Механизм вытяжного насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

11

Курсовая работа

по теории машин и механизмов

Тема:

Механизм вытяжного насоса

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Структурный анализ механизма

2. Кинематический анализ механизма методом планов

3. Кинетический анализ механизма методом диаграмм

ЛИТЕРАТУРА



ВВЕДЕНИЕ

Развитие современной науки и техники неразрывно связанно с созданием новых машин, повышающих производительность и облегчающих труд людей, а также обеспечивающих средства исследования законов природы и жизни человека. Система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел - называется механизмом. Механизмы, входящие в состав машины, весьма разнообразны. К исследованию механизмов с разными функциональными назначениями можно применять общие методы, базирующиеся на основных принципах современной механики.

Механика машин представляет собой науку, состоящую из двух дисциплин: «теории механизмов» и «теории машин». Изучение механики машин начинается с раздела теории механизмов, где изучаются свойства отдельных механизмов и их видов. В теории машин рассматривается совокупность взаимно связанных механизмов, образующих машину. Рассматриваются также вопросы теории строения машин, автоматического управления и регулирования машин и машинных агрегатов. В теории машин обычно также включается раздел теории упругих колебаний в машинах. Одним из важнейших направлений курса ТММ является изучение методов проектирования механизмов. Результаты исследований позволяют совершенствовать механизмы и создавать рациональные конструкции машин.

ТММ является первой дисциплиной, вводящих студентов в круг общих и специальных дисциплин. В её задачу входит подготовка студентов к слушанию курсов деталей машин, технологии машиностроения и курсов по расчёту и конструированию отдельных видов машин. Вместе с курсами теоретической механики, механики материалов и деталей машин ТММ образует цикл предметов, обеспечивающих общеинженерную подготовку студентов.

В данной курсовой работе производится расчёт механизма вытяжного насоса. 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

Исходные данные

L=0,09 м; L=0,38 м; L=0,30 м; L=1,4 м ; x=0,30 м; y=0,06 м;

L=0,5 L; L=0,5L; L=0,5L; n=50 об/мин .

Кинематическая схема механизма качающегося конвейера.

Рис. 1

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

Раскладываем механизм на группы Ассура.

Начнем с выделения ведущего звена (кривошипа). Это механизм 1-ого класса. Степень его подвижности равна: W = 31-21 = 1 - одна степень подвижности механизма. Отсоединяем от всего механизма остальные группы, начиная с наиболее удаленных от ведущего звена (рис. 2). Эта группа состоит из двух звеньев, двух вращательных пар и одной поступательной. По принятой классификации эта группа относится ко II классу 2 виду.

Рис. 2

Отсоединим от механизма следующую группу, состоящую из звеньев 2 и 3 (рис. 3).

Рис. 3

По классификации это группа относится ко II классу 1 виду.

Определим класс всего механизма. Он зависит от наивысшего класса группы Ассура, входящей в механизм. Таким образом мы имеем механизм 2-го порядка.



Окончательная формула строения механизма имеет вид:

I ( 0; 1 ) + II ( 2; 3 ) + II ( 4; 5 ) = II класс, 2 порядок



2. Кинематический анализ механизма методом планов

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

Построение планов положений.

Выбираем масштаб планов положений:

===0,0033,

где L=0,09 м - длина кривошипа, ОА=27 мм - длина отрезка на схеме механизма.

Порядок построения следующий: проведем окружность радиусом ОА=27 мм. Окружность разобьем на 12 равных частей; из точки С проведем дугу радиусом СВ, на которой делаем засечки радиусом АВ. Положение точки D также находим методом засечек, используя дугу ВD. За нулевое положение механизма берем тот момент, когда кривошип ОА и звено АВ складываются в одну линию.

Последовательно соединив все точки, получим 12 положений всего механизма.

Построение планов скоростей

Вначале находим угловую скорость кривошипа ОА по формуле:

щ===5,23 рад/с.

Определим скорость точки А:

м/с.

Вычисляем масштаб плана скоростей:

= ==0,0059 ;

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

Во всех положениях механизма скорость точки А перпендикулярна кривошипу ОА.

Выбираем полюсы для 12 планов скоростей, а затем от них откладываем отрезки мм ОА.

Подробно рассмотрим построение планов скоростей на примере 1-го положения механизма.

Для нахождения скорости точки В составляем систему векторных уравнений

=0, т.к стойка С неподвижна. Скорость ВА, а скорость ВС.

Порядок решения системы уравнений графическим способом: из точки плана скоростей проводим направление скорости , затем из полюса проводим направление скорости до их взаимного пересечения.

Получаем точку B и графическое выражение остальных скоростей в виде отрезков.

Измеряем отрезки и , умножаем на масштаб и получаем действительные значения остальных скоростей:

= 28,6 мм; = 0,17 м/c; = 87,5 мм; м/с.

Соединяем полюс с серединой отрезка и получаем скорость центра масс звена 2:

= 41 мм; = 0,24 м/с;

Затем находим скорость центра масс звена 3.

мм; = 0,08 м/с.

Для нахождения скорости точки D составляем векторное уравнение:

Скорость перпендикулярна DB, а скорость точки D направлена по горизонтали.

Из точки проводим направление скорости , а из точки проводим направление скорости до их взаимного пересечения. Получаем точку d. Измеряем отрезки, умножаем на их масштаб и получаем необходимые скорости: мм; м/c; мм; м/с; мм; = 0,12 м/с.

Таким образом, мы определяем скорости всех точек в первом положении механизма.

Для остальных положений механизма выполняем подобные построения, измерения и вычисления, но уже без подробных объяснений.

Второе положение механизма

Третье положение механизма

Четвёртое положение механизма.

Пятое положение механизма



Шестое положение механизма.

Седьмое положение механизма.

Все остальные скорости равны нулю.

Восьмое положение механизма



Девятое положение механизма

Десятое положение механизма

Одиннадцатое положение механизма



Двенадцатое положение механизма

Все остальные скорости равны нулю.

Все полученные данные заносим в таблицу.

Значение скоростей

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12,0
pa	80	80	80	80	80	80	80	80	80	80	80	80
VA	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47	0.47
pb	28.6	55	76.8	89	87.4	63	0	100	140.6	102.2	46.7	0
VB	0.17	0.33	0.45	0.53	0.52	0.37	0	0.59	0.83	0.6	0.28	0
ba	87	80.8	42.4	42.4	15	23.4	80	144.8	128.4	33.6	41.3	80
VBA	0.52	0.48	0.25	0.25	0.09	0.14	0.47	0.85	0.76	0.2	0.24	0.47
Ps2	41	55.8	71.5	82	83.5	71	40	54.5	99	90.5	62.2	40
VS2	0.24	0.33	0.42	0.48	0.49	0.42	0.24	0.32	0.58	0.2	0.37	0.24
Ps3	14.3	27.8	38.4	44.5	43.7	31.5	0	50	73.3	51.4	34.8	0
VS3	0.08	0.16	0.23	0.26	0.26	0.19	0	0.3	0.43	0.53	0.21	0
db	20.5	36.4	41.7	34.4	18	2.6	0	7	50.6	60	32.8	0
VDB	0.12	0.215	0.25	0.20	0.1	0.02	0	0.04	0.3	0.3	0.19	0
pd	16.5	35.6	56	74.5	81.2	62.2	0	98	126	71.9	27.8	0
VPD	0.1	0.21	0.33	0.44	0.48	0.37	0	0.58	0.74	0.42	0.16	0
	21	43	64	80.3	84	26.6	0	99	134.6	83.4	34.8	0
	0.12	0.254	0.38	0.47	0.5	0.16	0	0.58	0.8	0.49	0.21	0

Определение угловых скоростей звеньев

Угловые скорости звеньев определяются по формуле:

,

где - относительная скорость точек звена;

- радиус (длина) звена.

Угловая скорость кривошипа уже определена щ=5,23 рад/с.

Определяем угловые скорости звеньев 2, 3 и 4 для различных положений механизма.

Звено 2

1. рад/с. 2. рад/с.

3. рад/с. 4. рад/с.

5. рад/с. 6. рад/с.

7. рад/с. 8. рад/с.

9. рад/с. 10. рад/с.

11. рад/с. 12. рад/с.

Звено 3

1. рад/с. 2. рад/с.

3. рад/с. 4. рад/с.

5. рад/с. 6. рад/с.

7. рад/с. 8. рад/с.

9. рад/с. 10. рад/с.

11. рад/с. 12 рад/с.

механизм вытяжной скорость ускорение



Звено 4

1. рад/с. 2. рад/с.

3. рад/с. 4. рад/с.

5. 0,07рад/с. 6. рад/с.

7. рад/с. 8. 0,029рад/с.

9. рад/с. 10. рад/с.

11. рад/с. 12. рад/с.

Направление угловой скорости каждого звена механизма определяется переносом вектора относительно скорости в соответствующую точку на схеме механизма.

Построение планов ускорений механизма

Планы ускорений строим только для трёх положений механизма: 2, 4, и 9.

Все построения рассмотрим подробно на примере второго положения механизма.

Находим нормальное ускорение точки А.

=

Выбираем отрезок а, изображающий ускорение а, равным 80 мм.

Тогда масштаб равен

=,

Из выбранного полюса откладываем отрезок =80мм, который параллелен ОА. Получаем точку .

Ускорение точки В находим из системы векторных уравнений:

= 0, т. к. точка с неподвижна

Решаем уравнение графически, но предварительно вычислим два нормальных ускорения.

;

мм

;

мм

От точки на плане откладываем отрезок параллельно ВА. От точки проводим направление ускорения . Затем от полюса откладываем отрезок , далее от точки проводим направление касательного ускорения до его пересечения с направлением . Получаем точку . Отрезок будет изображать ускорение точки В.

Измеряем отрезки, умножаем на масштаб, и получаем действительные значения ускорений.

;

;

;

;

Соединяем точку с серединой отрезка и получаем ускорение центра масс звена 2.

; где

мм.

ускорение центра масс звена 2.

; где

мм.

Для нахождения ускорения точки D составляем систему векторных уравнений:

= 0, т.к. точка принадлежит неподвижной направляющей.

;

мм

На плане это будет отрезок bn'' мм;

Ускорение ;

Кориолисово ускорение , т.к.

- относительное ускорение, которое направлено по горизонтали, т.е. . Из точки откладываем нормальное ускорение (отрезок ), затем из точки проводим направление касательного ускорения до пересечения его с направлением , проведенным из полюса , получаем точку .

Измеряем отрезок и получаем ускорение .

;

;

;

;

Рассмотрим 4-е положение механизма

мм

;

мм

;

;

;

;

; где

; где

;

мм

;

;

;

;

9-е положение механизма

мм

;

мм

;

;

;

;

; где

; где

;

мм

;

;

;

;

Определение угловых ускорений звеньев

Используем формулу , где -касательное ускорение, R-длина звена.

Вычисляем угловые ускорения звеньев для 2, 4 и 9 положений механизмов.

2-е положение

;

;

;

4-е положение.

;

;

;



9-е положение

;

;

;

3. Кинетический анализ механизма методом диаграмм

Проведём на листе формата А1 справа оси координат. По оси абсцисс откладываем время одного оборота кривошипа 1. Определяем масштаб по оси t: , где T= - период одного оборота кривошипа; l=240мм - длина отрезка на оси абсцисс.

.

Ось абсцисс разбиваем на 12 равных частей.

По оси ординат откладываем перемещение точки D.

Определяем масштаб диаграммы перемещений по оси ординат:

,

где 0,216 м - максимальное перемещение звена 5 механизма; l=131 мм - длина отрезка, изображающего это перемещение на диаграмме

Все точки соединяем плавной кривой и получаем диаграмму перемещений точки D механизма.

Построение диаграммы скоростей производим методом графического дифференцирования диаграммы Проводим хорды между точками диаграммы Затем из полюса проводим лучи параллельные хордам. Проводим параллельные горизонтальные и вертикальные линии и на их пересечениях получаем точки графика .

Масштабы скоростей и ускорений определяются ниже.

где - полюсное расстояние.

Диаграмму ускорений точки D звена 5 получаем снова дифференцированием диаграммы скоростей (метод хорд).

Выбираем полюсное расстояние . Вычисляем масштаб диаграммы ускорений :

.

Все три диаграммы , , расположены в правой части листа формата.

На этом кинетический анализ механизма методом диаграмм окончен.



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

...