Проектирование кривошипно-ползунного механизма автомобиля КАМАЗ 5320

Размещено на http://www.allbest.ru/

Саратовский Государственный Технический Университет

Кафедра: “Теория механизмов и машин”

Контрольная работа

на тему: “Проектирование кривошипно-ползунного механизма автомобиля КАМАЗ 5320.”

Выполнил: Гусев. С.А.

Проверил: Черкасова С.А

Саратов 2012



Содержание

1. Кинематический и кинетостатический анализ механизма

1.1 Синтез механизма и построение плана положения

1.2 Построение планов скоростей и ускорений

1.3 Построение диаграмм

2. Силовой расчет механизма

3. Построение диаграмм сил и моментов

4. Проектирование трехзвенной зубчатой передачи

4.1 Число зубьев колеса 2

4.2 Шаг по делительной окружности

4.3 Радиус делительной окружности

4.4 Радиус основной окружности

4.5 Относительный сдвиг (смещение) инструмента

4.6 Абсолютный сдвиг инструмента

4.7 Толщина зуба по делительной окружности

4.8 Радиус окружности оснований (ножек) зубьев

4.9 Инволюта угла зацепления при сборке

4.10 Угол зацепления при сборке

4.11 Радиус начальной окружности

4.12 Расстояние между центрами вращения колес

4.13 Радиусы окружностей головок

4.14 Косинус угла давления на окружности произвольного радиуса

4.15 Толщина зуба, измеренная по окружности радиуса

4.16 Шаг по основной окружности

4.17 Дуга зацеплении, измеренная по основной окружности

4.18 Коэффициент перекрытия

Список использованной перекрытия



1. Кинематический и кинетостатический анализ механизма

1.1 Синтез механизма и построения плана положения

Найдем размеры кривошипно-ползунного механизма, если ход поршня H =140мм = 0,14 м: тогда длина кривошипа R _kp=H/2=0.14/2=0.07м, а длина шатуна

Начало проектирования начинаем с вычерчивания механизма на листе в выбранном масштабе - µ₁=0,0014 м/[мм]. В начале вычерчиваем окружность диаметром (траектория движения точки B кривошип). Полученную окружность разбиваем на равные части по 30⁰, начиная с 0 до 12. Далее на линии движения цилиндра делаем засечки радиусом ,что в масштабе выражается, как Полученные точки соединяем с соответствующим положением кривошипа, с которого делаем засечку. Подобное построения производим для всех 12 положений.

Аналогичным образом строим траекторию движения, центра тяжести второго звена т. S₂, расположенного на 1/4 BC.

1.2 Построение планов скоростей и ускорений

Построение планов скоростей начинаем с определения скорости точки В.



Где

АВ - длина кривошипа , м.

Определить щ₁ можно по формуле:

Где n₁ частота вращения вала кривошипа , об/мин.

Тогда подставляем требуемые значения и находим угловую скорость кривошипа и скорость точки В:

Теперь можно производить построение планов скоростей. Для этого на свободном месте чертежа выбираем точку, называемую полюсом Р, с индексом положения в котором строим план скоростей. Из полюса строим точки В, направленную перпендикулярно звену АВ, т.к. точка В движется по окружности, то направление её скорости будет проходить по касательной к окружности движения данной точки и направление скорости соответствует направлению угловой скорости щ₁ - против часовой стрелки.

Длину вектора скорости точки В берём из расчёта 7 см Соответственно этому значению вычисляем масштаб плана скоростей.

Где V_В реальная величина скорости точки В, рассчитанная выше;

В соответствии с вектором уравнением производим дальнейшее построение. Из конца вектора проводим линию действия скорости перпендикулярно звену BC, т.к. точка C относительно точки B движется по окружности, следовательно линейная скорость звена ВC будет перпендикулярно звену. Из полюса проводим линию действия скорости точки С (скорость ползуна ) параллельную движению ползуна (поршня). Линии действия скоростей звена BC (шатуна) и ползуна С должны пересечься, точка пересечения есть точка С.

В результате построения получили вектор скорости звена BC направленный из точки В в точку С и вектор скорости ползуна С направленный из точки Р (полюса) в точку С .

Т.к. центр тяжести второго звена т. S₂ , расположенный на 1/4 ВС, то на плане скоростей т. S₂ будет находиться посередине вектора скорости звена СВ и скорость т. S₂ находим, проводя вектор из полюса в т. S₂. Подобное построение плана скоростей выполним для всех 12 положений механизма.

Далее замеряем для 1 положения с полученного плана скоростей длины векторов точек (аналоги скоростей) и записываем .

Полученные значения умножаем на масштаб, получая реальные значения скоростей.

Из плана скоростей найдем угловую скорость второго звена:

Построение планов ускорений начинаем с определения нормального ускорения точки В, тангенсальное ускорение этой точки равно нулю, т.к. угловая скорость щ₁ задана и является постоянной во всех положениях механизма. А также находится нормальное ускорения точки В относительно С, тангенсальное ускорение этой точки и ускорение ползуна находим графически при построении плана ускорений

Вектор ускорения точки В выбираем, как и в предыдущем случае и, исходя из этого, вычисляем масштаб плана ускорений.

Где a_B - реальная величина ускорения точки В

- длина вектора ускорения точки В на плане скоростей (расстояние от полюса Р до точки В)

План ускорений строим только для 1 положения (обозначенного жирной линией). Из полюса Р проводим вектор длинной 100мм, в конце вектора ставим точку b. Направление вектора определяем по плану положения (для 1 положения) и т.к. это нормальное ускорение точки движущейся по окружности, то вектор направлен к центру окружности, в данном случае к опоре А из точки В. При построении нормального ускорения звена ВС направление вектора определяем аналогичным образом, т.е. строим параллельно звену ВС и направлен вектор из точки В в точку С, т.к. точка В является центром вращения точки С для звена ВС. Имея величину и направление векторапроводим его из точки b на плане ускорения. Для построения вектора тангенсального ускорения звена ВС и ускорения ползуна С неизвестна ни величина, ни направление, однако известны линии действии этих векторов. Поэтому из конца вектора перпендикулярно проводим линию действия а из полюса Р линию действия движению ползуна. Обе линии действия должны пересечься и точкой пересечения будет точка С. Согласно векторному уравнению проводим вектор из начала вектора в конец вектора

Построим центр тяжести второго звена т. S₂, которой расположен на 1/4 ВС, ускорение т. S₂ находим, проводя вектор из полюса в т. S₂.

После построения плана ускорения находим действительные значения величин ускорений:

Из плана ускорений найдем угловое ускорение второго звена:

1.3 Построение диаграмм

При построении диаграммы перемещения ориентируемся на план положения и строим график с масштабом по оси у: и по оси х: .

Методом графического дифференцирования строим диаграмму скоростей и рассчитываем масштаб

При построении диаграммы индикаторного давления зададимся масштабами:

µ_р=10.987/225=0,049(МПа/[мм]), где по диаграмме найдем давление на поршень в каждом положении, данные внесем в таблицу 1.

кривошипный зубчатый передача колесо



2. Силовой расчет механизма

Механизм состоит из входного звена кривошипа - АВ и двухповодковой группы, состоящей из звеньев шатуна - ВС и ползуна, из двух вращательных пар

В и С и из одной крайней поступательной пары - ползун и неподвижная направляющая. Силовой расчет механизма начинаем с двух поводковой группы 2-3, на которую действует известные по величине и направлению силы G₂, G₃, F_u2, F_u3, F_пр. Рассмотрим группу 2-3, освободим её от связей (в точке b от звена 1 и в точке С от звена 0 - цилиндра) и приложим вместо них две реакции : - в поступательной паре, перпендикулярную направляющей ползуна и неизвестную по величине, - в шарнире В неизвестную ни по величине, ни по направлению. Реакцию представляем в виде двух компонентов: , направленную перпендикулярно звену ВС, и , направленную звена ВС.

Вычислим силы инерции, действующие на структурную группу 2-3:

Знак минус показывает, что направление сил противоположно направлению ускорений a_S2 и a_B. Массы звеньев находим из известных значений веса:

Где g =10 - ускорение свободного падения.

F_пр= 116802 - находим из диаграммы сил для 1 положения

Рассчитаем инерционный момент на 2 звене:

Составляем уравнение моментов всех сил, действующих на звено 2, относительно точки С:

/BC=

=(140,8062-6154,4525*0,0263+17,5*0,096)/0,2548=89,2H

Зададим масштаб плана сил по наибольшему значению сил действующих на структурную группу 2-3:

Строим план сил согласно векторному уравнению:

Из плана сил определяем величины и направления сил и , а также полной реакции



=R03*26*467.2=12147.2 H



3. Построение диаграммы сил и моментов

Силу от давления найдем по формуле:

,

где площадь цилиндра найдем по формуле

,

результаты внесем в таблицу 1. Построим диаграмму сил, задав масштаб:

Приведенный момент от силы находим по формуле:

результаты внесем в таблицу 1. Построим диаграмму моментов, задав масштаб:

№	F,H	V,м/c	P,Мпа	T,Н/м
1	116802	4,9	8,8	3215
2	79638	9,83	6	4398
3	65037	12,7	4,9	4640
4	47782	12,4	3,6	3328
5	22564	8,4	1,7	1065
6	0	0	0	0
7	0	8,4	0	0
8	10618	12,4	0,8	501
9	26546	12,7	2	1849
10	45128	9,83	3,4	3219
11	59728	4,9	4,5	1644
12	130075	0	9,8	0

Средний крутящий момент:



4. Проектирование трехзвенной зубчатой передачи

4.1 Число зубьев колеса 2

4.2 Шаг по делительной окружности

4.3 Радиус делительной окружности

4.4 Радиус основной окружности

мм

4.5 Относительный сдвиг (смещение) инструмента

4.6 Абсолютный сдвиг инструмента

?=0,59[мм]



4.7 Толщина зуба по делительной окружности

4.8 Радиус окружности оснований (ножек) зубьев

4.9 Инволюта угла зацепления при сборе

Где = 0,0149 - инволюта профильного угла инструмента , при б₀=20⁰ 30

4.10Угол зацепление при сборке

б_сб. =20⁰ 30

4.11 Радиус начальной окружности



4.12 Расстояние между центрами вращения колёс

4.13 Радиусы окружностей головки

4.14 Косинус угла давления на окружности произвольного радиуса

Зададим шаг радиуса по высоте зуба для шестерни 1,05 мм, а для колеса 1,065 мм, тогда

94705

93713

9274



91789

90856

94884

9468

94477

94275

94074

93874

93674

93476

Вычисляем arcos полученного числа и находим угол на окружности произвольного радиуса:

б₁₁=8.529=8⁰31 ₁₁=0.00109 б₁₂=18,406=18⁰24^' ₁₂=0,0115

б₂₁=12.005=12⁰0^' ₂₁=0,0031 б₂₂=18,773=18⁰46^' ₂₂=0,0122

б₃₁=14.638=14⁰38^' ₃₁=0,0055 б₃₂=19,131=19⁰7^' ₃₂=0,0129

б₄₁=16.826=16⁰49^' ₄₁=0,00088 б₄₂=19,481=19⁰28^' ₄₂=0,0138

б₅₁=18.729=18⁰43^' ₅₁=0,012 б₅₂=19,824=19⁰49^' ₅₂=0,0145



б₆₁=20.425=20⁰25^' ₆₁=0,016 б₆₂=20,159=20⁰9^' ₆₂=0,0153

б₇₁=21.967=21⁰ 58' ₇₁=0,0121 б₇₂=20,489=20⁰29^' ₇₂=0,0161

б₈₁=23.38=23⁰22' ₈₁=0,024 б₈₂=20,8106=20⁰48^' ₈₂=0,0169

б₉₁=24.693=24⁰41^' ₉₁=0,029 б₉₂=21,128=21⁰7^' ₉₂=0,0176

б₁₀₁=25.917 =25⁰55^' ₁₀₁=0,034 б₁₀₂=21,439=21⁰26^' ₁₀₂=0,0184

4.15 Толщина зуба, измеренная по окружности радиуса

Где и - инволюта угла и , соответственно

4.16 Шаг по основной окружности

4.17 Дуга зацепления , измеренная по основной окружности



4.18 Коэффициент перекрытия



Список использованной литературы

1. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин А. С. Кореняко -Киев; Высшая школа , 1970г.

2. И. И. Артоболевский Теория механизмов и машин - Москва, 1988 г.

3. Н. И. Левитский, Л. П. Солдаткин Теория механизмов и машин (методические указания и задачи на контрольные работы и курсовой проект). - Высшая школа, 1980 г.

Размещено на Allbest.ru

...