Анализ механизмов, входящих в состав любой машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

По дисциплине «Прикладная механика»

Выполнил:

Чередниченко С.Ю

Введение

Механизмы, входящие в состав любой машины или прибора, весьма разнообразны. С точки зрения их функционального назначения они делятся, на следующие виды: механизмы двигателей и преобразователей, придаточные и т.д. В зависимости от конструктивных особенностей и способа передачи движения между подвижными звеньями механизма делят на:

Шарнирно-рычажные; фрикционные; зубчатые; кулачковые; винтовые; с гибкими звеньями.

1. Шарнирно-рычажные механизмы

Шарнирный механизм, механизм, звенья которого образуют только вращательные кинематические пары (шарниры).

Шарнирный механизм подразделяется на плоские, сферические и пространственные общего вида. В плоских, шарнирный механизм оси шарниров параллельны, и поэтому все звенья совершают плоскопараллельное движение. Простейший плоский шарнирный механизм состоит из 4 звеньев и называется шарнирным четырехзвенником . В сферической, шарнирный механизм оси шарниров пересекаются в одной точке. Наименьшее число звеньев сферического шарнирного механизма так же равно 4 . Сферический четырехзвенник ( рис. 1) применяется, например, в многопоршневых насосах и в устройствах стабилизации летательных аппаратов.

Частный случай сферического четырехзвенника ,в котором оси двух вращательных пар взаимно перпендикулярны - карданным механизмам. В пространственном, шарнирный механизм оси вращательных пар скрещиваются под различными углами. В общем случае пространств, шарнирный механизм должен иметь не менее 7 звеньев (пространственный семизвенник ). Однако при выполнении определенных соотношений между линейными и угловыми размерами звеньев, минимальное число звеньев уменьшается до 4 (например, механизм Беннета). Шарнирный механизм применяется в с/х машинах, машинах-автоматах, (например, в легковой и пищевой промышленности) и т. д.

По способу задания требуемого движения рабочего звена, шарнирный механизм делятся на: перемещающие, направляющие передаточные и механизм для движения с остановками. Перемещающие шарнирные механизмы предназначены для перемещения рабочего звена из одного положения в другое.

Структурный анализ

Задачи структурного анализа механизма

Задачей структурного анализа механизма является задача определения параметров структуры заданного механизма - числа звеньев и структурных групп, числа и вида КП, числа подвижностей (основных и местных), числа контуров и числа избыточных связей.

Основные понятия структурного понятия

Механизм - механическая система, предназначена для преобразования движения одного или нескольких тел требуемые движения других тел.

Подвижное звено механизма - твердое тело входящие в состав механизма.

Стойка - звено, принимаемое за неподвижное.

Ведущие (входное) звено - звено соединенное с источником энергии, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев.

Ведомое (выходное) звено - звено, совершающие движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Начальное звено - звено, которому приписывается одна или несколько обобщенных координат механизма.

Обобщение координат механизма - каждая из независимых между собой координат, определяющая положение всех звеньев механизма относительно стойки.

Кинематическая пара - соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающих их относительное движение.

Элемент кинематической пары - совокупность поверхностей, линий и отдельных точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару.

Кинематическая цепь - система звеньев, связанных между собой кинематическими парами.

Замкнутая кинематическая цепь - кинематическая цепь, звенья которой они образует один или несколько замкнутых контуров.

Незамкнутая кинематическая цепь - кинематическая цепь, звенья которой не образуют замкнутых контуров.

Структурная схема механизма - схема механизма, указывающая стойку, подвижные звенья, виды кинематических пар и их взаимное расположение.

Класс кинематической пары - число связей, наложенных на относительное движение звеньев.

Поступательная пара - одноподвижная пара, допускающая прямоленейно-поступательное движение одного звена относительно другого.

Вращательная пара - одноподвижная пара, допускающая вращательное движение одного звена относительно другого.

Низшая пара - кинематическая пара, в которой требуемое относительное движение звеньев может быть получено постоянным соприкасанием ее элементов по поверхности.

Высшая пара - кинематическая пара, в которой требуемое относительное движение звеньев может быть получено только соприкасанием ее элементов по линиям и в точках.

Плоский механизм - механизм, подвижные звенья которого совершают плоское движение, параллельное одной и той же неподвижной плоскости.

Рычажный механизм - механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары.

Шарнирный механизм-механизм, звенья которого образуют только вращательные пары.

Кривошип - вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси.

Коромысло - вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать только не полный оборот вокруг неподвижной оси.

Шатун - звено рычажного механизма, образующие кинематические пары только с подвижными звеньями.

Ползун - звено рычажного механизма, образующие поступательную пару со стойкой.

Кулиса - звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующие с другим подвижным звеном поступательную пару.

Кинематический анализ механизма - определение движение звеньев механизма по заданному движению начальных звеньев.

Кинематическая схема механизма - структурная схема механизма с указанием размеров звеньев, необходимых для кинематического анализа механизма.

Крайнее положение звена - положение звена, из которого оно может двигаться только в одном направление.

Крайнее положение механизма - положение механизма, при котором хотя бы одно звено занимает крайнее положение.

Масштабный коэффициент - отношение численного значения физической величины в свойственных ей единицах к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину (на схеме, графике и т.д.).

2. Кинематическая пара

Кинематической парой (сокращено - парой) называют подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев. Ограничение, наложенное на движение твердого тела, называют условием связи.

Таким образом, кинематическая пара накладывает условие связи на относительное движение двух соединяемых звеньев. Очевидно, что наибольшие число условий связи, наложенное кинематической парой, равно пяти (5).

Различное число условий связи, накладываемое на относительное движение звеньев кинематическими парами, позволяет разделить последние на пять классов, так что пара k-го класса накладывает k условий связи, где k из {1,2,3,4,5}. Отсюда следует, что кинематическая пара k-го класса допускает в относительном движении звеньев 6k степеней подвижности.

Следует заметить, что в механизмах применяются кинематические пары только пятого, четвертого и третьего классов. Кинематические пары первого, второго классов не нашли применения в существующих механизмах. шарнирный рычажный механизм кинематический

Высшие пары - это пары, в которых при соединении двух звеньев, контакт осуществляется на кривых и точках.

Низшие пары - это пары, в которых при соединении двух звеньев, контакт осуществляется по поверхностям.

Данный механизм состоит из 6 звеньев рисунок (2).

А) 1- Кривошип, подвижное звено, совершает вращательное движение;

Б) 2,4-шатуны, подвижные звенья, совершают сложные движения;

В) 3,5- ползуны, подвижные звенья, совершают поступательное движение;

Г) 6- стойка, неподвижное звено;

Количество подвижных звеньев=5.

Определение степени подвижности механизма.

В рассматриваемом механизме семь (7) кинематических пар, из которых пять (5) вращательных и две (2) поступательные.

Степень подвижности механизмов определяется по формуле:

W=3(n-1)-2P5-P4;

n - Число звеньев;

P5 - количество кинематических пар 5 класса;

P4 - количество кинематических пар 4 класса;

n=6; P5=7;

w=3(6-1)-2*7=1; w=1;

Группа ассуры и группы начального звена.

Разделим механизм на группы асура. Для этого выделим группы начального звена. Так как степень подвижности механизма w=1, то и группы начального звена должно быть w=1. В группу входит стойка (6) и подвижное звено (1).

Простейшие группы звеньев, присоединение к которым к другим звеньям механизма не изменяет числа его степеней свободы, называют группами асуры. Поскольку единственное неподвижное звено вошло в группу начальных звеньев, то группы ассуры содержит только подвижные звенья.

Степень подвижности группы асуры w=0 и может быть определена как число степеней свободы группы относительно неподвижного звена. Группы ассуры классифицируются по числу кинематических пар, которыми они присоединяются к основному механизму. Это число определяет порядок группы. Кроме того группа ассуры имеет класс определяемый числом кинематических пар, образующих наиболее сложный замкнутый контур.

3. Кинематический расчёт механизма

Кинематический анализ механизма проводят без учёта сил, вызывающих его движение, аналитическим или графическим методом. При этом решают в три задачи:

1. Определение перемещение звеньев и траекторий заданных точек;

2. Определение скоростей точек звеньев и угловых скоростей звеньев;

3. Определение точек звеньев угловых скоростей звеньев;

Аналитический метод позволяет установить в виде математического уравнения зависимость кинематических параметров механизма от размеров звеньев. Для многих он характеризуется сложностью расчетных зависимостей и трудоёмкостью вычислений. С развитие вычислительных машин значение этого метода выросло. Вместе с тем, аналитические методы не отличаются наглядностью, что затрудняет проверку получаемых результатов в самом процессе вычислений.

Графический метод, более простой, основан на геометрическом построение планов положений механизмов. Он позволяет наглядно представить движение его звеньев. При этом на чертеже отображаются действительная форма этих траекторий, действительные значения углов, составляемые звеньями, следовательно, и действительная конфигурация механизмов в соответствующие мгновение времени. Всё это даёт возможность наглядного суждения о движение звеньев механизма и их отдельных точек.

При графических способах решения задач теории механизмов и машин различные параметры движения и схемы механизмов изображаются на чертежах условно, при помощи масштабов. Графически может быть отображена любая величина (длинна, скорость, ускорение, сила и т.д.).

План положений.

Построение планов положений.

Масштабный коэффициент длин - это отношение истинной длинны кривошипа ОА к длине отрезка LOA в мм, изображающего его на чертеже.

Приняв графическое значение длинны кривошипа равной=16 мм, найдём значение Кl:

Кl= = =;

Графическое значение линейных размеров находится как отношение истинных значений к значению масштабного коэффициента длин :

===80 мм;

===80 мм;

Построение 6-ти планов положений механизма из одной общей точки вращения кривошипа 0 начинают с того, что разбивают траекторию движения конца кривошипа (окружность) на равные части, отстоящих друг от друга на 60®.

Полученные мгновенные положения кривошипа нумеруют от 1 до 6 в направлении вращения кривошипа. Удобно при этом за первое положение кривошипа принять такое, которое соответствует одному из мерных положений механизма. Затем методом засечек находят положения всех звеньев механизма для каждого из положений кривошипа.

Так как при выполнении расчётов приходится иметь дело с механизмами 1 класса по ассуру, то построение схемы механизма и нахождение положений его звеньев сводится к последовательному нахождению положений звеньев двухповодковых групп, входящих в заданный механизм, начиная от группы начального звена. Иначе говоря, используя метод засечек, можно последовательно найти положения всех звеньев механизма для любого заданного положения начального звена.

План скоростей.

Планом скоростей механизма называют чертёж, на котором изображенные в виде направленных отрезков векторы, которые в масштабе определяют модуль и направление скоростей разных точек звеньев для данного положения механизма. План скоростей механизма является совокупностью планов скоростей отдельных звеньев, которые построены из одного полюса, общего для всех звеньев. План скоростей строится при использование масштабного коэффициента. План скоростей для начального положения показан на рисунке 4.

1) Угловая скорость вращения кривошипа определяется по формуле

,

2) Линейная скорость кривошипа равна

,

3) Масштабный коэффициент скорости определяется как отношение истинного значения скорости точки А кривошипа к длине отрезка в мм, изображающего эту скорость на чертеже. Приняв масштабный коэффициент скорости равным 0,15 (найдем графическое значение скорости

,

Размещено на Allbest.ru