Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КОСТРОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теории машин и механизмов

Курсовая работа

«Проектирование и исследование механизмов качающегося конвейера»

Выполнил: Круглов Р.А.

Проверил: Букина С.В.

Кострома, 20016 г.



1. Исходные данные

Таблица 1.

Ход ползуна Н, м	Координаты точки С, м	Угол размаха коромысла , град	Отношение длин звеньев	Массы звеньев, кг	Частота вращения входного звена n1, об/мин
	a	b		LBC/LCD	LDE/LCD	m1	m2	m3	m4	m5
0,245	0,36	0,15	55	0,85	3	4	6,5	16	18	40	80

Сила полезного сопротивления	Коэффициент неравномерности вращения кривошипа ОА
Fпс, Н
H	1/25
800



2. Определение натуральных величин звеньев механизмов

L_CD=0,5*H/sin(/2) = 0,266 м,

L_BC=L_CD*0,85 = 0,226 м,

L_DE=L_CD*3 = 0,798 м,

В масштабе

_l = L_CD/CD = 0,266/66,5 = 0,004 м/мм,

чертим начальное и конечное положение механизма. Для определения натуральной величины звеньев 1 и 2, из точки B0 проводим оси координат x и y (x проходит через отрезок B0B* ), откладываем угол B*ОВ0 по оси х и проводим прямую(1).

Отрезок B0B* делим на четыре части, откладывая одну часть от точки B*, и проводим прямую параллельную оси у до пересечения с прямой (1).

Из полученной точки О* радиусом О*В0 проводим окружность. Точка пересечения окружности с отрезком ОВ0 и есть точка А0.

Измеряем длины звеньев 1 и 2, умножаем их на масштаб и получаем:

LAB = 94*0,004 = 0,376 м,

LOA = 21*0,005 = 0,084 м,

L_BS2=0,5L_AB= 0,376/2= 0,188 м ,

L_CS3=0,5L_CD= 0,266/2= 0,133 м ,

L_DS4=0,5L_DE = 0,798/2= 0,399 м_.



3. Построение положений механизма

Для выполнения построения планов механизма выбираем масштабный коэффициент длин, определяемый по формуле:

M_L=L_CD/CD=0,266/66,5= 0,004 м/мм

где L_CD - действительная длина звена CD, м; CD - изображающий ее отрезок на чертеже, мм.

В левой верхней части листа строим 12 положений механизма, с шагом через 30 ^о.

За первое начальное положение принимаем такое положение, при котором звенья 1 и 2 образуют одну прямую ОВ₀ по длине равную ОВ₀=ОА₀+А₀ В₀.

Затем определяем положение точки А₀ на отрезке ОВ₀.

AB = L_AB *M_L=0,376 /0,004 = 94мм,

OA = L_OA * M_L= 0,084 /0,005 =21 мм.



4. Построение диаграмм перемещений, скоростей и ускорений

Диаграммы строим по правилу хорд, заранее выбирая масштабы времени, перемещения, скоростей и ускорений:

Период полного оборота кривошипа рассчитывается по следующей формуле:

T=60/n₁=60/80=0,75c

Выбираем масштаб времени:

_t=T/L_0-12=0,75/150=0,005 c/мм

Выбираем масштаб перемещений:

_H =H_max/hs_max=0,245/49=0,005 м/мм

Выбираем масштаб скоростей:

_v= _H/t*op=0,005/(0.005*20)=0,05(м/с)/мм

Выбираем масштаб ускорений:

_a= _{v/ (t*}op₁₎ =0,05/(0,005*20)=0,5(м/с²)/мм



5. Построение планов скоростей и определение действительных значений скоростей точек

Найдем угловую скорость звена 1:

Определяем линейную скорость точки А:

По условию , следовательно линейная скорость точки А при всех положениях механизма будет одинаковой.

5.1 Построение плана скоростей для нулевого положения механизма

При нулевом положении механизма будет присутствовать только скорость точки А, а остальные скорости точек будут равны 0.

Назначаем масштабный коэффициент плана скоростей по формуле:

На листе чертежа произвольно выбираем полюс скоростей P(о,с,е), и из полюса проводим отрезок длиной 70 мм перпендикулярно звену ОА, который является графическим аналогом скорости точки А. В конце вектора скорости обозначаем точку а. Определяем скорости точки В. Для определения скоростей точки В составляем систему уравнений:



Решая систему уравнений получим:

V_BC=V_CD=0

где, V_A-известно по направлению и значению; V_BA-неизвестно по значению, но известно по направлению; V_C= 0; V_B = 0.

На плане скоростей из конца вектора V_A проводим прямую перпендикулярно звену AB.

Вектор ab- графический аналог скорости V_BA.

Находим действительные значения V_BA и V_B:

Определяем скорости точки E. Для определения скоростей точки E, составляем уравнение:

V_D= 0, V_ED = 0. V_E=0.

Определяем угловую скорость ₂ звена 2 механизма для данного положения.

Звено 1. По условию ₁ =const, следовательно у звена 1 угловая скорость во всех положениях будет постоянной:

Звено 2. Угловая скорость звена 2 определяется по формуле:

Угловые скорости звеньев 3, 4 равны 0, т. к. скорости равны 0.

Аналогично строятся планы скоростей и определяются скорости звеньев и точек для остальных положений механизма.

5.2 Построение плана скоростей для восьмого положения механизма

Назначаем масштабный коэффициент плана скоростей по формуле:

На листе чертежа произвольно выбираем полюс скоростей P(о,с,е), и из полюса проводим отрезок длиной 70 мм перпендикулярно звену ОА, который является графическим аналогом скорости точки А.

В конце вектора скорости обозначаем точку а.

Определяем скорости точки В. Для определения скоростей точки В составляем систему уравнений:



где, V_A-известно по направлению и значению; V_BA-неизвестно по значению, по направлению; V_C= 0.

На плане скоростей из конца вектора V_A проводим прямую перпендикулярно звену AB. Затем из полюса проводим прямую перпендикулярно звену ВС. На пересечении этих двух прямых ставим точку b. Находим натуральную величину скоростей звеньев АВ и ВС:

V_AB=ab*_v=44*0,01=0,44м/с

V_B=V_BC=bc*_v=48*0,01=0,48м/с

Определяем скорости точки E. Для определения скоростей точки E, найдем положение точки d:

рb/рd=L_BC/L_CD

рd=(рb* L_CD)/ L_BC=(48*0,266)/0,226=56,5мм

На плане скоростей откладываем отрезок рd.

Вектор рd- графический аналог скорости V_CD

V_СD = рd*_v= 56,5*0,01= 0,565м/c

составляем уравнение:

где, V_D -неизвестно по направлению и значению; V_DE-неизвестно по значению и направлению;

На плане скоростей из точки d проводим прямую, перпендикулярно звену DE, затем из полюса проводим прямую параллельно х-х. На пересечении этих прямых ставим точку е. de - графический аналог скорости звена DE, pe - графический аналог скорости точки Е

Определяем действительное значение скоростей звена DE и точки Е:

V_DE = de*_v= 14*0,01= 0,14 м/c

V_E= pe*_v= 53*0,01= 0,53 м/c

Определяем угловую скорость ₂ звена 2 механизма для данного положения.

Звено 1. По условию ₁ =const, следовательно у звена 1 угловая скорость во всех положениях будет постоянной:

Звено 2. Угловая скорость звена 2 определяется по формуле:

Угловая скорость звена 3:

Угловая скорость звена 4:

векторный скорость инерция звено конвейер



6. Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев в нулевом положении

6.1 Определяем ускорения точек

Точка А. Полное ускорение точка А можно записать в виде уравнения:

,

Где aO=0 и

Для построения плана ускорений принимаем масштабный коэффициент

Выбираем полюс ускорений и проводим из полюса прямую параллельно звену ОА, ставим точку а. Вектор Р_аа будет графическим аналогом нормального ускорения точки А.

Точка В. Полное ускорение точки В можно записать в виде системы уравнений:



Находим нормальное ускорение точки В относительно точки А

Проводим прямую из точки а параллельно звену АВ и откладываем нормальное ускорение точки В относительно А. Ставим точку n₂.

Находим нормальное ускорение точки В относительно точки С

,

т.к. ₃=0; а_С=0.

Из точки n₂ проводим прямую перпендикулярно звену АВ. Затем из полюса Р_а проводим прямую перпендикулярно звену СВ. На пересечении этих прямых ставим точку b.

Отрезок n₂b будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки В относительно точки А. Соединяем точки a и b, отрезок ab будет графическим аналогом полного ускорения точки В.

aAB= n2 b*v= 48*0,1= 4,8 м/c2

aBC= pb*v= 85*0,1= 8,5 м/c2

aAB= ab*v=50 *0,1= 5 м/c2

Точка E.

pb/pd=L_BC/L_CD

pd=(pb* L_CD)/ L_BC=(85*0,266)/0,226=100мм



На плане ускорений откладываем отрезок pd.

а_D = pd*_v= 100*0,1= 10м/c²

Полное ускорение точки E можно записать в виде уравнений:

Проведем прямую из точки d перпендикулярно звену ЕD. Из полюса ускорений проводим прямую параллельно направлению движения ползуна (х-х). На пересечении этих прямых ставим точку е₄₅ .

aЕ = pе*v= 94*0,1= 9,4 м/c2

аDE = de*v= 46*0,1= 4,6 м/c2

6.2 Определение ускорения точек центров масс звеньев

Проводим прямую из полюса P_a через середину отрезка ab, ставим точку s₂. Отрезок P_as₂ будет графическим аналогом ускорения точки S₂.

На середине отрезка P_ab ставим точку S₃, отрезок P_as₃ будет графическим аналогом ускорения точки S₃, Проводим прямую из полюса P_a через середину отрезка ed , на пересечении ставим точку S₄.

Отрезок P_aS₄ будет графическим аналогом ускорения точки S_4.



aS2 = pS2 *v= 69*0,1= 6,9 м/c2

aS3 = pS3 *v= 42,5*0,1= 4,25 м/c2

aS4 = pS4 *v= 95*0,1= 9,5 м/c2

Определяем угловые ускорения звеньев механизма.



7. Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев в восьмом положении

7.1 Определения ускорения точек

Точка А. Полное ускорение точка А можно записать в виде уравнения:

, где

a_O=0 и

Для построения плана ускорений принимаем масштабный коэффициент

Выбираем полюс ускорений и проводим из полюса прямую параллельно звену ОА, ставим точку а. Вектор Р_аа будет графическим аналогом нормального ускорения точки А.



Точка В. Полное ускорение точки В можно записать в виде системы уравнений:

Находим нормальное ускорение точки В относительно точки А

Проводим прямую из точки а параллельно звену АВ и откладываем нормальное ускорение точки В относительно А. Ставим точку n₁

Находим нормальное ускорение точки В относительно точки С

Проводим прямую из полюса ускорений параллельно звену ВС и откладываем нормальное ускорение точки В относительно С. Ставим точку n_2. Из точки n₁ проводим прямую перпендикулярно звену АВ, а из точки n₂ проводим прямую перпендикулярно звену ВС. На пересечении этих прямых ставим точку b.

Отрезок n₁b будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки В относительно точки А, а отрезок n₂b будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки В относительно точки С.

Соединяем точки a и b, отрезок ab будет графическим аналогом ускорения точки В относительно А. Соединяем полюс ускорений р точкой b, отрезок P_ab будет графическим аналогом полного ускорения точки В.



a_AB= n₁ b*_а= 51*0,1= 5,1 м/c²

a_BC= n₂b*_а= 41*0,1= 4,1 м/c²

a_B= p_a b*_a= 42,5*0,1= 4,25 м/c²

a_AB= ab*_a=52 *0,1= 5,2 м/c²

Точка E:

pd=(pb* L_CD)/ L_BC=(42,5*0,3)/0,226=50мм

На плане ускорений откладываем отрезок pd.

а_D = pd*_a= 50*0,1= 5 м/c²

Полное ускорение точки E можно записать в виде уравнения:

Найдем нормальное ускорение точки E относительно точки D

Проведем прямую из точки d параллельно звену ED и откладываем нормальное ускорение точки E относительно D. Ставим точку n₃. Из точки n₃ проводим прямую перпендикулярно звену ED, а из полюса ускорений проводим прямую параллельно направлению движения ползуна (x-x).

На пересечении этих прямых ставим точку e₄₅.



a_DE= n₃ e*_a= 3*0,1= 0,3 м/c²

a_DE= de*_a= 3*0,1= 0,3 м/c²

a_E= pe*_a= 51*0,1= 5,1 м/c²

7.2 Определение ускорения точек центров масс звеньев

Проводим прямую из полюса P_a через середину отрезка ab, ставим точку s₂. Отрезок P_as₂ будет графическим аналогом ускорения точки S₂. На середине отрезка P_ab ставим точку S₃, отрезок P_as₃ будет графическим аналогом ускорения точки S₃, Проводим прямую из полюса P_a через середину отрезка de , на пересечении ставим точку S₄. Отрезок P_aS₄ будет графическим аналогом ускорения точки S₄.

a_S2 = pS₂ *_v= 42*0,1= 4,2 м/c²

a_S3 = pS₃ *_v= 21*0,1= 2,1 м/c²

a_S4 = pS₄ *_v= 50,5*0,1= 5,05 м/c²

Определяем угловые ускорения звеньев механизма.



8. Cиловой расчёт

Определяем вес, приложенный в центр масс звеньев:

8.1 Динамический анализ рычажного механизма

При динамическом анализе определяются реакции в кинематических парах механизма.

8.2 Определение сил инерции и моментов сил инерции звеньев

Силы инерции звеньев определяются по формуле:

где - масса звена, - ускорение центра массы звена

Сила инерции 1 звена

Сила инерции 2 звена

Сила инерции 3 звена

Сила инерции 4 звена

Сила инерции 5 звена

Моменты инерции масс 2, 3 и 4 звеньев определяем по формуле:

J_Si= 0,1*m_i*L²_i

J_S2=0,1*6,5*0,376²= 0,092 кг*м²,

J_S1= 0,25 J_S2=0,023 кг*м²,

J_S3= 0,1*16*0,266²=0,112кг*м²,

J_S4= 0,1*18*0,798²=1,15 кг*м².

Моменты сил инерции звеньев определяются по формуле:

где J_Si - момент инерции звена, _i - угловое ускорение звена.

Момент сил инерции 1 звена

Момент сил инерции 2 звена

Момент сил инерции 3 звена

Момент сил инерции 4 звена

На звене 1 момент сил инерции равен 0, так как угловое ускорение равно 0.

8.3 Построение планов сил. Определение реакции в кинематических парах механизма

8.3.1 Первая группа Ассура

Изображаем на листе структурную группу 4-5 в заданном положении для расчета. Прикладываем к звеньям все действующие внешние силы, моменты и реакции опор. Составляем уравнение суммы моментов всех сил относительно точки Е:

На первой группе Ассура измеряем углы и плечи сил:

Находим реакцию

находим следующие реакции

Строим план сил с учетом масштабного коэффициента.



Составляем векторное уравнение для сил первой группы Ассура:

8.3.2 Вторая группа Ассура

Изображаем на листе структурную группу 2-3 в заданном положении для расчета. Прикладываем к звеньям все действующие внешние силы, моменты и реакции опор. Силу R₃₄ по третьему закону Ньютона направляем наоборот. Составляем уравнение суммы моментов всех сил относительно точки В:

Звено 2:

Находим реакцию

Звено 3:

Находим реакцию

Составляем уравнение относительно оси х:

Составляем уравнение относительно оси у:

Составим систему уравнений

Решив систему уравнений получим



Составляем векторное уравнение для сил второй группы Ассура:

Строим план сил с учетом масштабного коэффициента

8.3.3 Структурная группа ведущее звено

Изображаем на листе структурную группу ведущее звено в заданном положении для расчета. Прикладываем к звеньям все действующие внешние силы и реакции опор, причем силу R₁₂ по третьему закону Ньютона направляем в противоположную сторону.

Составляем уравнение суммы моментов всех сил относительно точки О:

Находим уравновешивающую силу F_УР:

Составляем уравнение суммы всех сил относительно оси х:



Составляем уравнение суммы всех сил относительно оси y

Составим систему уравнений

Решив систему получим



Составляем векторное уравнение для сил входного звена:

Строим план сил с учетом масштабного коэффициента.

Размещено на Allbest.ru

...