Структурный, кинематический анализ и силовой расчет рычажного механизма. Синтез зубчатого и кулачкового механизмов
Рассмотрение деталей поперечно-строгального станка. Структурный, кинематический анализ и силовой расчет рычажного механизма. Определение величины уравновешивающей силы в станке методом рычага Н.Е. Жуковского. Синтез зубчатого и кулачкового механизмов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.12.2014 |
| Размер файла | 1,4 M |
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/
Контрольная работа
Теория механизмов и машин
Структурный, кинематический анализ и силовой расчет рычажного механизма. Синтез зубчатого и кулачкового механизмов
Выполнил: студент гр.5022
Севостьянов А.В.
Руководитель:
Горбенко М.В.
Введение
Объектом исследования является механизм поперечно-строгального станка.
Механизм представляет из себя кривошип закреплённый одним концом на стойке, а на другом конце прикреплен камень-кулисы, который двигаясь по коромыслу, заставляет его совершать неполное вращательное движение. В свою очередь к коромыслу прикреплен шатун, который связан с ползуном. На ползун действует полезная нагрузка 2200H.
1. Структурный анализ механизма
2. Структурный состав механизма
3. Кинематический анализ механизма
Построение плана скоростей механизма
План скоростей позволяет графически решать задачи на нахождение скоростей точек тела.
1. Определим скорость ведущей точки механизма, то есть точки звена, закон движения которого задан. В нашем случае это точка A1
Где,
2. Вектор скорости A1 перпендикулярен кривошипу OA и направлен в сторону вращения.
Необходимо выбрать масштаб плана скоростей, допустим тогда . Тогда выбираем произвольную точку - полюс плана скоростей Pv, и откладываем отрезок
3. Рассмотрим теперь две точки A2, принадлежащую звену 2 (скорость которой, равная скорости A1), а также точку A3 принадлежащая звену 3 (жестко связана с ним). Тогда чтобы найти скорость точки A3 рассмотрим звено 2, тогда можно записать уравнение
С другой стороны рассматривая звено 3, следует что VA3 перпендикулярна BK.
Из полюса проводим прямую перпендикулярную звену BK, затем проводим из полюса вектор VA1 и из конца этого вектора проводим прямую параллельную звену AO. Тогда на пересечении этих двух прямых и будет находится точка A3, следовательно скорость точки
A3=PvA3*=1539мм\с
А скорость точки VA3\A2=480мм\с.
Находим угловую скорость
Зная угловую скорость звена 3, найдем длину вектора
откуда скорость VB1=2178мм\с.
4. Скорость точки D1 получим также, рассмотрев движение звеньев 3 и 4, а также движение ползуна относительно стойки. Составим уравнения
Проводим из полюса Pv отрезок параллельный движению звена 5 (горизонтальная линия),затем из вектора Pvb1 проводим прямую параллельную звену 4, откуда и получаем точку d1.
из этого соотношения можно найти
,
а скорости VD1\B1=480мм\с , VD1=1978.5мм\с.
Рис. 1 План скоростей
Построение плана ускорений
Построение плана ускорений ведут в том же порядке и последовательности, как и план скоростей.
1. Ускорение точки A1 звена 1.
Так как , угловое ускорение следовательно
Нормальное ускорение всегда будет направлено к центру вращения в данном случае от A к O. Примем масштаб плана ускорений
следовательно . Отметим точку Pa - полюс плана ускорений и отложим вектор
.
2.Рассмотри так же, как и в плане скоростей две точки A2, принадлежащую звену 2 (ускорение которой, равно ускорению A1), а также точку A3 принадлежащая звену 3 (жестко связана с ним). Составим уравнения. С одной стороны ускорение точки A3 определяется как сума трех ускорений: переносного A2, относительного и кориолисова (поворотного)A3\A2, а с другой как сумма нормального и тангенциального ускорения точки A3 относительно точки K.
Так как
то и направлена параллельно звену 3 к точке K. А кориолиосово
(направление см. на главном чертеже). Теперь на пересечении релятивного ускорения которое направлено из кориолисого параллельно звену 1, и тангенциального направленного из нормального ускорения перпендикулярно ему, найдем точку A3.
Отсюда , и
3. Ускорение точки B1. На плане ускорений фигуры геометрически подобны каждому отдельно взятому звену механизма, отсюда получаем
4. Ускорение точки D1 получим также, рассмотрев движение звеньев 3 и 4, а также движение ползуна относительно стойки. Составим уравнения.
.
Проводим тангенциальное ускорение, которое перпендикулярно нормальному ускорению, а также ускорение звена 5 которое направлено горизонтально, и на их пересечении будет точка D1.
Определим угловые ускорения звеньев. Направления угловых ускорений определяются направлениями соответствующих тангенциальных ускорений.
Рис. 2 План ускорений
4. Силовой расчет рычажного механизмa
Целью силового расчета механизма является определение усилий в звеньях механизма, давлений (реакций) в кинематических парах, величины уравновешивающего момента, приложенного к ведущему звену.
В результате силового расчета можно определить коэффициент полезного действия механизма, а также мощность, необходимую для его привода.
Силы действующие на звенья механизма
Масса поперчено-строгального станка: m=(30…60)S
S=SDmax-2*0.1SDmax=260-2*0.1*260=208мм=0.208м
m=40*0.208=8.32кг G5=83.2H
масса остальных звеньев
m=kl
1) Кривошип m=25*0.07=1.75кг G1=17.5H
2) Коромысло-кулиса m=25*0.45=11.25кг G3=112.5H
3) Шатун m=10*0.26=2.6кг G4=26H
Силы инерции звеньев:
Главные моменты сил инерции определяются по формуле:
Силовой расчет группы 4-5
Записываем уравнение равновесия для группы Ассура 4-5 в форме сил, при этом уравнение начинается с одной неизвестной реакции во внешней паре и заканчивается другой.
Неизвестную реакцию во внешней паре раскладываем по направляющим вдоль звена.
Оказывается можно найти. Запишем уравнение равновесия звена 4 в форме моментов сил относительно внутренней пары.
Строим план сил группы 4-5 откуда находим =1990H
Рис. 3 Силовой расчет группы 2-3
Записываем уравнение равновесия группы в форме сил:
Так как и неизвестны ни по величине, ни по направлению, поступим следующим образом.
Рассмотрим отдельно взятое звено 2 (камень кулисы).
На него действуют две силы: реакция со стороны звена 1 - , и со стороны звена 3 - . Реакция во вращательной кинематической паре проходит через центр шарнира A4. Реакция в поступательной кинематической паре перпендикулярна направляющей. Звено 2 находится в равновесии под действием двух сил - это означает, что силы равны по величине, противоположны по направлению и проходят через одну и ту же точку, то есть , приложены к точке A4 и перпендикулярны звену 2.
Теперь рассмотрим звено 3. В точке A`4 будет приложена реакция ,перпендикулярная звену (), которую найдем из уравнения равновесия звена 3.
Так как , а следовательно
Из плана сил находим =1250H
Рис. 4 Силовой расчет начального механизма
Начальным механизмом является кривошип 1, образующий со стойкой вращательную кинематическую пару В0.1
Как известно, силовой расчет в этом случае сводится к определению реакции в кинематической паре R0.1 и величины уравновешивающей силы Fa ,что определяется схемой привода.
Определим уравновешивающую силу Fa , приложенную по касательной к точке A и линия действия её перпендикулярна кривошипу.
Уравновешивающую силу найдем из уравнения моментов:
Теперь строим план сил, откуда находим R0.1
Рис. 5 Определение величины уравновешивающей силы методом рычага Н. Е. Жуковского
станок рычажной кинематический зубчатый
Этот метод позволяет определить величину уравновешивающей силы без определения реакций в кинематических парах, то есть без выполнения силового расчета групп Ассура.
Рычаг Жуковского представляет повернутый на 90 градусов план скоростей, принимаемы как твердое тело, с неподвижной точкой в полюсе, к концам векторов одноименных точек которого приложены внешние силы, в том числе уравновешивающая сила. Из условия равновесия этого рычага и определяется величина уравновешивающей силы.
Теорема Жуковского о рычаге является геометрической интерпретацией принципа возможных перемещений для механизма с одной степенью свободы. Этот принцип заключается в том, что для равновесия механической системы с идеальными связями необходимо и достаточно, чтобы сумма мгновенных мощностей внешних сил и сил инерции, действующих на систему, была равна нулю.
Моменты сил инерции и звеньев 3 и 4 на рычаге Жуковского заменим парами сил ,приложенным в точка B1 и K1, и ,приложенных в точках B1 и D1. Значения этих сил определяется из выражений:
Составим для нашего механизма уравнение моментов сил относительно полюса скоростей.
Расхождение в значениях величины уравновешивающей силы, полученных из плана сил и рычага Жуковского, определяемые по формуле:
Рис. 6 Рычаг Жуковского
Определяем величины КПД механизма
Определим мгновенный КПД механизма
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Синтез, 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 02.06.2017Кинематический и силовой анализ рычажного механизма поперечно-строгального станка. Методика определения уравновешивающей силы методом рычага Жуковского. Особенности проектирования планетарного редуктора. Анализ комбинированного зубчатого механизма станка.
курсовая работа [114,4 K], добавлен 01.09.2010Кинематический и силовой анализ рычажного механизма. Построение плана положений, скоростей и ускорений. Приведение масс машинного агрегата. Расчет основных параметров зубчатого зацепления. Определение передаточных отношений. Синтез кулачкового механизма.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 10.04.2019Синтез кулачкового механизма и построение его профиля. Кинематический синтез рычажного механизма и его силовой расчет методом планов сил, определение уравновешивающего момента. Динамический анализ и синтез машинного агрегата. Синтез зубчатых механизмов.
курсовая работа [744,1 K], добавлен 15.06.2014Структурное и кинематическое исследование механизма: описание схемы; построение планов скоростей. Определение реакций в кинематических парах; силовой расчет ведущего звена методом Н.Е. Жуковского. Синтез зубчатого зацепления и кулачкового механизма.
курсовая работа [221,8 K], добавлен 09.05.2011Структурный анализ и синтез плоского рычажного механизма, его кинематический и силовой расчет. Построение схем и вычисление параметров простого и сложного зубчатых механизмов. Звенья кулачкового механизма, его динамический анализ. Синтез профиля кулачка.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.12.2013Структурный и кинематический анализ рычажного механизма вытяжного пресса. Определение класса и разложение его на группы Асура. Построение планов положения механизмов, скоростей и ускорений. Определение уравновешивающей силы методом рычага Жуковского.
курсовая работа [164,7 K], добавлен 17.05.2015Структурный анализ механизма, определение угловых скоростей и ускорений звеньев. Силовой анализ рычажного механизма, определение сил инерции, расчет кривошипа. Геометрический расчет зубчатой передачи, проектирование планетарного и кулачкового механизмов.
курсовая работа [387,7 K], добавлен 08.09.2010Кинематический анализ рычажного механизма в перманентном движении методом планов и методом диаграмм. Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма, его силовой анализ методом кинетостатики. План зацепления зубчатых колес.
курсовая работа [454,1 K], добавлен 10.09.2012Структурный и кинематический анализ рычажного механизма. Определение масс звеньев, сил тяжести и центральных моментов инерции. Проверка уравновешивающего момента по способу Жуковского. Синтез зубчатого редуктора. Проектирование кулачкового механизма.
курсовая работа [749,5 K], добавлен 23.07.2013Структурный, кинематический и динамический анализ плоского рычажного механизма методом планов скоростей и ускорений. Определение параметров маховика. Силовой расчет плоского шестизвенного рычажного механизма и входного звена. Синтез зубчатой передачи.
курсовая работа [604,1 K], добавлен 13.10.2012Кинематический анализ плоских рычажных механизмов. Расчет маховика методом Виттенбауэра. Определение приведенного момента инерции. Определение уравновешивающей силы методом Жуковского. Расчет и графическое исследование привода кулачкового механизма.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.09.2013Структурный и кинематический анализ рычажного механизма, план его положения, скоростей и ускорения. Определение сил и моментов сил, действующих на механизм, реакций в кинематических парах механизма. Синтез кулачкового механизма c плоским толкателем.
курсовая работа [127,1 K], добавлен 22.10.2014Проектирование зубчатого, кулачкового и рычажного механизмов поперечно-строгального станка. Синтез кривошипно-кулисного механизма и трехступенчатого редуктора с планетарной передачей; построение диаграмм перемещения; алгоритм определения размеров кулачка.
курсовая работа [371,4 K], добавлен 14.01.2013Постановка задач проекта. Синтез кинематической схемы механизма. Синтез рычажного механизма. Синтез кулачкового механизма. Синтез зубчатого механизма. Кинематический анализ механизма. Динамический анализ механизма. Оптимизация параметров механизма.
курсовая работа [142,8 K], добавлен 01.09.2010Устройство 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 11.10.2015Синтез рычажного механизма двигателя. Структурный анализ механизма, построение планов их положений, скоростей и ускорений, а также кинематических диаграмм. Расчет сил, действующих на звенья. Порядок определения уравновешивающей силы методом Жуковского.
курсовая работа [512,3 K], добавлен 20.09.2013Синтез и расчёт кулисного механизма, построение и расчёт зубчатого зацепления и кулачкового механизма. Силовой анализ рычажного механизма. Проектирование зубчатого зацепления. Синтез планетарного редуктора. Масштабный коэффициент времени и ускорения.
курсовая работа [474,4 K], добавлен 30.08.2010Кинематическое исследование рычажного механизма. Силы реакции и моменты сил инерции с использованием Метода Бруевича. Расчет геометрических параметров зубчатой передачи. Синтез кулачкового механизма с вращательным движением и зубчатого редуктора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 10.01.2011Технические характеристики поперечно-строгального станка. Структурный и кинематический анализ механизма, определение длин звеньев. Расчет прямозубой цилиндрической передачи и внешнего зацепления. Параметры плоского кулачкового механизма и маховика.
курсовая работа [566,6 K], добавлен 14.06.2012
