Проектирование и исследование механизмов сенного пресса

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова»

Факультет инженерный

Кафедра Физики и Технической механики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теория механизмов и машин»

Проектирование и исследование механизмов сенного пресса

Студент группы АИП124б Скворцов Р.С.

КУРСК - 2013

Содержание

Задание на проектирование

1. Синтез планетарного механизма

2. Кинематический анализ рычажного механизма

2.1 Структурный анализ рычажного механизма

2.2 Метрический синтез рычажного механизма

2.3 Определение скоростей точек и звеньев механизма

2.4 Определение ускорений точек и звеньев механизма

3. Силовой анализ рычажного механизма

3.1 Определение активных сил

3.2 Определение инерционной нагрузки на звенья

3.3 Определение реакций в кинематических парах

3.4 Определение уравновешивающей силы по методу Н.Е. Жуковского

4. Синтез кулачкового механизма

4.1 Построение диаграмм движения толкателя

4.2 Определение минимального радиуса кулачка

4.3 Построение профиля кулачка

Литература

Задание на проектирование

Сеяный пресс применяется для прессования сена или соломы в тюки прямоугольной формы. Конструкции сенных прессов различные, но прессующая часть у них в основном представляет следующий механизм. Ползун 3 (рис 1а), сжимающий сено в камере 4, движется возвратно-поступательно. При движения поршня вправо происходит прессование сена, при движении влево -- холостой ход. Для преобразования вращательного движения кривошипа О А в возвратно-поступательное движение ползуна применяется кривошипно-ползунный механизм ОАВ. Кривошип ОА получает движение от двигателя через двухступенчатый редуктор, передаточное отношение которого равно . По этому передаточному отношению и числу зубьев и подобрать числа зубьев конических колес. Сила сопротивления сжатию сена (механическая характеристика) изменяется по закону, представленному на рис. 1б. Данные для построения этой диаграммы взять из табл. 1.

Указания. Центры масс звеньев 1; 2, 3 рычажного механизма расположены в точках Положение точки находится из условия

Для всех вариантов принять:

а) частоту вращении двигателя равной 750 об/мин;

б) приведенный момент движущих сил величиной постоянной;

в) модуль т для расчета зубчатой передачи, состоящей из шестерни с и колеса d, равным 10 мм;

г) угол давления в кулачковом механизме равным нулю.



Рис. 1. Механизмы сенного пресса: а -- схема рычажного механизма пресса; б -- механическая характеристика пресса; в -- схема машинного агрегата; г -- схема планетарного механизма; д -- диаграмма косинусоидального закона изменения аналога ускорения толкателя в кулачковом механизме; е -- схема кулачкового механизма

Таблица 1

Параметр	Обозначение	Числовые значения параметров
	параметра	Ед. СИ
Средняя скорость ползуна 3	Vcp	м/с	1,38
Частота вращения кривошипа ОА	n1	об/мин	52
Отношение длины шатуна АВ к длине кривошипа ОА	?		3,7
Номера положений механизма для построения планов скоростей			3, 8, 9
Масса кривошипа ОА	m1	кг	5
Масса шатуна АВ	m2	кг	13
Масса ползуна 3	m3	кг	20
Максимальная сила сопротивления движения ползуна 3	(max)	кН	4, 8
Номер положения механизма для силового расчета			3
Момент инерции кривошипа относительно оси, проходящей через точку О		кг м2	0,01
Момент инерции шатуна АВ относительно оси, проходящей через центр масс S2		кг м2	2,35
Число зубьев шестерни	Zc		16
Число зубьев колеса с	Zd		25
Коэффициент неравномерности движения механизма	?		0,19
Максимальный ход толкателя в кулачковом механизме		мм	13
Фаза удаления		град	60
Фаза приближения		град	75
Фаза дальнего стояния		град	30
Передаточное отношение планетарного редуктора			4,5
Отношение текущего перемещения ползуна 3 к максимальному	S/	0,7
Отношение текущего значения силы сопротивления к максимальному	/(max)	0,32

1. Синтез планетарного механизма

При проектировании данного планетарного механизма необходимо соблюдать следующие условия:

Записываем два основных условия:

(1.1)

Принимаем z₁ = 15.

Принимаем z₃ =84.

Подставим в (1.1):

Принимаем z₂=34.

Проверяем условие соседства:

(1.2)

Принимаем

Проверяем условие сборки:

 (1.3)

рычажный пресс толкатель

2. Кинематический анализ рычажного механизма

2.1 Определение размеров звеньев

Находим длину хода поршней для этого зная среднюю скорость поршня и число оборотов в минуту можем найти.

(2.1)

Радиус кривошипа равен половине длины хода поршня следовательно

(2.2)

Находим длину шатуна, для этого необходимо знать отношение между кривошипом и шатуном и длину кривошипа:

(2.3)

Зная пропорцию для определения центра шатуна находим его.

(2.4)

Угловая скорость вращения кривошипа АВ:

(2.5)



Выбираем масштабный коэффициент длины и переводим длины звеньев в единицы длины масштабного коэффициента.

(2.6)

2.2 Определение скоростей точек и звеньев механизма

Для третьего положения механизма получим:

(2.7)

Выбираем масштабный коэффициент для построения планов скоростей

где: 100мм-отрезок скорости на чертеже

Скорость точки А будет постоянна для всех положений механизма. Исходя из этого, скорости остальных точек будем находить графически отталкиваясь от известной нам скорости точки А.

Для третьего положения получим:

(2.8)



(2.9)

Определяем угловые скорости шатунов :

Третье положение:

(2.10)

2.3 Определение ускорений точек и звеньев механизма

Ускорение точки А будет постоянным, так как по условию Рассчитаем значения ускорений для третьего положения механизма.

(2.11)

Положение 3

(2.12)

Выбираем масштабный коэффициент планов ускорений механизма и переводим найденные ускорения в единицы длины:

 (2.13)

Из построенного плана ускорений найдем значение следующих величин:

(2.14)

Силовой анализ рычажного механизма

3.1 Определение активных сил

По индикаторной диаграмме находим значение силы полезного сопротивления для 3 положения механизма.

Для начала вычислим массу звеньев механизма:

Определяем силы тяжести звеньев:

(3.1)

3.2 Определение инерционной нагрузки на звенья

Силы инерции:

(3.2)

Моменты инерции:

 (3.3)

Инерционные моменты:

(3.4)

(3.5)

Для удобства расчетов инерционные моменты раскладываем на пары сил по формулам:

(3.6)

3.3 Определение реакций в кинематических парах

Группа 3-2:

Составляем уравнение моментов относительно точки В.

Остальные неизвестные находим построением многоугольника сил.

Получим:

3.4 Силовой расчет входного звена

Составляем уравнение моментов относительно точки О.

Получим:

Строим план сил входного звена для определения реакций в опоре.

Получим:

3.5 Определение уравновешивающей силы по методу Н.Е. Жуковского

(3.13)

Расхождение результатов уравновешивающей силы полученными методами равно:

4. Синтез кулачкового механизма

4.1 Построение диаграммы движения толкателя

Масштабные коэффициенты:

S_п.п.= h=14мм

Найдем координаты точек S для 6 положений по косинусоидальному закону:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

Фаза возвращения:

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13)

Строим аналог скорости:

Определим по формуле:

Строим аналог ускорения:

4.2 Определение минимального радиуса кулачка

Строим график зависимости перемещения от ускорения и на этом графике измеряем расстояние с учетом возможных неровностей кулачка.

4.3 Построение профиля кулачка

Радиус тарелки:

Принимаем

Список использованной литературы

Основные учебники и учебные пособия

1. Матвеев Ю.А., Матвеева Л.В. Теория механизмов и машин: Учебное пособие. - М.: Альфа М: ИНФРА-М. 2009. - 320 с.: ил.

2. Попов В.Л. Родригес Э.А. Теория механизмов и машин: Учебно-методическое пособие для выполнения домашних заданий и курсового проекта.: Изд. дом МИСиС, 2009. - 83 с.

Дополнительная литература

1. Левитский НЛ. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1979. - 576с.

2. Попов СА. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин: Учебное пособие для вузов/ С.А. Попов, Г.Л. Тимофеев

Под ред. К.В. Фролова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 2002. - 411с.: ил.

3. Артоболевский И.И., Эдельштейн Б.В. Сборник задач по теории механизмов и машин. М., 1973.

4. Трубников В.Н. Проектирование зубчатых механизмов: Учебно - методическое пособие по теории механизмов и машин / В.Н. Трубников, А.П. Бабков.- Курск: Изд - во Курск, гос. с. х. ак., 2010. - 48с.

5. Пономарев В.А. Методические указания по изучению дисциплины и выполнению курсового проекта / Всесоюзн. с.-х. ин-т звочн образования. М.: 1989.104 с.

Интернет-ресурсы

1. Чмиль В.П.Теория механизмов и машин.

2. Теория механизмов и машин.

Размещено на Allbest.ru

...