Механизм двухцилиндрового четырехтактного цилиндра двигателя внутреннего сгорания
Структурное исследование механизма двухцилиндрового двигателя. Разработка планов скоростей и ускорений всех его звеньев при разных положениях кривошипа. Построение диаграмм перемещений кинематических пар. Структурная классификация механизма по Ассуру.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.10.2013 |
| Размер файла | 158,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего бюджетного профессионального образования
"Уральский государственный университет путей сообщения"
(ФГБОУ ВПО УрГУПС)
Кафедра "ПиЭА"
Курсовой проект
по дисциплине: "Теория механизмов и машин"
на тему: "Механизм двухцилиндрового четырехтактного цилиндра двигателя внутреннего сгорания"
Выполнил: Ст. гр. ПСв-211
Низамутдинов И.О.
Проверил: доцент Сирин А.В.
Екатеринбург - 2013
Реферат
В данной курсовой работе всего: страниц 18, рисунков 3, таблиц 4, использованных источников 2, чертеж 1 (формат А 1).
Механизм, кривошип, шатун, ползун, стойка, кинематическая пара, подвижность, звено, структура, положение, скорость, ускорение.
В курсовом проекте произведено структурное исследование механизма двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
На рабочих чертежах разработаны план положений, планы скоростей и планы ускорений всех звеньев механизма при разных положениях кривошипа. Начерчены графики, в которых определены зависимости положений, скоростей и ускорений выходного звена от положения кривошипа.
Содержание
Введение
1. Структурное исследование
1.1 Определение количества, вида звеньев и кинематических пар
1.2 Определение подвижности механизма
1.3 Структурная классификация механизма по Ассуру
2. Кинематическое исследование
2.1 Построение плана положений
2.2 Определение скоростей точек и звеньев механизма
2.3 Определение ускорений точек и звеньев механизма
3. Построение диаграмм перемещения, скорости и ускорения. Построение диаграммы перемещения точки D, B (ползуна)
Заключение
Список использованных источников
Введение
Двигателем создаются движущие силы, которые осуществляют преобразование какого-либо вида энергии в механическую работу. В паровых машинах, в паровозах и газовых турбинах, в двигателях внутреннего сгорания в механическую работу превращается тепловая энергия. Выбор для механизма того или другого двигателя зависит от того, какую работу должен совершать механизм. Для получения механической работы в течение длительного времени следует применять двигатели, к которым преобразуемую энергию можно подводить в течение неопределенно длительного времени. К двигателям этого типа относятся тепловые.
Рассмотренный механизм использует механическую энергию для совершения работы по перемещению (вращению) коромысла, а следовательно коленчатого вала. Таким образом, двухцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания является энергетической машиной. исследование механизм двухцилиндровый двигатель
1. Структурное исследование
1.1 Определение количества, вида звеньев и кинематических пар
Исследуемый механизм содержит шесть звеньев, из них 1 звено - кривошип, 2 звено - шатун, 3 звено - ползун, 4 звено - шатун, 5 звено - ползун, 6 звено - стойка (рисунок 1).
Рисунок 1 - Структурная схема механизма
Исследуемый механизм содержит семь кинематических пар (см. рисунок 1): из них со II по VI вращательные кинематические пары с одной степенью свободы; I и VII поступательные кинематические пары с одной степенью свободы.
1.2 Определение подвижности механизма
Подвижность механизма - количество независимых обобщенных координат однозначно определяющих положение точек и звеньев на плоскости или в пространстве.
Существуют общие закономерности в структуре механизмов связывающие подвижность механизма с числом и видом звеньев и кинематических пар. Эти закономерности называют структурными формулами механизма.
Для плоских механизмов используется формула Чебышева:
, (1)
где - подвижность механизма;
- количество подвижных звеньев в механизме;
- количество одноподвижных кинематических пар;
- количество двуподвижных кинематических пар.
.
Подвижность данного механизма равна 1.
1.3 Структурная классификация механизма по Ассуру
Для решения задач анализа и синтеза сложных механизмов профессором Ассуром была предложена структурная классификация. Согласно этой классификации механизмы, не имеющие избыточных связей и местных подвижностей состоят из первичных механизмов и структурных групп Ассура.
Классификацию механизма по Ассуру начнем с определения входного звена механизма. Это кривошип 1. Затем в наиболее удаленном от кривошипа 1 части механизма отсоединим группу Ассура-звенья 2,5 (рисунок 2 б).
Проверим подвижность оставшегося механизма:
Подвижность механизма не изменилась, следовательно отсоединение произведено верно. Следующая группа Ассура - звенья 3,4 (рисунок 3 в). В результате после отсоединения двух групп Ассура остался первичный механизм - звенья 0,1 (рисунок 2 а).
а) б) в)
а - первичный механизм; б, в - группы Ассура
Рисунок 2 - Состав механизма
Данный механизм содержит две структурные группы Ассура.
Исследуемый механизм состоит из первичного механизма и двух групп Ассура (рисунок 3).
2. Кинематическое исследование
Для кинематического исследования механизма воспользуемся методом планов. Рассмотрим двенадцать положений частей механизма.
2.1 Построение плана положений
Кривошип AC равномерно вращается вокруг неподвижного шарнира О. К концам коромысла присоединены шатуны с ползунами.
Рассмотрим построение одного положения механизма (см. рисунок 1).
За начальное положение механизма принимаем то, когда кривошип имеет вертикальное положение. Делим окружность, по которой вращаются точки А и С на двенадцать частей. Точки на окружности обозначаем цифрами от 1 до 12 в направлении вращения кривошипа. От первого положения точки А откладываем длину шатуна АВ до пересечения с горизонтальной прямой. Определяем положение точки В. От первого положения точки С откладываем длину шатуна СD до пересечения с горизонтальной прямой. Определяем положение точки D. На прямой отмечаем положения точек В и D.
Аналогично построим положение звеньев механизма при нахождении кривошипа в остальных 11 положениях.
Для того чтобы построить график зависимости положения ползуна от положения кривошипа составим таблицу 1.
Масштабный коэффициент перемещения ? = 1,1.
Таблица 1 - Зависимость положения ползуна от положения кривошипа
|
Положение кривошипа |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
SB, м. |
0,005 |
0,0134 |
0,0294 |
0,0434 |
0,0523 |
0,0526 |
0,0523 |
0,0434 |
0,0294 |
0,0134 |
0,005 |
0 |
|
|
SD, м. |
0,005 |
0,013 |
0,029 |
0,043 |
0,052 |
0,052 |
0,052 |
0,043 |
0,029 |
0,013 |
0,005 |
0 |
2.2 Определение скоростей точек и звеньев механизма
Определим скорости точек механизма при нахождении кривошипа в каждом из двенадцати положений.
У точки А, которая совершает вращательное движение, вектор скорости направлен по касательной к окружности в сторону вращения кривошипа. Линейную скорость точки A определяют по формуле 2.
, (2)
где VA - скорость точки А, м/с;
? - угловая скорость звена ОА, с-1;
|ОА| - длина звена ОА, м.
, (3)
где ? - угловая скорость звена ОА, с-1;
n - частота вращения звена ОА, об/мин.
(с-1).
(м/с).
Выбираем на свободном поле чертежа точку и обозначим ее pv. pv - полюс - точка, где все скорости равны нулю. От полюса pv откладываем отрезок pvа равный 30 мм. Как касательный к окружности радиусом ОА.
Определяем масштаб плана скоростей: ? = 30,772/30=1,1 (м /с/мм).
Определяем скорость точки B. Скорость точки В описывается следующей системой уравнений:
. (4)
Строим линию перпендикулярно шатуну AB линия вдоль которой направлена скорость точки В относительно А. Так как скорость точки S3 равна нулю, то ее помещаем в полюс pv. Точка В относительно S3 движется поступательно, параллельно. Строим линию движения В до пересечения с линией, вдоль которой направлена скорость точки В относительно А. Получаем вектор pvb.
Вектор скорости точки D строится аналогично вектору скорости точки В.
Скорость точки S2 находится из условия подобия плана положений и плана скоростей:
. (5)
На отрезке ab откладываем расстояние as2 и из полюса pv проводим вектор скорости точки S2.
Аналогично находим сs4 и строим вектор скорости Vs4.
Скорости точек O и S5 равны нулю, следовательно их помещаем в полюс pv.
Остальные 11 положений строим аналогично.
Чтобы получить реальное значение скорости точки нужно вектор скорости умножить на масштабный коэффициент.
Полученные значения скоростей заносим в таблицу 3.
Таблица 2 - Зависимость скорости точек механизма от положения кривошипа
|
Положение |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
VA, м\с |
30,772 |
||||||||||||
|
VC, м\с |
30,772 |
||||||||||||
|
VB= VD, м\с |
33 |
32,24 |
12,9 |
0 |
12,9 |
32,24 |
33 |
32,24 |
12,9 |
0 |
12,9 |
32,24 |
|
|
VS2= Vs4, м\с |
33 |
31,77 |
24,4 |
22 |
24,4 |
31,768 |
33 |
31,77 |
24,4 |
22 |
24,4 |
31,77 |
|
|
VCA=VBA, м\с |
0 |
16,9 |
28,8 |
33 |
28,8 |
16,9 |
0 |
16,9 |
28,8 |
33 |
28,8 |
16,9 |
|
|
Vo=VS3=VS5 |
0 |
2.3 Определение ускорений точек и звеньев механизма
Определим ускорения точек механизма при нахождении кривошипа в каждом из двенадцати положений.
Так как скорость вращения постоянна, то касательное ускорение точки A равно нулю, и, следовательно, полное ускорение точки A равно только нормальному ускорению.
. (6)
(м/с 2).
Выберем на свободном поле чертежа точку pa - полюс, и из нее, параллельно АС, проведем вектор paa, равный 40 мм, направленный к центру вращения.
Определим масштабный коэффициент плана ускорений:
?=15781,5/4=394,5 (м/с/мм).
Ускорение точки В описывается следующей системой уравнений:
. (7)
Нормальная составляющая ускорения точки В относительно точки А определяется по формуле:
. (8)
где VBA - скорость с плана скоростей, умноженная на масштабный коэффициент плана скоростей;
|AB| - длина шатуна АВ.
Полученное значение нормального ускорения делим на масштабный коэффициент плана ускорений. Полученное значение вектора откладываем из полюса параллельно АВ, по направлению к А. Через конец вектора нормального ускорения строим линию, вдоль которой направлено тангенциальное ускорение , перпендикулярно .
Переходим ко второму уравнению. Ускорение точки S3 равно нулю, помещаем его в полюс плана ускорений. Строим линию, вдоль которой движется точка В относительно S3, и на пересечении с линией тангенциального ускорения получаем точку b. Проводим вектор pаb.
Вектор ускорения точки D строится аналогично вектору ускорения В.
Ускорение точки S2 находим из подобия:
. (9)
На отрезке ab откладываем расстояние as2 и из полюса проводим вектор ускорения точки S2.
Аналогично находим cs4 и строим вектор ускорения точки S4.
Ускорения точек О и S5 равны нулю, следовательно их помещаем в полюс pа.
Остальные 11 положений строим аналогично.
Полученные значения ускорений точек заносим в таблицу 4.
Таблица 3 - Полные ускорения точек механизма
|
Положение |
аА = аС, м/с2 |
аВ, м/с2 |
аD, м/с2 |
аn2, м/с2 |
an4, м/с2 |
аО = аS3 = аS5, м/с2 |
|
|
1 |
11046 |
11046 |
0 |
0 |
|||
|
2 |
8994,6 |
8994,6 |
3,15 |
3,15 |
|||
|
3 |
3444 |
3444 |
9,13 |
9,13 |
|||
|
4 |
0 |
0 |
12 |
12 |
|||
|
5 |
15780 |
3444 |
3444 |
9,13 |
9,13 |
0 |
|
|
6 |
8994,6 |
8994,6 |
3,15 |
3,15 |
|||
|
7 |
11046 |
11046 |
0 |
0 |
|||
|
8 |
8994,6 |
8994,6 |
3,15 |
3,15 |
|||
|
9 |
3444 |
3444 |
9,13 |
9,13 |
|||
|
10 |
0 |
0 |
12 |
12 |
|||
|
11 |
3444 |
3444 |
9,13 |
9,13 |
|||
|
12 |
8994,6 |
8994,6 |
3,15 |
3,15 |
По результатам таблицы 4 строим график зависимости ускорения ползуна от положения кривошипа.
3. Построение диаграмм перемещения, скорости и ускорения. Построение диаграммы перемещения точки D, B (ползуна)
Построение диаграммы перемещения точки D,B (ползуна).
Определили масштабный коэффициент:
.
,
где T период,
=>
L длина периода,
.
.
Определяем расстояние, на которое переместится ползун. Для этого на плане положений встаем в точку и замеряем расстояние до точки . Затем замеряем расстояние от точки до точки и т.д. до. Записываем получившиеся значения:
, , , , , , , , , , , , .
Ось t, диаграммы перемещения, разбиваем на 12 участков. От 0 участка вверх откладываем расстояние равное 0, от 1 участка 5, от 3 участка 29,4 и т.д. На концах этих отрезков отмечаем точки и соединяем их плавной кривой. В результате мы построили диаграмму перемещения ползуна.
Построение диаграммы скорости ползуна
Определили масштабный коэффициент:
,
где расстояние от полюса Р до оси V.
.
Для построения диаграммы скорости используем метод хорд. Для этого на диаграмме перемещения проводим прямую через точки 0 и 1. Через полюс проводим линию параллельно той, которая соединяет точки 0 и 1. Там, где построенная прямая пересекается с осью V, проводим прямую параллельно оси t и на ней откладываем расстояние равное 0,5, т.к. метод хорд подразумевает усреднение. На конце этого отрезка отмечаем точку. Аналогично строим другие точки. Соединив их, получим диаграмму скорости ползуна.
Построение диаграммы ускорения ползуна.
Определили масштабный коэффициент:
,
где расстояние от полюса Р до оси a.
.
Для построения диаграммы ускорения используем метод хорд. Для этого на диаграмме скорости проводим прямую через точки 0 и 1. Через полюс проводим линию параллельно той, которая соединяет точки 0 и 1. Там, где построенная прямая пересекается с осью a проводим прямую параллельно оси t и на ней откладываем расстояние равное 0,5, т.к. метод хорд подразумевает усреднение. На конце этого отрезка отмечаем точку. Аналогично строем другие точки. Соединив их, получим диаграмму ускорения ползуна.
Заключение
В курсовой работе произведено структурное и кинематическое исследования рычажного механизма двигателя.
В структурном исследовании определено количество и виды звеньев и кинематических пар, также определена подвижность механизма и проведена структурная классификация механизма по Ассуру.
В кинематическом исследовании описано построение плана положений, определение скоростей и ускорений точек механизма.
В рабочем чертеже разработаны план положений, планы скоростей и планы ускорений всех звеньев механизма при разных положениях кривошипа. Начерчены графики, в которых определены зависимости перемещений, скоростей и ускорений ползуна от разных положений кривошипа.
Список использованных источников
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. Для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит., 1988. - 640 с.
2. Вагоны и вагонное хозяйство: Методическое руководство к дипломному проектированию для студентов специальности 150800 - Вагоны / Л.В. Егорова, В.Ф. Лапшин, М.В. Орлов и др.; Под общ. ред. проф. М.Ф. Орлова. - Екатеринбург: Изд-во УрГУПСа, 2004. - 120 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Кинематическое изучение механизма станка. Создание плана положений, скоростей и ускорений звеньев механизма при разных положениях кривошипа. Определение количества и вида звеньев и кинематических пар. Структурная классификация механизма по Ассуру.
курсовая работа [135,5 K], добавлен 01.02.2015Динамический анализ рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения. Силовое исследование рычажного механизма. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора. Проектирование и расчет кулачкового механизма и его составляющих.
курсовая работа [88,8 K], добавлен 18.01.2010Подвижные звенья и неподвижные стойки механизма. Построение планов скоростей. Расчет кинематических параметров. Построение планов ускорений механизма и кинематических диаграмм. Кинестетический анализ механизма. Определение сил, действующих на звенья.
контрольная работа [528,2 K], добавлен 31.10.2013Кинематическая схема механизма и функция перемещений начального звена для механизма с одной степенью свободы. Функции перемещений начальных звеньев для механизмов с несколькими степенями свободы. Определение положений звеньев механизма и плана скоростей.
контрольная работа [81,0 K], добавлен 25.02.2011Кинематический анализ двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Построение планов скоростей и ускорений. Определение внешних сил, действующих на звенья механизма. Синтез планетарной передачи. Расчет маховика, делительных диаметров зубчатых колес.
контрольная работа [630,9 K], добавлен 14.03.2015Синтез рычажного механизма двигателя. Структурный анализ механизма, построение планов их положений, скоростей и ускорений, а также кинематических диаграмм. Расчет сил, действующих на звенья. Порядок определения уравновешивающей силы методом Жуковского.
курсовая работа [512,3 K], добавлен 20.09.2013Структурный и кинематический анализ механизма. Определение зависимостей положений, скоростей и ускорений выходного звена от угла поворота кривошипа. Определение количества и видов звеньев и кинематических пар. Структурная классификация механизма по Асуру.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.10.2013Расчет внешних сил, реакций в кинематических парах, моментов инерции, построение планов скоростей и ускорений, действующих на каждое из звеньев плоского рычажного механизма. Оценка прочности звеньев механизма при помощи метода сечений, выбор материала.
курсовая работа [119,2 K], добавлен 29.08.2010Определение линейных скоростей и ускорений точек рычажного механизма, а также угловых скоростей и ускорений звеньев, реакции в кинематических парах и уравновешивающую силу кривошипно-кулисного механизма. Построение графика перемещений толкателя.
курсовая работа [244,2 K], добавлен 15.02.2016Структурный и кинематический анализ механизма инерционного конвейера. Определение скоростей, ускорений всех точек и звеньев механизма методом планов. Синтез рычажного механизма. Расчет реакций в кинематических парах и сил, действующих на звенья механизма.
курсовая работа [314,9 K], добавлен 04.04.2014Выбор и сравнение прототипов по ряду критериев. Геометрический и кинематический анализ механизма двухцилиндрового поршневого компрессора. Определение силовых и кинематических характеристик механизма. Динамическое исследование машинного агрегата.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.09.2012Структурный, кинематический и силовой расчет механизма двигателя с передачей к насосу. Построение плана скорости и ускорений для заданного положения механизма. Построение планов положений, кинематических графиков и порядок нахождения погрешности.
курсовая работа [172,8 K], добавлен 04.01.2013Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма. Построение планов положения, скоростей, ускорений и кинематических диаграмм. Определение результирующих сил инерции и уравновешивающей силы. Расчет момента инерции маховика. Синтез кулачкового механизма.
курсовая работа [522,4 K], добавлен 23.01.2013Структурное и кинематическое исследование рычажного механизма. Построение планов скоростей и ускорений. Анализ сил, действующих на механизм: расчет сил инерции и моментов сил инерции и ведущих звеньев. Расчет маховика. Проектирование зубчатых передач.
курсовая работа [187,6 K], добавлен 15.08.2011Степень подвижности кривошипно-ползунного механизма. Построение планов его положений. Построение плана скоростей. Численные значения ускорений точек. Построение кинематических диаграмм точки В ползуна. Определение и расчет сил давления газов на поршень.
курсовая работа [1011,1 K], добавлен 18.06.2014Рычажный механизм перемещения резца поперечно-строгального станка. Построение кинематических диаграмм выходного звена. Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма. Построение совмещенных планов положений механизма.
курсовая работа [478,0 K], добавлен 30.06.2012Определение положений, скоростей и ускорений звеньев рычажного механизма и их различных точек. Исследование движения звеньев методом диаграмм, методом планов или координат. Расчет усилий, действующих на звенья методом планов сил и рычага Жуковского.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 28.09.2011Структурное и кинематическое исследование рычажного механизма. Построение кинематической схемы, планов скоростей и ускорений. Силовой расчет рычажного механизма. Определение сил, действующих на звенья механизма. Замена сил инерции и моментов сил.
курсовая работа [32,9 K], добавлен 01.12.2008Структурное исследование механизма долбежного станка. Кинематические характеристики кривошипно-кулисного механизма, планетарной передачи, кулачкового механизма. Построение плана скоростей, их масштабный коэффициент. Расчет угловых ускорений звеньев.
контрольная работа [317,3 K], добавлен 09.12.2014Определение наименьшего числа зубьев. Исследование шарнирно-рычажного механизма. Расчет скоростей и угловых ускорений звеньев механизма. Определение усилий в кинематических парах. Исследование кривошипно-ползунного механизма. Построение схем и графиков.
курсовая работа [126,8 K], добавлен 25.07.2013
