Механизм качающегося конвейера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по теории механизмов и машин

на тему:

Механизм качающегося конвейера

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Структурный анализ механизма

1.1 Степень подвижности механизма

1.2 Разложение механизма на группы

1.3 Структурная формула строения

2. Кинематический анализ механизма методом планов

2.1 Построение планов положений механизма

2.2 Построение планов скоростей

2.3 Построение планов ускорений

2.4 Кинематические диаграммы

3. Динамический синтез механизма

3.1 Приведенный момент инерции

3.2 Определение момента инерции маховика

Список литературы



Введение

Теория механизмов и машин (ТММ) - наука об общих методах исследования свойств механизмов и машин и проектирования их схем, возникшая на стыке двух наук: механики машин и теории управления. Механика машин развивалась и развивается на базе теории механизмов и машин, а теория управления -- на базе классической теории регулирования. Привлекая к решению своих задач аппарат современной математики и достижения в области фундаментальных наук, ТММ развивает инженерные методы анализа и синтеза машин-автоматов и систем машин автоматического действия. В теории механизмов и машин рассматриваются научные основы построения механизмов и машин, а также методы их исследования. Рассматривая методы структурного, кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов машин (вопросы механики механизмов и машин), теория механизмов и машин является непосредственным продолжением теоретической механики и одновременно ее приложением к вопросам машиностроения,

Наука о механизмах решает две проблемы -- синтеза и анализа механизмов. Задачей синтеза механизмов является создание методов проектирования механизмов, удовлетворяющих высоким требованиям современной техники. Задача анализа -- изучение методов исследования движения существующих механизмов. При решении задач проектирования кинематических схем механизмов необходимо учитывать структурные, метрические, кинематические и динамические условия, обеспечивающие воспроизведение проектируемым механизмом заданного закона движения.

Наиболее ответственным этапом в проектировании механизма или машины является разработка структурной или кинематической схем машины, которые в значительной степени определяют конструкцию отдельных узлов и деталей, а также эксплуатационные качества машин.

Структурный анализ дает возможность определить порядок и методы кинематического исследования.

Кинетостатический расчет дает возможность определить давление в кинематических парах, уравновешивающий момент или уравновешивающую силу на ведущем звене или усилия, действующие на отдельные звенья механизма. Эти усилия необходимы при расчете звеньев на прочность и жесткость, и определения их рациональных конструктивных форм.

Теория механизмов и машин обосновывает выбор оптимальных параметров машин и механизмов, определяет методы их рационального проектирования. Качество машин и механизмов, которые создаются, в значительной степени определяется полнотой разработки и использования методов ТММ. Чем полнее будут учтены при построении механизмов и машин кинематические и динамические свойства отдельных механизмов, критерии производительности, надежности, тем совершеннее будут конструкции машин.

В данной курсовой работе производится расчёт механизма качающегося конвейера, который предназначен для перемещения материалов на расстояние и состоит из: рычажного механизма перемещения транспортирующего желоба; привода рычажного механизма, включающего планетарный редуктор и рядовую зубчатую передачу; кулачковый механизм подачи материала на конвейер.

Расчёт состоит из структурного анализа механизма с соответствующим выделением групп Асура и составлением структурной формулы, кинематического исследования механизма методом планов скоростей и ускорений и путём построения кинематических диаграмм.



1. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

Структурный анализ механизма включает в себя:

· определение степени подвижности;

· разложение механизма на структурные группы (группы Ассура);

· составление формулы строения.

Степень подвижности плоского механизма определяется по формуле П.Л. Чебышева

W = 3n - 2p₅ - p₄

где n - число подвижных звеньев;

р₅ - количество низших пар;

р₄ - количество высших пар.

Разложение механизма на группы Ассура ведется с крайних звеньев. Необходимо отметить, что после отсоединения группы Ассура, имеющей нулевую степень подвижности, степень подвижности оставшейся части механизма остается без изменения. Структурная формула строения механизма составляется на основании последовательного присоединения групп Ассура на исходный механизм.

1.1 Степень подвижности механизма



Определяем степень подвижности механизма по формуле П.Л. Чебышева:

W=3n-2P-P,

где n = 5 - число подвижных звеньев,

P = 7 - число пар 5-ого класса,

P = 0 - число пар 4-ого класса.

W = 35-27 = 1

Механизм имеет одну степень подвижности.

1.2 Разложение механизма на группы

Механизм 2-го класса, 2-го вида

Механизм 2-го класса, 1-го вида



Механизм 1-го класса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.3 Структурная формула строения

I > II(1 вид, 2 класс) > III(2 класс, 2 вид)

кинематический механизм конвейер скорость



2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА МЕТОДОМ ПЛАНОВ

2.1 Построение планов положений механизма

При этом анализе определяются планы положений механизма, линейные скорости и ускорения отдельных его точек и звеньев, а также угловые скорости и ускорения его частей.

Планы положений механизма строятся методом засечек. Для определения длин звеньев в миллиметрах, задаётся масштабный коэффициент длины:

Масштабный коэффициент длины:

=,

где м₁? масштабный коэффициент длины,

L = 0,1м ? длина кривошипа,

ОА = 33,3 мм - длина звена ОА на плане положений.

===0,003

Определение длин звеньев механизма:

АВ = 57.7 мм; DC= 116.7 мм; СЕ= 466.7 мм; а = 106.7 мм; b = 50 мм; DB= 0.8DC = 93мм.

За крайнее положение принимаем положение, когда кривошип ОА и шатун АВ будут лежать на одной прямой.

В принятом масштабе изобразим схему механизма и его положения.



2.2 Построение планов скоростей

Планы скоростей строятся для всех 12 положений механизмов на чертеже формата А1. Все вместе они составляют годограф скоростей.

Вначале находим угловую скорость ведущего звена по формуле:

щ = = 8,1 .

При заданных размерах звеньев механизма и частоте вращения двигателя скорость точки А определится следующим соотношением:

V_a = = 2,9 .

Направление вектора скорости точки А будет перпендикулярно к ОА, т.е. V_A ОА. Вычисляем масштаб плана скоростей:

= = 0,02 ;

где - это отрезок, изображающий в масштабе скорость точки А.

При выполнении курсовой работы отрезок ра берем 81мм. Из полюса скоростей р в направлении вращения кривошипа, перпендикулярно ОА откладываем вектор скорости.

Скорость точки В определяется из системы векторных уравнений:



Производим построение векторов и их направляющей. Скорость точки С, можно найти по теореме подобия относительных скоростей. В нашем случае это будет пропорция соотношения длин векторов и звеньев:

В указанной последовательности производится построение планов скоростей для всех остальных 11 положений механизма.

Численная величина абсолютной или относительной скорости любой точки механизма определяется умножением соответствующего вектора на масштаб скоростей.

Подсчитанные величины скоростей сведены в таблицу:

Положение	VA	VB	Vc	VD	VE	Vab	Vdb	Vdc	Vce
0	2.92	0	0	0	0	2.92	0	0	0
1	2.92	1.84	2.30	0	2.30	0.65	1.84	2.30	0.58
2	2.92	2.81	3.31	0	3.56	0.54	2.81	3.31	0.36
3	2.92	2.88	3.64	0	3.64	0.47	2.88	3.64	0.25
4	2.92	2.48	2.92	0	2.88	1.33	2.48	2.92	0.86
5	2.92	1.47	1.84	0	1.62	2.34	1.48	1.84	0.65
6	2.92	0.40	0.54	0	0.47	2.88	0.40	0.54	0.22
7	2.92	0.61	0.76	0	0.65	2.77	0.61	0.76	0.32
8	2.92	1.84	2.3	0	2.02	1.8	1.84	2.3	0.79
9	2.92	2.88	3.46	0	3.28	0.07	2.88	3.46	0.81
10	2.92	3.82	4.75	0	4.79	2.66	3.82	4.75	0.18
11	2.92	2.66	3.71	0	3.74	3.85	2.56	3.71	1.01

2.3 Построение планов ускорений

Построение планов ускорений производится в той же последовательности, как и построение планов скоростей.

Определяем масштаб плана ускорений. Для этого выбираем длину отрезка ра, изображающего графическое значение нормального ускорения . В нашем случае этот отрезок равен 10мм. Масштаб ускорений находим по формуле:

,

Направление вектора ускорения точки А будет совпадать с радиусом кривошипа и направлено от точки А к точке О, т.е. а_А = и параллельно АО. Из полюса плана ускорений р откладываем вектор нормального ускорения точки А, т.е. отрезок ра, направленный по звену ОА к центру вращения. Ускорение точки В находим из системы векторных уравнений:

Строим прямые и их направляющие. В результате построения получаем искомую точку В.

Величина ускорения точки В определяется длиной вектора рb:

Ускорение точки С находится как соотношение длин отрезков BD и С:

Ускорение точки Е находится из системы уравнений:

Величина ускорения точки В определяется длиной вектора рb:

Таким образом, строим еще 2 план ускорения для выбранных положений.

2.4 Кинематические диаграммы

Из курса высшей математики известно, если функция S = S(t) задана графически, то для графика функции скорости V = V(t) необходимо произвести графическое дифференцирование функции S = S(t).

Существуют разные способы графического дифференцирования: способ касательных, способ секущих (хорд) и др. Выполняя данную курсовую работу, применяли метод хорд.

По заданным параметрам механизма строятся планы положений, используя которые строится график (диаграмма) перемещений ведомого звена (ползуна) к которому приложена сила. Для построения графика перемещений точки В ползуна проводим прямоугольные оси координат. По оси абсцисс откладываем отрезок, изображающий период Т одного оборота кривошипа и делим его на 12 равных частей. Проводим через точки деления ординаты и нумеруем их в соответствии с нумерацией положений кривошипа. На каждой ординате откладываем соответствующие расстояния: 1-1, 2-2, 3-3, ..., проходимые точкой от начала отсчета В₀. Соединив полученные точки плавной кривой, получаем диаграмму перемещений.

Масштаб перемещений определяется по формуле:

.



Масштаб времени равен отношению времени одного оборота кривошипа Т к отрезку l на оси абсцисс. Так как период одного оборота кривошипа

, следовательно:

.

При выполнении работы принимаем l = 120 мм.

Построение диаграммы скорости осуществляют в следующем порядке:

а) под диаграммой перемещений строят оси координат и на продолжении оси , влево откладывают отрезок [мм];

б) из точки Pv проводят лучи Pv-1; Pv-2; Pv-3; ... параллельно хордам кривой перемещения на участках 0'-1'; 1'-2'; 2'-3'; ... Эти лучи отсекут на оси OV_B отрезки 0-1; 0-2; 0-3; ... пропорциональные средней скорости V_B на соответствующем участке диаграммы;

в) откладывают эти отрезки на средних ординатах соответствующих участков;

г) соединив ряд полученных точек I; II; III; ... плавной кривой получим диаграмму скоростей.

Имея диаграмму скоростей, аналогично строится диаграмма ускорений.

Масштаб всех диаграмм остается одинаковым, а масштабы скоростей и ускорений определяют по формуле:

На этом кинетический анализ механизма методом диаграмм окончен.

3. Динамический синтез механизма

3.1 Приведенный момент инерции

Для каждого положения механизма приведенный момент инерции будем находить по формуле:

Отношения угловых скоростей найдем из соотношения:

Отношения скорости центра масс к угловой скорости найдем из соотношений:

Для нахождения приведенных момент инерции составим таблицу



	pa	pb	pc	pd	ре	се	cd					m2	m3	m4
0	81	0	0	0	0	0	0	0	40	0	0	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	0.615
1	81	51	64	0	64	16	64	0	63	16	64	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	1.327
2	81	78	92	0	99	10	92	0	80	25	98	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	1.585
3	81	80	101	0	101	7	101	0	81	25	10	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	1.478
4	81	69	81	0	80	24	81	0	72	20	82	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	1.954
5	81	41	51	0	45	18	51	0	54	11	46	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	1.253
6	81	11	15	0	13	6	15	0	42	3	13	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	0.680
7	81	17	21	0	18	9	21	0	45	5	20	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	0.757
8	81	51	64	0	56	22	64	0	64	14	59	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	1.595
9	81	80	96	0	91	23	96	0	80	23	98	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	2.163
10	81	106	132	0	133	5	132	0	88	33	132	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	2.312
11	81	71	103	0	104	28	103	0	56	26	103	6	9	12	0.60	0.30	1.2	20	2.567

Подставив нужные значения в формулу, получаем окончательные значения моментов инерции для каждого положения механизма.

3.2 Определение момента инерции маховика

Определение момента инерции маховика проводиться методом использования диаграммы энерго-масс. По графикам изменения кинетической энергии и приведенных моментов инерции строим график энерго-масс. Диаграмма энерго-масс строится путем графического исключения параметра (угла поворота кривошипа) из диаграмм изменения кинетической энергии механизма и приведенного момента инерции, Таким образом находим характерные точки 1, 2,... и т.д. и соединяем их плавной кривой линией.

Проводим касательные к кривой энерго-масс. Касательные отсекут на оси ординат отрезок KL=28мм, по которому будем определять момент инерции маховика. Приведенный момент инерции маховика будет равен:

Маховик выполнен в виде диска с массивным ободом, весом ступицы и спиц пренебрегаем. Считаем, что вся масса маховика распределена в ободе, тогда:

где G - вес маховика; ; D - диаметр обода маховика.

Величину - называют маховым моментом.

В соответствии с рекомендациями принимаем средний диаметр обода маховика в 4-5 раз больше радиуса кривошипа.

Радиус кривошипа: . Следовательно:

Размеры поперечного сечения обода маховика можно найти, если выразить вес маховика через объем и плотность . Для стальных маховиков . Принято считать, что , где b и h- размеры сечения обода.

Тогда получим:

Выразим и зная, что h = 0,03 м и b = 0,02 м найдем:

Список литературы

1. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский.- М.: Наука, 1988. - 640 с.

2. Голозубов, А.Л. Методические указания к выполнению курсовых работ по теории механизмов и машин / А.Л. Голозубов, В.А. Постников.- Мозырь: УО МГПУ, 2003. - 28 с.

3. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин /под ред. А.С. Кореняко.- Киев: Высш.шк.,1970. - 332 с.

4. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / под ред. Г.Н. Девойно.- Минск: Высш.шк.,1986. - 286 с.

5. Постников, В.А. Методические указания к выполнению курсовых работ по теории механизмов и машин / В.А. Постников.- Мозырь: МГПИ, 1997. - 28 с.

Размещено на Allbest.ru

...