Реферат по предмету "Промышленность, производство"


Кинематическое и кинетостатическое исследование рычажного механизма

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра деталей машин и ПТМ
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«Детали машин и ОК», ч.1 «Теориямеханизмов и машин»
Схема № 9
Санкт-Петербург
2008
/>Задание на курсовуюработу
Схема9
Произвестикинематическое и кинетостатическое исследование рычажного механизма
/>
Содержаниеработы
1.Структурный анализ механизма.
2.Кинематическое исследование механизма.
3.Силовой расчет механизма.

/>1.Структурный анализ рычажного механизма 1.1 Схема рычажногомеханизма и исходные данные
Структурнаясхема рычажного механизма приведена на рис. 1.
/>
Рис.1. Структурная схема рычажного механизма
Исходныеданные для расчета
Размерызвеньев Масса звеньев
ОА= 140 мм,mOA= 27 кг,
АВ= 150 мм,mAВ= mАВ'= 20 кг,
AB'= 150 мм.mВ= mВ'= 8,5 кг.
Частотавращения кривошипа nOA=350 об/мин, wOA = const.
Уголрасчетного положения кривошипа j = 60°.
Движущаясила Рдв = 5500 Н.
Силаполезного сопротивления Рс = 4200 Н.

1.2 Классификация кинематических пар почетырём признакам
Кинематическойпаройназывается подвижное соединение двух звеньев, ограничивающее их относительноедвижение.
Кинематическиепары механизма показаны на рис. 2.
/>
Рис.2. Кинематические пары
Похарактеру соприкосновения элементов звеньев кинематические пары являются низшими.
Похарактеру относительного движения звеньев кинематические пары являются плоскими.
Почислу условий связи, наложенных на относительное движение звеньев, кинематическиепары являются парами 5-го класса.
Похарактеру замыкания элементов звеньев кинематические пары являются парами сгеометрическим замыканием.1.3Определение степени подвижности механизма
Степеньподвижности плоского механизма определяется по формуле П.Л. Чебышева
/>,
где/> — число звеньевмеханизма, /> =6;
/>;/> - числокинематических пар пятого и четвёртого классов, /> =7, /> = 0.
Подставляязначения параметров в формулу Чебышева, получим
/>.
ЧислоW показывает, скольким звеньямнеобходимо задать закон движения для получения определенности движения всего механизма.Звено, закон движения которого задан, называется начальным звеном.
Врассматриваемом механизме начальным звеном является кривошип ОА. 1.4Определение класса и порядка механизма по Ассуру
Таккак степень подвижности механизма равна единице, то группа начального звенасостоит из одного подвижного звена 1 и стойки 6 (рис. 3). Такая группа поклассификации Ассура относится к 1-му классу, 1-му порядку.
Сгруппой начального звена соединена группа Ассура 3-4 (рис. 4), состоящая из шатуна3, ползуна 4 и трех кинематических пар 5-го класса. Эта группа относится к 1-муклассу, 2-му порядку.
Сгруппой начального звена также соединена группа Ассура 2-5 (рис. 5), состоящаяиз шатуна 2, ползуна 5 и трех кинематических пар 5-го класса. Эта группаотносится к 1-му классу, 2-му порядку.

/>
/>
/>  Рис. 3. Группа начального звена. 1-ый класс, 1-ый порядок
 Рис. 4. Группа Ассура 3-4.
1-ый класс, 2-ой порядок
Рис. 5. Группа Ассура 2-5.
1-ый класс, 2-ой порядок
Класси порядок механизма определяется классом и порядком наиболее сложной группы,входящей в его состав. Следовательно, данный механизм 1-гокласса, 2-го порядка.
2. Кинематическое исследование рычажного механизма графо-аналитическимметодом2.1 Построениеплана положений механизма
Масштабныйкоэффициент длин – это отношение истинной длины кривошипа ОА к длине отрезка вмм, изображающего его на чертеже. Приняв графическое значение длины кривошипа />= 35 мм, найдем значение Kl: />
/>.
Графическиезначения линейных размеров находятся как отношения истинных значений к значениюмасштабного коэффициента длин Kl:
/>;
/>.
Имеяграфические значения линейных размеров (длин звеньев АВ и АВ'), строим план6-ти положений механизма из одной общей точки О вращения кривошипа ОА, начинаяс разбивки траектории движения точки А конца кривошипа на 6 равных частей. За1-ое положение принято правое «мертвое» положение ползуна В. Методомзасечек находятся положения всех звеньев механизма для каждого из 6-тиположений кривошипа. На плане положений показаны траектории центров тяжестизвеньев АВ и АВ' – точек М и L.
Планположений механизма показан на рис. 6 и на чертеже курсовой работы.

/>
Рис.6. План положений механизма
2.2 Построение плана скоростеймеханизма. Определение скоростей шарнирных точек, центров тяжести звеньев иугловых скоростей звеньев.
2.2.1Угловая скорость вращения кривошипа определяется по формуле
/>.
2.2.2Линейная скорость точки А кривошипа равна
/>.
2.2.3Масштабный коэффициент скорости KVопределяетсякак отношение истинного значения скорости точки А кривошипа к длине отрезка вмм, изображающего эту скорость на чертеже. Приняв графическое значение скорости/> = 51,25 мм, найдем значение KV

/>.
2.2.4Для определения скорости точки В составим векторное уравнение
/>.
— Н ВН — Н
Вэтом уравнении два неизвестных, следовательно, оно решается графически.
Изплана скоростей находим графические значения скорости точки В и относительнойскорости вращения точки В относительно точки А: />. Истинныезначения этих скоростей равны:
/>;/>.
Дляположения № 2: />;/>.Для остальных положений механизма значения скоростей VBи VBA приведены в табл. 1.
2.2.5Скорость точки В' определяется аналогично из векторного уравнения
/>,
— Н ВН — Н
вкотором также два неизвестных, следовательно, оно решается графически.
Изплана скоростей находим графические значения скорости точки В' и относительнойскорости вращения точки В' относительно точки А: />. Истинныезначения этих скоростей равны:
/>.
Дляположения № 2: />;/>.Для остальных положений механизма значения скоростей VB'и VB'Aприведены в табл. 1.
2.2.6Определение скоростей центров тяжести звеньев:
/> –для всех положений;
/>;/>.
Дляположения № 2: />;/>.Для остальных положений механизма значения скоростей VMи VL приведены в табл. 1.
2.2.7 Определение скоростей точек В, В', М и L в особых(«мертвых») положениях механизма № 1 и № 4.
В этих положениях абсолютные скорости точек В и В'равны нулю
/>;/>,
поэтому относительные скорости VBA и VB'A численно равныскорости точки А, но имеют противоположное направление />; />.
Скорости точек М и L в положенияхмеханизма № 1 и № 4 будут равны

VM = VL = 2/3·VA = 2/3·5,125 = 3,42м/с.
План скоростей для положения № 2 показан на рис. 7, аплан скоростей для 6-ти положений механизма приведен на чертеже курсовойработы.
/>
Рис. 7. План скоростей механизма для положения № 2
2.2.8Определение угловых скоростей звеньев. Угловые скорости звеньев (1/c)определяются по уравнению
/>.
Соответственнодля звеньев AB и AB'получаем для положения № 2:
/>;
/>.
Дляостальных положений механизма значения угловых скоростей wABи wAB'приведены в табл. 1.
Направления угловых скоростей звеньев AB и AB' определяются направлениямиотносительных скоростей VBA и VB'A.
В табл. 1 приведены значения линейных скоростей точеки угловых скоростей звеньев для 6-ти положений механизма.
Таблица 1
Действительные значения скоростей

положения
VA
VB
VB'
VBA
VB'A
VL
VM
wAB
wAB' м/c 1/c 1 5,125 5,125 5,125 3,42 3,42 34,2 34,2 2 5,125 7,96 0,92 4,35 4,35 3,69 5,87 29 29 3 5,125 0,92 7,96 4,35 4,35 5,87 3,69 29 29 4 5,125 5,125 5,125 3,42 3,42 34,2 34,2 5 5,125 0,92 7,96 4,35 4,35 5,87 3,69 29 29 6 5,125 7,96 0,92 4,35 4,35 3,69 5,87 29 29 2.3Построение плана ускорений механизма. Определение ускорений шарнирных точек,центров тяжести звеньев и угловых ускорений звеньев.
2.3.1 Ускорение точки А кривошипа, совершающего равномерноевращательное движение, равно его нормальной составляющей
/>.
2.3.2Масштабный коэффициент ускорений
/>,
где/> = 62,5 мм – отрезок на чертеже, изображающий ускорение точки А (принято).

2.3.3Ускорение точки В определяется по уравнению
/>
-НВН ВН -Н
Нормальнаясоставляющая относительного ускорения (для положения № 2) равна
/>, а ее графическое значение
/>.
Изпостроения плана ускорений находим касательную составляющую относительногоускорения
/>,/>.
Полноеотносительное ускорение равно векторной сумме нормальной и касательнойсоставляющих
/>;/>;
/>.
Ускорениеточки В находим из построения плана ускорений:
/>; />.

2.3.4Ускорение точки В' определяется по уравнению
/>
-НВН ВН -Н
Нормальнаясоставляющая относительного ускорения (для положения № 2) равна
/>, а ее графическое значение
/>.
Изпостроения плана ускорений находим касательную составляющую относительногоускорения
/>,/>.
Полноеотносительное ускорение равно векторной сумме нормальной и касательнойсоставляющих
/>;/>;
/>.
Ускорениеточки В' находим из построения плана ускорений:
/>; />.
2.3.5Определение ускорений центров тяжести звеньев:

/>–для всех положений механизма;
/>, /> – для положения№ 2;
/>, /> – для положения№ 2.
План ускорений для 2-го положения механизма показан нарис. 8, а для всех 6-ти положений – на чертеже курсовой работы.
/>
Рис. 8. План ускорений механизма для положения № 2
2.3.6Определение угловых ускорений звеньев. Угловые ускорения звеньев (1/c2)определяются по уравнению
/>.
Соответственнодля звеньев AB и AB'получаем (для 2-го положения механизма):

/>;
/>.
Направления угловых ускорений звеньев определяются направлениямикасательных составляющих относительных ускорений.
2.3.7 Определение ускорений точек В, В', М и L и угловыхускорений звеньев AB и AB' в особых («мертвых»)положениях механизма № 1 и № 4.
Изуравнений
/> и/>
вытекает,что линии действия ускорений точек А, В, и В', а также нормальных составляющихотносительных ускорений />и />совпадают (направленыгоризонтально), следовательно касательные составляющие относительных ускорений />, />, а полные относительныеускорения aBAи aB'Aравныих нормальным составляющим:
/>,
/>.
Ускорения точек М и L в этих положенияхтакже направлены горизонтально, а концы векторов этих ускорений находятся на1/3 длины aBA и aB'A от точки А.
Положение № 1:
/>;

/>;
/>;
/>.
Положение № 4:
/>;
/>;
/>;
/>.
Так как в положениях № 1 и № 4 /> и />, то угловыеускорения звеньев AB и AB' равны нулю.
В табл. 2 приведены значения линейных ускорений точеки угловых ускорений звеньев для 6-ти положений механизма.
Таблица 2
Действительные значения ускорений

положения
aA
aB
aB'
atBA
aBA
atB'A
aB'A
aK
aL
aM
eAB
eAB'
м/с2
1/с2 1 187,5 362,95 12,05 175,45 175,45 93,75 129 246 2 187,5 87,39 100,11 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 144,6 141,81 671,16 671,16 3 187,5 100,11 87,39 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 141,81 144,6 671,16 671,16 4 187,5 12,05 362,95 175,45 175,45 93,75 246 129 5 187,5 100,11 87,39 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 141,81 144,6 671,16 671,16 6 187,5 87,39 100,11 100,74 162,51 100,74 162,51 93,75 144,6 141,81 671,16 671,16 2.4Построение кинематических диаграмм ползуна В.
Кинематическиедиаграммы представляют собой графическое изображение кинематических параметров(перемещений, скоростей и ускорений) какого-либо звена исследуемого механизма вфункции времени t или углаповорота j начального звена.
Построимкинематические диаграммы ползуна В в функции угла поворота jначального звена.
Дляпостроения кинематических диаграмм S= S(j), V= V(j), a= a(j) ползуна В определяеммасштабный коэффициент угла j, приняв его графическое значениеравным 120 мм
/>,
Принимаеммасштабные коэффициенты для построения кривых S= S(j), V= V(j) и a= a(j):
/>, />, />.
Забазу отсчета перемещений удобно выбрать одно из «мертвых» положенийползуна В. Примем за базу отсчета правое «мертвое» положение –положение № 1, соответствующее точке В1 на плане положений.
Приповороте кривошипа на 60° из положения 1 в положение 2 ползун переместитсяиз точки В1 в точку В2, пройдя расстояние В1-В2.Проведя ординату через точку 2 (см. рис. 9), отложим на ней отрезок В1-В2в масштабе KS.Аналогично откладываем перемещения ползуна на ординатах, проведенных черезточки 3, 4, 5, 6. Соединяя плавной кривой концы отложенных ординат, получимкривую перемещения ползуна В в функции угла поворота кривошипа S= S(j).
КривыеV = V(j)и a = a(j)строим на основании построенных планов скоростей и ускорений, располагаязначениями VBи aB, приведенными в табл.1 и табл. 2.
Кинематическиедиаграммы ползуна В в функции угла j поворота начального звенапоказаны на рис. 9 и чертеже курсовой работы.
/>
Рис. 9. Кинематические диаграммы ползуна В
рычажныймеханизм кинематический силовой
3. Силовой расчёт рычажного механизма
Силовойрасчет механизма выполняется для положения, заданного углом j= 60°,т.е. для положения № 2. 3.1. Исходные данныедля силового расчета.
Движущаясила, действующая на поршень В: Рдв = 5500 Н.
Силаполезного сопротивления, действующая на поршень В': Рс = 4200 Н.
Массазвеньев: mOA= 27 кг, mAВ= mАВ'= 20 кг, mВ= mВ'=8,5 кг.
Ускоренияцентров тяжести звеньев:
aB = 87,39 м/с2,aB'= 100,11 м/с2, aK= 93,75 м/с2, aM= 141,81 м/с2, aL= 144,6 м/с2.
Угловыеускорения звеньев: eAB= 671,16 1/c2,eAB'= 671,16 1/c2. 3.2 Определение силтяжести звеньев
Силы тяжести звеньев (Н), определяемые какпроизведение массы на ускорение свободного падения, равны:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
3.3.Определение сил инерции и моментов сил инерции звеньев
Силыинерции звеньев (Н), определяемые как произведение массы на ускорение центратяжести, равны:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>.
Силыинерции направлены в сторону, противоположную ускорениям центров тяжестизвеньев.
Моментысил инерции звеньев (Н·м) определяются по уравнению
/>,
гдеIS – момент инерции массызвена относительно оси, проходящей через его центр тяжести (кг·м2), e– угловое ускорение звена (1/с2).
Соответственнодля звеньев AB и AB'получаем:
/>;
/>.
Моментысил инерции направлены в сторону, противоположную угловым ускорениям звеньев.
3.4Расчёт группы Ассура 2-5.
Схеманагружения группы Ассура 2-5 силами и моментами, под действием которых онанаходится в равновесии, изображена в масштабе длин /> (рис.10).
/>
Рис. 10. Схема нагружения группы Ассура 2-5
Вданной группе неизвестны реакции в кинематических парах R6-5,R1-2и R2-5 =- R5-2,которые можно найти из уравнений равновесия звеньев и группы в целом.
1./>;
/>,
гдеплечи сил, снятые с чертежа (мм) и пересчитанные с учетом масштабного коэффициентадлин /> в истинные значения (м):
/>;
/>;
/>;
/>.

Тогда
/>
РеакцияR1-2может быть найдена сразу (по величине и направлению) из векторного уравненияравновесия группы
2./>, или
/>.
Принимаеммасштабный коэффициент сил КР = 70 Н/мм. Графические значения силопределяются как отношение истинных значений к величине КР,например:
/>.
Построимвекторный многоугольник – план сил группы Ассура 2-5 (рис. 11 и чертеж курсовойработы), из которого
/>.

/>
Рис. 11. План сил группы Ассура 2-5
Изусловия равновесия ползуна 5 найдем реакцию во внутренней кинематической паре />:
3./>, или
/>.
Решивэто векторное уравнение на том же многоугольнике сил (рис. 11), найдем искомуюреакцию />.3.5Расчёт группы Ассура 3-4
Схеманагружения группы Ассура 3-4 силами и моментами, под действием которых онанаходится в равновесии, изображена в масштабе длин /> (рис.12).

/>
Рис. 12. Схема нагружения группы Ассура 3-4
Вданной группе неизвестны реакции в кинематических парах R6-4,R1-3и R3-4 =- R4-3,которые можно найти из уравнений равновесия звеньев и группы в целом.
1./>;
/>,
гдеплечи сил, снятые с чертежа (мм) и пересчитанные с учетом масштабного коэффициентадлин /> в истинные значения (м):
/>;
/>;
/>;
/>.
Тогда
/>
РеакцияR1-3может быть найдена сразу (по величине и направлению) из векторного уравненияравновесия группы
2./>, или
/>.
Принимаеммасштабный коэффициент сил КР = 70 Н/мм. Графические значения силопределяются как отношение истинных значений к величине КР,например:
/>.
Построимвекторный многоугольник – план сил группы Ассура 3-4 ((рис. 13 и чертежкурсовой работы), из которого
/>.
Изусловия равновесия ползуна 4 найдем реакцию во внутренней кинематической паре />:
3./>, или
/>.

Решивэто уравнение на том же плане сил (рис. 13), найдем искомую реакцию
/>.
/>
Рис. 13. План сил группы Ассура 3-43.6Расчёт группы начального звена
Схеманагружения группы начального звена силами и моментами, под действием которыхона находится в равновесии, изображена в масштабе длин /> (рис. 14 чертеж курсовойработы). Действие группы Ассура 2-5 представлено реакцией R2-1,равной и противоположно направленной реакции R1-2,найденной в п.п. 3.4; действие группы Ассура 3-4 представлено реакцией R3-1,равной и противоположно направленной реакции R1-3,найденной в п.п. 3.5.
Вданной группе неизвестны реакция со стороны стойки на начальное звено R6-1и уравновешивающий момент МУР, которые можно найти из уравненийравновесия группы.
/>
Рис. 14. Схема нагружения группы начального звена
Уравновешивающиймомент Мур может быть найден из уравнения моментов, составленногоотносительно шарнира О:
1./>, то есть
/>,
где/>;
/>;
/>.
ТогдаМУР будет равен:

/>
РеакцияR6-1найдется из векторного уравнения:
2./>, или
/>.
ПримемКР =20 Н/мм и построим векторный многоугольник – план сил группы начальногозвена (рис. 15 и чертеж курсовой работы).
/>
Рис. 15. План сил группы начального звена
Истинноезначение реакции R6-1равно:
/>.
3.7Определение уравновешивающего момента по методу “жесткого рычага” ЖуковскогоН.Е.
Схеманагружения «жесткого рычага» – повернутого на 90°плана скоростей механизма показана на рис. 16 и чертеже курсовой работы. Приэтом моменты разложены на пары сил; составляющие пар сил определяются по выражениям:
/>,
гдеМИ и МУР – момент сил инерции и уравновешивающий момент(Нм); l – длина звена (м).
Дляданного механизма имеем:
/>;
/>.
/>
Рис. 16. Схема нагружения «жесткого рычага»Жуковского

Условиеравновесия «жесткого рычага» Жуковского:
/>, или
/>
СилыG4и G5на рис.16 не показаны (приложены в (·) b2и b'2, направленывертикально вниз).
Тогда
/>
Плечисил, снятые с чертежа:
/>;/>; />; />;
/>; />; />; />;
/>;/>;/>;/>.
Такаяточность измерения плечей возможна при выполнении чертежа в какой-либоавтоматизированной системе, например, в системе AutoCAD(см. чертеж курсовой работы).
Подставляячисловые значения сил, получим
P'УР= [(5500 – 742,82)·79,56 + 352,3·50,96 — 352,3·20,79 + 352,3·64,31 – 264,6·12,81– 196·17,09 –196·17,09 – 2892·8,87 – 2836,2·23,21 – 352,3·7,44 –(4200 + 850,94)·9,21]/ 51,25 = 5093,8 Н.
Уравновешивающиймомент
/>.
Определивзначение уравновешивающего момента по методу «жесткого рычага» Жуковского,следует найти расхождение в значениях уравновешивающего момента, полученных пометоду кинетостатики и по «рычагу» Жуковского:
/>%.
Внашем случае большее значение уравновешивающего момента Мур = 63,12Н·м получено по «рычагу» Жуковского, меньшее Мур = 62,5Н·м – по методу кинетостатики. Погрешность расчета равна:
/>.
Силовойрасчет механизма выполнен правильно, т.к. погрешность />.
/>Списокиспользованных источников
1. ЕгороваВ.И., Вороковская А.П. Теория механизмов и машин. Структура,кинематика и динамика шарнирно-рычажных механизмов: Учебное пособие. Л.: Изд.ЛКИ, 1981.
2. ЯковлевВ.П., Половинкина Н.Б. Практикум по теории механизмов и машин. Ч. 1.:Методические указания. Л.: Изд. ЛКИ, 1983.
3. Конспектылекций и практических занятий.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Оппозиция любви и дома в «Сиде» Корнеля
Реферат The Nature Of The Beast Essay Research
Реферат Долгий парламент
Реферат Опровержение классической теории управления. Утверждение концепции неравновесных систем в информационном обществе
Реферат Диаграмма состояния с полиморфными эвтетктоидными перитектоидными превращениями Правило Курнакова
Реферат Минеральный состав текстуры и структуры руд
Реферат Dating DilemmasViolence Essay Research Paper Dating Dilemmas
Реферат Макроэкономический анализ деятельности ЦБ в I квартале, апреле 2003 г.
Реферат College Application Essay Research Paper PerseveranceThere goes
Реферат О действовавших регулируемых ценах (тарифах) в 2009 году и их влиянии на динамику социально-экономического развития Приднестровской Молдавской Республики
Реферат Новонароджена дитина рефлекси стани режим годування проблеми
Реферат Управління активами підприємства на прикладі ВАТ Інтерпайп Ніжньодніпровський трубопрокатни
Реферат Minnesota Vikkings Are Better Than The Packers
Реферат Разработка рекламной кампании по формированию имиджа туристской фирмы
Реферат THE MENO Essay Research Paper The Meno