Исследование судового механизма. Горизонтальный однопоршневый насос двойного действия
Исследование кинематики рычажного механизма, построение его плана и структурный анализ. Входное звено, структурная группа. Построение плана аналогов скоростей и ускорений, линейных скоростей точек. Определение направления вращения звеньев механизма.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.03.2014 |
| Размер файла | 505,9 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/
52
Федеральное агентство морского и речного флота
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
"Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского"
Морская академия
Судомеханический факультет
Кафедра "ММ и САПР"
Расчетно-графическая работа
ПО ДИСЦИПЛИНЕ "Механика. ТММ"
Исследование судового механизма. Горизонтальный однопоршневый насос двойного действия
Руководитель работы
И.Б. Власов
Курсант группы 03.21
С.Г. Исаев
Владивосток
2009
Содержание
- Техническое задание на выполнение расчетно-графической работы
- 1. Структурный анализ механизма
- 2. Исследование кинематики рычажного механизма (Графический метод)
- 2.1 Построение плана механизма
- 2.2 Построение плана аналогов скоростей
- 2.2.1 Входное звено
- 2.2.2 Структурная группа II2 (2,3)
- 2.2.3 Определение аналогов скоростей точек S1, S2, S3
- 2.2.4 Определение значений аналогов линейных скоростей точек
- 2.2.5 Определение значения аналога угловой скорости
- 2.2.6 Определение направления вращения звеньев механизма
- 2.3 Построение плана аналогов ускорений
- 2.3.2 Структурная группа II2 (2,3)
- 2.3.3 Определение аналогов ускорений точек S1, S2, S3
- 2.3.4 Определение значений аналогов линейных ускорений точек
- 2.3.5 Определение значения аналога углового ускорения
- 2.3.6 Определение направления вращения звеньев механизма
Техническое задание на выполнение расчетно-графической работы
Исходные данные:
Длина кривошипа ……………………………….…….. lAB = 0,06 м
Длины звеньев и координаты центров масс звеньев lВС = 0,2 м. lВS2 = 0,07 м
Частота вращения кривошипа ………………………. nкр = 195 об/с
Диаметр поршня....... …………………………………. D = 0,07 м
Давление………………………………………………. Pmax = 1,470 МПа
Коэффициент неравномерности хода………………. д = 0,03
Угол поворота кривошипа…………………………. ц1 =210є
Средний (цикловой) момент на кривошипе............. Тср = 171,8 Н*м
Массы:
кривошипа (кг)
шатуна (кг)
поршня (кг)
Моменты инерции:
кривошипа (кг м2)
шатуна (кг м2)
1. Структурный анализ механизма
Присвоим звеньям механизма номера в соответствии с последовательностью его образования:
0 - неподвижное звено (стойка);
1 - входное (ведущее) звено АВ;
2 - промежуточное звено BC;
3 - выходное (ведомое) звено CD.
Механизм состоит из трех подвижных звеньев и неподвижного звена, соединенных тремя вращательными парами (шарнирами в точках А, В, С) и одной поступательной парой (ползун - направляющая x-x). По числу звеньев это трехзвенный механизм.
Механизм является плоским, оси шарниров параллельны, звенья совершают движение в плоскости, следовательно, и траектории всех точек звеньев лежат в плоскостях, параллельных плоскости механизма.
Виды движения звеньев механизма и траектории точек звеньев приведены в табл. 1.
Рис. 1. - Схема механизма
Таблица 1
Виды движения звеньев и траекторий точек звеньев механизма
|
№ звена |
Обозначение звена |
Название звена |
Вид движения совершаемого звеном |
Вид траектории исследуемых точек звена |
|
|
1 |
АВ |
кривошип |
вращательное |
Точка B - окружность r=AB |
|
|
2 |
BC |
шатун |
плоскопараллельное |
Точка S2 - замкнутая кривая |
|
|
3 |
C |
ползун |
возвратно-поступательное |
Прямая параллельная x - x |
|
|
4 |
CD |
шатун |
плоскопараллельное |
Точка S3 - прямая параллельная x - x |
|
|
5 |
D |
ползун |
возвратно-поступательное |
Прямая параллельная x - x |
Степень подвижности механизма определяется по формуле Чебышева:
,
где = 3 - число подвижных звеньев;
= 4 - число кинематических пар пятого класса;
= 0 - число кинематических пар четвертого класса.
Начальным звеном является кривошип АВ, который соединен со стойкой 0 вращательной кинематической парой (условный механизм I класса).
Выделяем структурную группу (рис.2), определяем ее класс, порядок и вид.
В данном механизме это группа (2,3) - II класса, 2-го порядка 2-го вида.
Так как в механизме одна структурная группа - II класса, класс механизма будет второй. Составляем формулу строения механизма:
I1 (1, 0) II2 (2,3).
механизм звено рычажный скорость
2. Исследование кинематики рычажного механизма (Графический метод)
2.1 Построение плана механизма
Примем, что звено АВ будет изображено на кинематической схеме отрезком 15 мм. Тогда масштабный коэффициент длин определится по отношению:
.
Определим отрезки, изображающие длины звеньев и другие геометрические параметры на плане механизма:
мм;
мм.
Отметим на чертеже (рис. 3) положение неподвижных шарниров и неподвижных направляющих (в данном примере - т. А и прямая x-x).
Построим положение ведущего звена АВ для заданного значения обобщенной координаты (под углом к горизонтальной оси).
Выполним построение плана механизма методом дуговых засечек:
? из т. А, как из центра, циркулем проводим дугу радиусом 20 мм;
? из т. В, как из центра, циркулем проводим дугу радиусом 68 мм до пересечения с прямой x-x. Точка пересечения определит положение шарнира С.
Соединив прямой т. В и С, получим на схеме звено ВС. В полученных точках проставим условные обозначения шарниров.
На каждом подвижном звене отметим точки центров масс S1, S2, S3.
2.2 Построение плана аналогов скоростей
2.2.1 Входное звено
Строим план аналогов скоростей, приняв
= 1.
В этом случае скорости точек и их аналоги численно равны. На начальном этапе исследования принимаем, что скорость звена АВ постоянна.
Построение плана аналогов скоростей начинаем с ведущего звена 1, аналог скорости т. В которого известен по величине и направлению
Так как точка А неподвижна, то абсолютная и относительная скорость т. В одинакова, то
0,05 м.
Выбираем в плоскости чертежа произвольную т. p1 в качестве полюса (центра) плана аналогов скоростей (рис. 4б). В полюсе p1 находится т. a (соответствующая неподвижной точке механизма А) и направляющая x-x.
Изображаем аналог скорости т. В вектором , отложенным из полюса p1, в виде отрезка произвольной длины, например, = 50 мм. Определим масштабный коэффициент плана аналогов скоростей :
.
Так как т. В совершает движение по окружности, то вектор ее аналога скорости направлен перпендикулярно звену АВ в сторону его вращения (). Проводим вектор (перпендикулярно звену АВ), направленный в сторону вращения этого звена.
2.2.2 Структурная группа II2 (2,3)
Точка С является общей для звеньев 2 и 3. Вместе с шатуном ВС она совершает плоскопараллельное движение. Движение т. С можно разложить на переносное вместе с т. В и относительное вращательное вокруг т. В.
Точка С принадлежит также ползуну, который движется поступательно вдоль оси х-х (неподвижная направляющая). Абсолютная скорость т. С равна скорости ползуна. Это и определяет направление вектора аналога абсолютной скорости т. С:
// х-х.
Согласно теореме сложения скоростей в переносном и относительном движениях можно записать векторное уравнение для определения аналога скорости т. С:
, (2)
где - вектор аналога абсолютной скорости т. С;
- вектор аналога абсолютной скорости т. В (одновременно это вектор аналога переносной скорости т. С вместе с полюсом В);
- вектор аналога мгновенной относительной скорости, с которой т. С вращается вокруг т. В, следовательно, вектор перпендикулярен звену ВС ().
В уравнении (2) известен по величине и направлению вектор аналога скорости . Векторы и известны только по направлению. Их величины определяются из построения плана аналогов скоростей.
Для графического решения уравнения (2) выполняем следующие построения:
- провести на плане аналогов скоростей через т. в (конец вектора ) линию действия вектора перпендикулярно шатуну ВС;
- провести через полюс линию действия вектора до пересечения с линией действия вектора;
- обозначить точку пересечения буквой с - конец вектора ;
- проставить стрелки у векторов в соответствии с уравнением (2) по правилу сложения векторных величин.
Отрезок изображает в масштабе аналог абсолютной скорости т. С, а отрезок - аналог относительной скорости т. С вокруг т. В:
; .
2.2.3 Определение аналогов скоростей точек S1, S2, S3
Положение точек , , на плане аналогов скоростей определяется на основании теоремы подобия. При построении необходимо учитывать, что аналоги скоростей этих точек являются абсолютными, следовательно, начала соответствующих им векторов будут находиться в полюсе плана аналогов скоростей - т. p1.
Так как т. S1 находится в т. А, следовательно, и на плане аналогов скоростей конец вектора - т. находится в т. А, т.е. в полюсе.
Точка s2 находится на середине отрезка . Отрезок изображает в масштабе аналог абсолютной скорости : .
Так как центр масс ползуна находится в т. С, то на плане аналогов скоростей точка совпадает с точкой . Отрезок изображает в масштабе аналог абсолютной скорости : .
2.2.4 Определение значений аналогов линейных скоростей точек
м,
м,
м.
В квадратных скобках указаны отрезки, изображающие соответствующие векторы аналогов скоростей точек звеньев механизма (определяются измерением на плане аналогов скоростей в миллиметрах).
2.2.5 Определение значения аналога угловой скорости
Значение аналога угловой скорости звена BС
.
2.2.6 Определение направления вращения звеньев механизма
Направление вращения звена BС указывает вектор скорости , который направлен так же, как вектор на плане аналогов скоростей. Если мысленно поместить вектор в т. С на плане механизма, звено ВС будет поворачиваться вокруг т. В против хода стрелки часов.
Направления вращения звеньев показаны на плане механизма (см. рис. 4а).
2.3 Построение плана аналогов ускорений
2.3.1 Входное звено
При построении плана аналогов ускорений необходимо придерживаться той же последовательности, что и при построении плана аналогов скоростей.
Точка В на звене АВ движется по криволинейной траектории (по окружности с центром в т. A), следовательно, вектор аналога ускорения т. В равен геометрической сумме аналогов нормального и касательного ускорений:
. (3)
Так как принято, что звено 1 вращается с постоянной угловой скоростью = 1. Аналог углового ускорения 0. Аналог касательного ускорения т. В равен нулю ( 0). Следовательно, аналог абсолютного ускорения т. В равен только аналогу нормальной составляющей ускорения . Поэтому направление вектора аналога ускорения т. В () совпадает с направлением вектора аналога нормального ускорения вектор направлен вдоль звена АВ от т. В к т. А ().
Величина аналога нормального ускорения т. В:
м.
Выбираем в плоскости чертежа произвольную т. (рис.5б) в качестве полюса плана аналогов ускорений. В полюсе находятся т. и , и направляющая x-x.
Аналог ускорения т. В - изобразим вектором , отложенным из полюса в виде отрезка параллельно АВ (; ). Назначаем длину вектора произвольно, например, = 80 мм. Тогда масштабный коэффициент плана аналогов ускорений
.
2.3.2 Структурная группа II2 (2,3)
Согласно теореме сложения ускорений в переносном и относительном движениях можно записать векторное уравнение для определения аналога ускорения т. С
, (4)
где: - вектор аналога абсолютного ускорения т. С, x-x;
- вектор аналога абсолютного ускорения т. В (одновременно это вектор переносного ускорения т. С);
- вектор аналога относительного ускорения т. С во вращательном движении вокруг т. В, следовательно: = + ;
- вектор аналога нормального ускорения относительного вращения т. С вокруг т. В, направленного по звену ВС от т. С к шарниру В как центру вращения ( ВС);
- вектор аналога касательного ускорения относительного вращения т. С вокруг т. В, направленного перпендикулярно звену ВС ( ВС).
В уравнении (5) известен по величине и направлению вектор аналога ускорения . Вектор известен по направлению. Его значение определится:
м.
Вектор известен только по направлению. Его величина определяется из построения плана аналогов ускорений. Для графического решения уравнения (5) необходимо выполнить следующие действия:
провести на плане аналогов ускорений через конец вектора (т. )
линию действия вектора параллельно звену ВС от т. С в направлении шарнира В;
вычислить отрезок , длина которого на плане аналогов ускорений соответствует вектору :
мм;
отложить от т. отрезок = 107 мм;
провести через т. линию действия вектора перпендикулярно звену ВС;
провести через полюс линию действия вектора аналога абсолютного ускорения параллельно направляющей x-x до пересечения с линией действия вектора ;
обозначить т. пересечения буквой с - конец вектора искомого аналога абсолютного ускорения т. С;
соединить т. и с;
проставить стрелки у векторов в соответствии с уравнением (5).
Отрезок изображает в масштабе аналог относительного касательного ускорения т. С вокруг т. В: .
Отрезок изображает в масштабе аналог абсолютного ускорения т. С: .
2.3.3 Определение аналогов ускорений точек S1, S2, S3
Положение точек ,, на плане аналогов ускорений определяем, используя теорему подобия. Ускорения этих точек являются абсолютными, следовательно, начала соответствующих им векторов находятся в полюсе плана аналогов ускорений - т. .
Так как т. S1 лежит в т. А, следовательно, и на плане аналогов ускорений конец вектора - т. лежит в т. А и совпадает с полюсом.
Точка находится на середине отрезка . Отрезок изображает в масштабе аналог абсолютного ускорения : .
Так как центр масс ползуна находится в т. С, то на плане аналогов ускорений т. совпадает с т. с. Отрезок изображает в масштабе аналог абсолютного ускорения : .
2.3.4 Определение значений аналогов линейных ускорений точек
,
,
,
.
В квадратных скобках - длины отрезков, изображающие соответствующие векторы аналогов ускорений точек звеньев механизма (определяются измерением на плане аналогов ускорений в миллиметрах).
2.3.5 Определение значения аналога углового ускорения
Согласно формуле определяем аналог углового ускорения звена BС:
.
2.3.6 Определение направления вращения звеньев механизма
Направление аналога углового ускорения звена BС указывает вектор , который направлен так же, как вектор на плане аналогов ускорений. Если мысленно поместить вектор в т. С на плане механизма, звено BС будет поворачиваться вокруг т. В против хода стрелки часов.
Из сопоставления направлений аналога угловой скорости и углового ускорения звеньев механизма определяем, что в рассматриваемый момент времени звено BС движется ускоренно, звено С замедленно.
Результаты исследования кинематики заносим в табл.2-3.
Таблица 2
Значения аналогов линейных скоростей и ускорений заданных точек
|
Точка |
B |
С |
S1 |
S2 |
S3 |
|
|
Аналог линейной скорости , м |
0,05 |
0,028 |
0 |
0,042 |
0,028 |
|
|
Аналог линейного ускорения , м |
0,05 |
0,108 |
0 |
0,079 |
0,108 |
Таблица 3
Аналоги угловых скоростей и ускорений и угловые координаты звеньев механизма
|
Звено |
1 - AB |
2 - BС |
3-С |
|
|
Аналог угловой скорости |
1 |
0,394 |
- |
|
|
Аналог углового ускорения |
0 |
0,064 |
- |
|
|
Угловая координата, град |
120 |
140 |
- |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структурный анализ механизма, его звенья и кинематические пары. Определение скоростей и ускорений точек звеньев и угловых скоростей звеньев. Силовой расчет рычажного механизма. Определение сил тяжести звеньев, инерции, момента инерции, реакции R34n и N5.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 12.11.2022Структурный анализ рычажного механизма. Кинематическое исследование рычажного механизма графо-аналитическим методом. Определение скоростей и ускорений шарнирных точек, центров тяжести звеньев и угловых скоростей звеньев. Силовой расчёт устройства.
курсовая работа [800,0 K], добавлен 08.06.2011Структурный и кинематический анализ рычажного механизма валковой жатки. Определение и построение плана скоростей и ускорений всех точек и звеньев. Определение сил, действующих на звенья механизма; реакции в кинематических парах; проект зубчатой передачи.
курсовая работа [454,4 K], добавлен 17.08.2013Определение 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 15.02.2016Структурная схема плоского рычажного механизма. Анализ состава структуры механизма. Построение кинематической схемы. Построение плана положений механизма и планов скоростей и ускорений относительно 12-ти положений ведущего звена. Силовой анализ механизма.
курсовая работа [642,2 K], добавлен 27.10.2013Структурный анализ рычажного механизма. Построение плана скоростей и ускорений. Расчётные зависимости для построения кинематических диаграмм. Определение основных размеров кулачкового механизма. Построение профиля кулачка методом обращённого движения.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 04.10.2015Синтез, структурный и кинематический анализ рычажного механизма. Построение планов положений механизма. Определение линейных скоростей характерных точек и угловых скоростей звеньев механизма методом планов. Синтез кулачкового и зубчатого механизмов.
курсовая работа [709,2 K], добавлен 02.06.2017Структурный анализ рычажного механизма. Метрический синтез механизма штампа. Построение планов аналогов скоростей. Расчет сил инерции звеньев. Определение уравновешивающей силы методом Жуковского. Построение профиля кулачка. Схема планетарного редуктора.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 17.05.2015Структурный анализ шарнирно-рычажного механизма. Построение планов положений, скоростей и ускорений. Диаграмма перемещения выходного звена механизма, графическое дифференцирование. Силовое исследование механизма. Проектирование кулачкового механизма.
курсовая работа [528,0 K], добавлен 20.01.2015Устройство плоского рычажного механизма, его кинематический анализ. Построение плана скоростей и ускорений. Силовой анализ механизма. Синтез кулачкового механизма, определение его основных размеров. Построение профиля кулачка методом обращенного движения.
курсовая работа [977,0 K], добавлен 11.10.2015Анализ кинематических пар механизма, его структурные составляющие. Определение скоростей точек и угловых скоростей звеньев. Силовой анализ механизма. Построение диаграммы работ сил сопротивления и момента инерции методом графического интегрирования.
курсовая работа [136,6 K], добавлен 16.10.2009Структурный анализ рычажного механизма рабочей машины, его кинематическое и динамическое исследование. Кривошипно-ползунный механизм, его подвижные соединения. Построение планов механизма, скоростей и ускорений. Силовой расчет рычажного механизма.
курсовая работа [314,3 K], добавлен 27.05.2015Структурный 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 04.04.2014Кинематический анализ рычажного механизма: описание построений плана положений, графо-аналитическое определение скоростей и ускорений, построение двенадцати положений механизма. Расчет сил тяжести, сил и моментов инерции звеньев, уравновешивающей силы.
курсовая работа [597,0 K], добавлен 14.07.2015Определение 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 25.07.2013Структурный анализ рычажного механизма. Его кинематический анализ методом графического дифференцирования: определение скоростей звеньев, ускорений точек. Определение реакций в кинематических парах, и уравновешивающей силы методом Н.Е. Жуковского.
курсовая работа [42,4 K], добавлен 18.04.2015Кинематическая 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 25.02.2011Структурное 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 01.12.2008Структурный и кинематический анализ механизма поршневого компрессора. Расчет скоростей и ускорений точек и угловых скоростей звеньев механизма методом полюса и центра скоростей. Определение параметров динамической модели. Закон движения начального звена.
курсовая работа [815,2 K], добавлен 29.01.2014Расчет недостающих размеров и кинематическое исследование механизма, построение плана скоростей для заданного положения. Определение угловых скоростей, планов ускорений, угловых ускорений и сил полезного сопротивления, параметров зубчатого зацепления.
курсовая работа [103,5 K], добавлен 13.07.2010
