Механизм брикетного автомата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Механизм брикетного автомата

ВВЕДЕНИЕ

брикетный механизм кинематический кинетостатический

Курсовой проект выполняется в учебных целях по заданию кафедры ”Детали машин”. В курсовом проекте проводится кинематический, кинетостатический анализ механизма.

1.СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

Цель: Изучить строения механизмов, определить их степень подвижности и класс.

1.1 Структурная схема механизма

Рисунок 1 - Структурная схема механизма

1.2 Степень подвижности механизма

Степень подвижности механизма, определяется по формуле, равна единице.

, (1)

где n - число подвижных звеньев;

p5 - число кинематических пар пятого класса;

p4 - число кинематических пар четвертого класса.

щ= 3•5-2•7=1;

В результате анализа видим, что механизм состоит из исходного и двух групп Ассура второго класса третьего и второго видов.

1.3 Формула строения механизма

. (2)

Класс механизма

2 класс

2. Кинематический расчет механизма

Цель: Определение положений, скоростей и ускорений звеньев механизма.

2.1 Определение положений звеньев механизма

Последовательность кинематического расчета совпадает с последовательностью присоединения групп Ассура к исходному механизму. Вокруг точки А тонкой или пунктирной линией проводим окружность - траекторию движения оси пальца кривошипа. Проведя через точку С касательную к полученной окружности, определим крайнее положение кулисы. Для данной схемы механизма крайнее левое положение кулисы принято за нулевое. Остальные построения легко определяются на чертеже.

2.2 Определение скоростей звеньев механизма

План скоростей построен по векторным равенствам:

, (3)

, (4)

где V_В - абсолютная скорость точки В;

V_В4 - скорость точки В в переносном движении, совпадает по направлению со скоростью точки, лежащей на кулисе, т.е. перпендикулярна кулисе;

V_B4B - скорость В относительно точки В₄. Направление совпадает с прямой, параллельной кулисе;

V_Д - скорость конца кулисы. Эта скорость больше скорости V_В4 во столько раз, во сколько вся кулиса больше отрезка СВ₄;

V_Е - абсолютная скорость точки Е, движение вместе с главным ползуном по направлению совпадает с прямой, параллельной оси главного ползуна;

V_ЕД - скорость точки Е относительно точки Д. Направление параллельно прямой ДЕ.

Угловая скорость щ₂ кривошипа определяется по формуле:

щ =, (5)

где n- частота вращения кривошипа.

Величину угловой скорости кривошипа щ₂= 26,14(об/сек) считаем постоянной. Результаты расчета внесены в таблицу.

Таблица 1 - Расчет скоростей звеньев механизма.

№ положения	ц°	VE, мм	VЕ, м/с	Vв4, мм	VВ4, м/с	Св4, м	щ4, об/с
0	0	0	0	0	0	0,148	0
1	30	7	1,82	28	0,728	0,178	4,08
2	60	15	0,39	47	1,222	0,203	6,02
3	90	30	0,78	56	1,456	0,219	6,65
4	120	31	0,806	60	1,56	0,222	7,03
5	150	38	0,988	55	1,43	0,213	6,7
6	180	35	1,91	39	1,014	0,193	5,3
7	210	12	0,312	16	0,416	0,165	2,52
8	240	20	0,52	15	0,39	0,134	2,91
9	270	76	1,98	49	1,274	0,107	11,9
10	300	56	1,46	59	1,534	0,099	15,5
11	330	16	0,416	235	0,91	0,118	7,7
12	360	0	0	0	0	1,148	0

2.3 Определение ускорений звеньев механизма

План ускорений построен по векторным равенствам:

, (6)

, (7)

где -абсолютное ускорение точки В;

-нормальная составляющая переносного ускорения точки В₄;

- тангенциальная составляющая переносного ускорения. По величине пока не определена, а направление совпадает с перпендикуляром к кулисе;

- относительное ускорение точки В относительно В₄-прямая, параллельная кулисе;

-кориолисово ускорение, определяется по формуле (8).Направление кориолисова укорения совпадает с направлением вектора относительной скорости V_BB4, повернутого на 90 градусов в сторону переносной угловой скорости, т.е. в сторону щ₄.

-абсолютное ускорение - ускорение главного ползуна.

- ускорение конца кулисы. Это ускорение больше ускорения точки В₄ во столько раз, во сколько вся кулиса на чертеже больше расстояния СВ₄.

- относительное ускорение точки Е относительно точки Д - прямая параллельная ДЕ.

=2·щ₄·V_BB4, (8)

Таблица 2- Расчет ускорений звеньев механизма

№ положения	, мм	ае м/с			е4	ц°
5	20	1,8	11	1,43	3,29	150
9	209	5,2	65	7,52	4,21	210

3. Кинетостатический расчет механизма

Цель: Определить реакции в кинематических парах, учитывая силы и моменты инерции.

3.1 Определение внешних сил

Расчет производим начиная с последней из присоединенных к исходному механизму групп. Группа 5-6 рассмотрим ее равновесие.

На группу 5-6 действуют следующие силы, моменты и реакции звеньев других групп:

G₆-сила тяжести главного ползуна.

G₆=m₆·g; (9)

G₆=(35·9)/8=343 Н.

Pu₆- сила инерции главного ползуна. Звено совершает поступательное движение. Ускорение всех точек звена одинаково и равно ускорению точки Е.

Pu₆=m₆·а_е; (10)

Pu₆=35·10.94=383.04 Н.

Р₁₆-реакция направляющей главного ползуна на ползун. Величина этой реакции неизвестна, а направление ее совпадает с перпендикуляром к направляющей главного ползуна. P₄₅-реакция кулисы 4 на камень 5. Величина этой реакции определяется после построения плана сил, а направление ее совпадает с перпендикуляром к направляющей ползуна 5.

Pc-сила сопротивления.

3.2 Расчет группы Ассура 5-6

Под действием перечисленных сил группа находится в равновесии:

. (11)

На чертеже построен план сил этой группы в масштабе Мp=10 Н/мм. Сначала откладываем последовательно все полностью известные векторы, а потом через начало Pc и конец вектора Pu₆ проводим линии действия реакций P₁₆ и P₄₅ до взаимного пересечения.

Величина реакций определяется умножением соответствующих векторов на масштаб построения.

Рс = 900 Н;

Рu ₆ = m₅·а_S5;

Рu ₆ = 914·0/684 = 86 H

P₄₅ = 375·5=1875 Н.

3.3 Расчет реакций в кинематических парах группы 3-4

Группа 3-4 находится в равновесии. В этом случае справедливо следующее векторное равенство:

. (12)

где P₅₄-реакция пятого звена на четвертое. Величина этой реакции определена при решении предыдущей группы, направление противоположно P₄₅. P₅₄=1875 Н;

G₄-сила тяжести кулисы четвертого звена,

G₄= 12·9.8=117.6 Н;

Pu₄-сила инерции кулисы. Эта сила равна произведению массы на ускорение центра масс, условно приложена в центре массы и направлена в сторону, противоположную ускорению этой же точки:

Pu₄=m₄·As₄;

Pu₄=12·8.21=98.5 Н;

Mu₄-момент сил инерции кулисы:

Mu₄=Ys₄·E₄ (13)

Mu4=0.0144·31.4=0.452 Н·м;

P₂₃-реакция кривошипа 2 на ползун 3

Направление этой реакции совпадает с перпендикуляром к кулисе, а величина может быть найдена из суммы моментов относительно точки С.

P ₂₃ = (P ₅₄ ·h ₂ +Pu ₄ ·h ₁ +G ₄ ·h)/BC; (14)

P ₂₃ = 243 H.

P₁₄-реакция стойки 1 на кулису 4. Величина и направление этой реакции определяется после построения плана сил.

План сил построен, для чего были отложены векторы всех величин, а потом начало и конец свободных концов соединены одним:

P₁₄ = 1280 Н.

3.4 Расчет исходного механизма

Подвижным звеном здесь является кривошип 2, который представляет собой зубчатое колесо с числом зубьев Z₂, с установленным на нем пальцем В - шейкой кинематической пары 2-3.

Кривошипное колесо находится в равновесии под действием следующих и реакций связей.

P₃₂-реакция третьего звена на кривошип. Величина определена при решении предыдущей группы. Направление ее противоположно P₂₃.

G₂-силы тяжести зубчатого колеса с пальцем В,

G₂= 68.6 Н.

P₁₂-реакция стойки на кривошип. Полностью неизвестная величина. определяется после построения плана сил;

Pур - уравновешивающая сила-реакция зуба отброшенной шестерни, число зубьев которой Z₁. Величина уравновешивающей силы может быть найдена из суммы моментов относительно точки А.

Pур·h=P₃₂·h₁; (15)

h=0.057 м, h₁=0.058 м;

Pур= 239 H.

План сил, построен по векторному равенству

; (16)

P₁₂= 206 H.

Группа 5-6

, (17)

Pc=38.5 H;

Pu₆=m₆·а_е; (18)

Pu₆=35·73·0.684 = 1747 Н;

G₆= 350Н;

P₄₅= 4900 Н;

P₁₆= 3840 Н;

Группа 3-4

, (19)

P₅₄=4900Н;

Pu₄=m₄·a_S4;

Pu₄=12·37 = 304 Н;

G₄=117.6 Н;

P₂₃=(G₄·h+Pu₄·h₁+P₅₄ h 2 )/BC; (20)

P₂₃=(120·29+304·110+4900·110)/112=5142 H;

P₁₄=4560 Н.

Исходный механизм:

, (21)

Pур=45/58·6030= 4680 Н;

P₁₂=7600 Н.

4. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭПИЦИКЛИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА

Определить передаточное отношение замкнутого дифференциального редуктора i_{I II} аналитическим и графическим способом. Заданы числа зубьев и модули всех колес.

Замкнутый дифференциальный редуктор получается путем замыкания дополнительной передачей одного из центральных колес и водила. Степень подвижности такого механизма равна единицы.

В редукторе, изображенном на рис. 5.17, имеется дифференциальная часть, состоящая из центральных колес 1 и 4, водила Н и сателлитов 2 и 3, замыкающей передачи от водила Н к колесу 5, которая состоит из колес 5, 6, 7. Для дифференциальной части редуктора, согласно формуле Виллиса (5.29), имеем:

, (5.49)

где ₁, ₄ и _н - угловые скорости соответствующих колес и водила;

z₁, z₂, z₃, z₄ - числа зубьев соответствующих колес.

Для замыкающей передачи передаточное отношение i₇₅ будет равно

(5.50)

откуда

(5.51)

Заметим, что _н=₇ ,и ₄ =₅.

Тогда

(5.52)

Подставим полученное выражение для _н (5.52) в формулу (5.49) и получим

(5.53)

Рис. 5.17

(5.54)

Откуда передаточное отношение i₁₄ будет равно

(5.55)

Графический способ.

Рядом с кинематической схемой редуктора, выполненной в масштабе _l=... м/мм проводим вертикальную прямую оо₆.

В нашем примере удобно начать с замыкающей передачи. Зададимся линейной скоростью точки А в виде вектора произвольной длины. Начало вектора - вертикальная прямая оо₆. Соединим конец вектора с точкой О и получим картину скоростей колеса 7 и водила. Полюс зацепления колес 7 и 6 является общим. Ось О₆ неподвижна. Соединим конец вектора с точкой о₆ и получим картину скоростей для 6 колеса. Перенесем полюс зацепления В и получим вектор скорости точки В. Полюс зацепления колес 5 и 6 общий. Ось 5 колеса неподвижна. Соединим точку о и конец вектора и получим картину скоростей для 5 и 4 колес.

Спроецируем точки C и D на ось оо₆. Соединим точки c и d получим картину скоростей для 2 и 3 колес. Скорость точки Е (вектор ) определим спроецировав точку Е на картину скоростей звена 2. Скорости колес 1 и 2 в полюсе зацепления равны. Соединим точку о с концом вектора и получим картину скоростей для колеса 1.

Для определения передаточного отношения перенесем полученные картины скоростей зубчатых колес в общий полюс Р. Отрезок параллельно картине скоростей 1 колеса (отрезок ), отрезок параллельно картине скоростей четвертого колеса (отрезок ). Измерим полученные отрезки и и определим по формуле передаточное отношение i₁₄ по формуле

 (5.56)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

брикетный механизм кинематический кинетостатический

В ходе выполнения курсового проекта был проведен кинематический анализ механизма брикетного автомата и определены линейные и угловые перемещения, скорости и ускорения характерных точек механизма.

В результате кинетостатического анализа были получены значения реакций кинематических парах и уравновешивающей силы для двух положений механизма.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Артоболевский И.И. Теория механизмов - М.:Наука,1965 - 520 с.

2 Динамика рычажных механизмов.Ч.1. Кинематический расчет механизмов: Методические указания / Сост.:Л.Е. Белов, Л.С. Столярова - Омск: СибАДИ, 1996 г. 40 с.

3 Динамика рычажных механизмов. Ч.2. Кинетостатика: Методические указания / Сост.:Л.Е. Белов, Л.С. Столярова - Омск: СибАДИ, 1996 г. 24 с.

4 Динамика рычажных механизмов. Ч.3. Примеры кинетостатического расчета: Методические указания / Сост.:Л.Е. Белов, Л.С. Столярова - Омск: СибАДИ, 1996 г. 44 с.

5 Динамика рычажных механизмов. Ч.4.Примеры расчета: Методические указания / Сост.:Л.Е. Белов, Л.С. Столярова - Омск: СибАДИ, 1996 г. 56 с.

6 Корчагин П.А. Теория механизмов и машин: Конспект лекций - Омск: СибАДИ, 1997 г 20 с.

Размещено на Allbest.ru

...