неравномерности вращения (динамический синтез машины по заданному коэффициенту неравномерности движения)а также определение закона вращения главного вала машины после достижения заданной неравномерности вращения (динамический анализ машины). Параметром , характеризующим динамическую нагруженность машины, является коэффициент динамичности.
Описание работы механизма и исходные данные для проектирования. Двигатель внутреннего сгорания автономной электроустановки.
Кривошипно-шатунный механизм 1-2-3 двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа 1. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2 (Рис. 1а).
Цикл движения поршня включает такты расширения (Рис. 1б) и сжатия.При расширении взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из В.М.Т в Н.М.Т. При переходе поршня к н.м.т открываются продувочные окна в цилиндре и выпускные клапаны, и продукты горения удаляются из цилиндра в выхлопную систему, а цилиндр заполняется чистым воздухом.После перекрытия поршнем продувочных окон и закрытие клапанов начинается сжатие воздуха в цилиндре, заканчивающееся в в.м.т взрывом впрыснутого топлива.
На кривошипном валу закреплен
кулачок, плоский толкатель
Движения кривошипно-ползунного и кулачкового механизмов согласованы циклограммой (рис.1г)
Передача
движения на ведущие колеса осуществляется
через коробку передач и
Исходные
данные для проектирования
Рис. 1
Положение |
в.м.т. н.м.т. в.м.т. | |||
Угол поворота кривошипа |
0° 180° 360° | |||
Такты |
Расширение |
Сжатие | ||
Фаза движения толкателя |
Удаление |
Дальнее стояние |
Возвращение |
Ближнее стояние |
Рычажный механизм | |
Средняя скорость ползуна (поршня) 3 Vср, м/с |
3.50 |
Ход поршня 3S , м |
0.105 |
Отношение радиуса кривошипа к длинне шатуна λ=r/l |
0.175 |
Отношение хода поршня к его диаметру S/d |
1.05 |
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ |
0.001 |
Кулачковый механизм | |
Ход толкателя h, м |
0.012 |
Номер закона движения толкателя: при подъёме при опускании |
5 5 |
В расчетах принять: 1) массы звеньев: m2 = qlab, где q = 10 кг/м, m3 = 0.3m2, m1=2m2; 2)центр масс шатуна в точке S2 с координатой BS2=0.35BG 3) моменты инерции звеньев:lA = 0.34m1; ls2 = 0.17m2ab; 4) коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ=0.001;
2 . Задачи исследования. Динамическая модель машинного агрегата и ее характеристики. Блок-схема исследования динамики машинного агрегата.
Задачами исследования динамики машинного агрегата являются -
1) оценка динамической нагруженности машины в целом;
2) оценка динамическойнагруженности отдельных механизмов, входящих
в состав машины.
Оценка динамической нагруженности машины включает определение уровня неравномерности вращения главного вала проектируемой машины и приведение его в соответствие с заданным коэффициентом неравномерности вращения (динамический синтез машины по заданному коэффициенту неравномерности движения)а также определение закона вращения главного вала машины после достижения заданной неравномерности вращения (динамический анализ машины). Параметром , характеризующим динамическую нагруженность машины, является коэффициент динамичности.
Динамическаянагруженность отдельных механизмов машины оценивается величиной и направлением реактивных сил и моментов сил в кинематических парах (динамический анализ механизмов). Поскольку при определении реактивных нагрузок используется кинетостатический метод расчета, то динамический анализ механизмов включает последовательное выполнение кинематического анализа, а затем кинетостатического силового расчета.
В движении входного звена исполнительного рычажного механизма имеют место колебания угловой скорости, основными причинами которых являются:
1) несовпадение законов изменения сил сопротивления и движущих силв каждый момент времени;
2) непостоянство приведенного момента инерции звеньев исполнительного и некоторых вспомогательных механизмов.
Двигатель
|
|
Передаточный механизм |
Основной (исполнительный) рычажный механизм | |||
|
|
| ||||
Вспомогательные (кулачковые, рычажные и др.) механизмы |
3 . Динамика машинного агрегата.
3.1 Структурный анализ.
Звенья: 1 - кривошип ; 2 - шатун; 3 - поршень; О - стойка. Число подвижных звеньев n = 3.
Кинематические пары :
О(0 ,1) – вращательная одноподвижная 5 класса;
А(1, 2) - вращательная одноподвижная 5 класса;
В(2, 3) - вращательная одноподвижная 5 класса;
G(3, 0) - поступательная одноподвижная 5 класса.
W = 3-п-2-р5-р4= 3-3-2-4 = 9-8 = 1.
Раскладываем механизм на структурные группы:
A
W = 0 - группа 2 класса, 2 порядок, 2 вид.
W = 1 - механизм 1 класса.
Формула строения:I(0;1) →II(2;3).
Весь механизм: 2 класса .
3.2 Геометрический синтез рычажного механизма.
Входные параметры для выполнения геометрического синтеза:
S – ход поршня;
– максимальный угол давления.
= 0,052(м).
0,297(м).
=(1/3)·lAB= (1/3)∙0,297=0,087(м).
Масса шатуна BC:(кг).
Масса поршня:кг).
Масса кривошипа:(кг).
Моменты инерции относительно центров масс:
= 0,17·3·= 0,045()
= 0,3·6·= 0,049)
3.3
Построение плана положений
начальная
обобщенная координата
==90⁰
Выбор масштабного коэффициента : для этого принимаем ОА=52 мм.
===0,001 (м/мм);
OA===65 (мм);
AB===297 (мм);
A===8,65 (мм).
3.4
Определение кинематических
Кинематические характеристики определяются по формулам, выведенным для метода замкнутого векторного контура.
Расчет кинематических характеристик:
= =
=−0,049(м);
-0,052∙0,866-(-0,153) ·0,087·0,99= -0,0087 (м);
= 0,052·0,5+(−0,153)·0,087·(−0,
=−0,052·0,5-( ·0,087 0,99 - 0,087·(-0,088) = −0,0186(м);
=−0,052·0,866+(0,087) ·0,087 ·(-0.088) -0,087 ··0,99 = -0,047(м);
Для сравнения произведем определение кинематических характеристик построением плана аналогов скоростей. Для построения плана аналогов скоростей примем =. В этом случае отрезок Pa изображает аналог скорости точки А: Pа=ОА. Известно, что PаОА. Поскольку между скоростями и аналогами скоростей существует пропорциональность, то для точки В записываются аналогичные векторные уравнения:
Построение точки на плане находим по теореме подобия. Произведем графические расчеты
==pb=33.5·0,001=0,0335 (м);
=abab0,157;
=p=0,042 (м);
Сопоставление расчетов :
Аналитический |
-0,153 |
0,032 |
Графический |
-0,157 |
0,0335 |
3.5. Обработка индикаторной
диаграммы и определение
действующих на поршень.
Индикаторная диаграмма
Для обработки индикаторной диаграммы выбираем масштабный коэффициент:
==3,8·0.042 .
Сила, действующая на поршень, рассчитывается по формуле:
=, где - площадь днища поршня:=π·/4, где d – диаметр поршня;
d=1,5*loa=1,5*52=78(мм)
4775,9 (
Результаты расчетов сводим в таблицу.
№ |
,мм |
, Н |
1 |
90 |
-29673 |
2 |
78 |
-24725 |
3 |
57 |
-15825 |
4 |
32 |
-8572 |
5 |
14 |
-3956 |
6 |
4 |
-1318 |
7 |
0 |
0 |
8 |
0 |
0 |
9 |
0 |
0 |
10 |
14 |
-1978 |
11 |
27 |
-5604 |
12 |
43 |
-10550 |
13 |
49 |
-12857 |
3.6. Динамическая модель машинного агрегата.
В движении входного звена исполнительного рычажного механизма имеют место колебания угловой скорости, основными причинами которых являются:
1) несовпадение законов
в каждый момент времени ;2 ) непостоянство приведенного момента инерции звеньев исполнительного и некоторых вспомогательных механизмов.
Двигатель
|
Передаточный механизм |
Основной (исполнительный) рычажный механизм | ||||
|
|
| ||||
Вспомогательные (кулачковые, рычажные и др.) Механизмы |
Чтобы учесть влияние названных
причинна закон движения входного
звена исполнительного
Наиболее простой динамической моделью машинного агрегата может быть одномассовая модель представленная ниже:
В качестве такой модели рассматривается условное вращающее звено- звено привидения, которое имеет момент инерции относительно оси вращения (приведенный момент инерции) и находится под действием момента сил (приведенного момента сил). В свою очередь
где
- приведенный момент сил сопротивления;
Динамические характеристики и должны быть такими, чтобы закон вращения звена привидения был таким же, как и у главного вала машины (кривошипа 1 основного исполнительного рычажного механизма), т.е. .
3.6.1 Определение приведенных
Определение выполняется из условия равенства мгновенных мощностей:
·=
Откуда =·sign(), где
проекции силы на оси координат;