Исследование плоского рычажного механизма

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Аннотация    4

Введение                                                                                                                  5

1   Исследование плоского рычажного механизма                                           6

1.1   Структурный анализ механизма                                                             7

1.2  Кинематическое исследование механизма                                            9

1.2.1  Аналитический метод кинематического исследования

механизма                                                                                                      10

1.2.2  Метод построения  планов скоростей и ускорений                        12

1.2.3 Метод построения кинематических диаграмм                               20                                                                              

1.2.4 Сравнительная характеристика методов кинематического

         исследования                                                                                       24

1.2.5 Вывод                                                                                                   24                                                           

1.3   Динамическое исследование                                                                26                                

1.3.1 Определение движения механизма под действием заданных

        сил                                                                                                               26

1.3.2 Проектирование  маховика                                                                 36

1.3.3 Выводы по динамическому исследованию механизма                 38

1.4  Силовой расчет                                                                                     38

1.4.1 Использование теоремы Н.Е. Жуковского о жёстком рычаге

         для определения уравновешивающего момента                                      38

1.4.2 Определение  сил в кинематических парах  и уравновешивающего                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 момента графическим методом.                                                        40

1.4.3  Вывод  по силовому расчёту механизма                                         46

1.5  Вывод  по исследованию плоского рычажного  механизма                 47                    

2   Проектирование прямозубой зубчатой передачи                                       48

2.1 Исходные данные                                                                                   48

2.2  Геометрический  расчёт 48

2.3 Вычерчивание прямозубой зубчатой передачи                                   51

2.4 Выводы по проектированию прямозубой зубчатой передачи             54                                                 

Заключение                                                                                                          55

Приложение А – Маховик  56

Список литературы                                                                                             57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В настоящее время на рынке товаров, в частности и в отрасли машиностроения, между производителями однотипной продукции идет борьба за потребителей. То есть производитель должен выпускать относительно не дорогую и качественную продукцию. Снижения цены на продукцию можно добиться путем снижения себестоимости.

Для снижения себестоимости машины конструктор должен провести ее всесторонний анализ  и из допустимого множества  решений выбрать то, которое отвечает определенным заданным параметрам и  критериям качества. 

Многовариантный характер инженерных решений в процессе конструирования машины требует достаточно детальной разработки методов расчета и методов принятия и реализации оптимальных решений. Вопросы синтеза структурной и кинематической схем механизмов, компоновки механизмов и согласования их движения, силовой анализ механизма, определение закона движения механизма, обусловленного заданными силами, оценка виброактивности и виброзащиты механизмов, управление движением и ряд других вопросах изучаются в дисциплине «Теория механизмов и машин». В связи с выше изложенным важное место в курсе «Теория механизмов и машин» отводится курсовому проекту.  

 

 

 

 

 

 

Цель данного курсового проекта  – исследование плоского рычажного  механизма и проектирование цилиндрической прямозубой зубчатой передачи. для достижения цели курсовой работы были поставлены и решены следующие задачи:

1 Структурный анализ механизма;

2 Кинематическое исследование;

3 Динамическое исследование;

4 Силовой расчет;

5 Расчет прямозубой зубчатой передачи;

6 Вычерчивание зубчатого зацепления.

 

1 Исследование плоского рычажного механизма

 

Задачей исследования плоского рычажного механизма является вывод закономерностей движения выходного звена от заданного движения ведущего звена, анализ движения механизма под действием заданных сил и анализа силовых факторов, возникающих между звеньями.

Таблица 1 – Исходные данные

	45
	18,5
	0,11
	0,233
	0,427
	0,10
	0,402
	0.050
	5,12
	1,2
	9

          

Таблица 1 – Исходные данные (продолжение)

		0,317
		0,011
		1,1
		2000
		0,213
	0,079

 

В задачу вычерчивания кинематической схемы входит наглядное  изображение положений всех звеньев в зависимости от положения ведущего звена. Вычерчиваются положения ведущего звена через каждые 30 градусов, начиная с начального положения и положения остальных звеньев в зависимости от положения начального звена (см. рисунок 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Масштаб длины 

Рисунок 1– План механизма.

1.1 Структурный анализ механизма.

Целью структурного анализа механизма является:

а) классификация механизма;

б) определение степени  подвижности механизма.

Одним из обязательных свойств механизма является степень подвижности, то есть определённость движения звеньев, а, следовательно, и положение их в любой момент времени.

Для определения степени  подвижности механизма W воспользуемся формулой Чебышева:

                                                           (1)

Разложим механизм на структурные группы. Определение  структурных групп начинается с последней присоединённой, то есть в порядке обратному образованию механизма.

 

Рисунок 2 – Диада 3-ей модификации

По полученным результатам  можно сделать вывод, что, задав параметры одного звена, можно определить углы, скорости и ускорения всех звеньев механизма в любой момент времени. Теперь можно перейти к кинематическому исследованию механизма.

 

Кинематическое исследование механизма

 

Задачами кинематического  исследования является определение  линейных и угловых координат точек и звеньев механизма, траектории точек, скоростей и ускорений звеньев.

Исследование  начинается с простейшего механизма, включающего ведущее звено (1), первую присоединенную группу Ассура (звенья 2,3) и стойку (звено 0). Для этого механизма составляются уравнения, отражающие зависимость линейных и угловых координат звеньев от обобщенной координаты, за которую принят угол поворота ведущего звена. Такие уравнения могут быть составлены на основе геометрических соотношений и кинематической схеме механизма, или путем использования так называемых уравнений замкнутости многоугольника кинематической схемы.

Составленные  уравнения дифференцируются по времени. В результате выводятся формулы для определения скоростей точек и звеньев механизма. Повторное дифференцирование позволяет получить формулы для определения ускорений.

Далее рассматривается  следующий простейший механизм, в  котором за ведущее звено принимается одно из звеньев первой структурной группы (звено 3), а ведомыми звеньями являются звенья второй группы (звенья 4 и 5). Для этого механизма также составляются зависимости координат звеньев от обобщенной координаты, за которую принимается перемещение (линейное или угловое) звена 3. Производится дифференцирование этих уравнений.

По полученным зависимостям для 12-ти положений механизма  рассчитываются линейные скорости и ускорения, а также угловые скорости и ускорения всех точек и звеньев механизма. Результаты расчетов сводятся в единую таблицу.

 

Исходными данными  являются геометрические размеры механизма, скорость входного звена, начальное  положение механизма.

Методы исследования:

–аналитический;

–графический;

–графоаналитический.

 

1.2.1 Аналитическое исследование

 

В аналитическом  методе  исследования устанавливаются зависимости линейных и угловых координат звеньев от обобщенной координаты. Для данного механизма эти зависимости могут быть получены непосредственно на основании кинематической схемы механизма.

Определение угла поворота кулисы , угловой скорости , углового ускорения :  

                                  (2)

Учитывая, что  и принимая во внимание, что находят:

                ;                   (3)

                .                  (4)

 

Находят углы поворота кривошипа, соответствующие  крайним положениям кулисы от нулевого положения механизма:

                         ,                        (5)

                         .                      (6)

Определяют  перемещение выходного звена  в 14-ти положениях механизма от нулевого положения. Формула для вычисления перемещения следует из схемы механизма (Рис.1).

Для положения    точки В₅ :

                                            .                           (7)

Формула для вычисления скорости точки B₅  получается путем дифференцирования перемещения:

                                            ;                                (8)

Дифференцируют скорость:

                                ,                    (9)

               

   Таблица 2 – Результаты аналитического метода

45	-2,719	5,485	4,365	0,000	2,281	0,627
75	6,311	5,400	-10,475	0,066	2,268	-1,691
105	14,825	4,837	-30,155	0,130	2,148	-7,891