Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С. П. КОРОЛЕВА (национальный исследовательский университет)

Кафедра ОКМ

Пояснительная записка к курсовому проекту по ТММ

Выполнил студент:

Сабанин Д.А.

Руководитель проекта:

Косенок Б.Б.

САМАРА 2015



РЕФЕРАТ

Курсовой проект.

Расчетно-пояснительная записка: 23 стр., 4 источника.

Графическая документация: 3 листа А1.

КОМПРЕССОР, КИНЕМАТИКА, ПЛАН СКОРОСТЕЙ, ПЛАН УСКОРЕНИЙ, АНАЛИЗ, РЕДУКТОР, ЗАЦЕПЛЕНИЕ, КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ

В курсовом проекте выполнен структурный и кинематический анализы механизма компрессора.

По заданной схеме и параметрам проведён подбор чисел зубьев колёс редуктора, расчёт геометрических параметров зацепления простой ступени редуктора и его качественных показателей.

Рассчитан кулачковый механизм.



СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• ПЕРЕЧЕЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
• 1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА
• 1.1 Схема механизма и исходные данные
• 1.2 Структурный анализ механизма
• 1.3 Планы скоростей
• 1.4 Планы ускорений
• 1.5 Кинематические диаграммы
• 1.6 Сравнительный анализ результатов
• 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
• 2.1 Схема редуктора и исходные данные
• 2.2 Определение передаточных отношений
• 2.3 Расчет простой передачи
• 2.3.1 Подбор чисел зубьев колес
• 2.3.2 Расчет геометрии зацепления
• 2.3.3 Определение качественных показателей зацепления
• 2.3.4 Длина общей нормали
• 2.4.1 Подбор чисел зубьев колес

2.4.2 Проверка передаточного отношения, условия соосности, соседства и сборки

• 2.5 Линейные и угловые скорости передачи
• 3. СИНТЕЗ КУЛАЧКОВОГО МЕХАНИЗМА
• 3.1 Исходные данные
• 3.2 Аналитическое описание закона движения ведомого звена (аналитическое интегрирование) и расчет
• 3.3 Выбор масштабов для построения графиков
• 3.4 Определение основных размеров кулачкового механизма
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ 1
• ВВЕДЕНИЕ
• Одноцилиндровый поршневой компрессор предназначен для сжатия воздуха и приводится в движение электродвигателем. Воздух поступает в цилиндр из атмосферы через фильтр, установленный во всасывающей полости клапанной коробки, и после сжатия нагнетается в специальный резервуар. Для отвода тепла, выделяемого при сжатии, служит водяная рубашка. Изменение давления в цилиндре по пути поршня показано на индикаторной диаграмме.
• Основной механизм компрессора - кривошипно-ползунный. Он состоит из коленчатого вала ОА, шатуна и поршня В.
• Для обеспечения необходимой равномерности движения на коленчатом валу машины закреплен маховик (в курсовой работе не рассматривается). Противовесы на коленчатом валу уравновешивают механизм, уменьшая силы в подшипниках. Смазка механизма циркуляционная, под давлением от массляного насоса, помещённого в картере и приводимого в движение коленчатым валом при помощи зубчатой передачи.
• Плунжерный масляный насос - кулачкового типа.
• Обороты электродвигателя уменьшаются до оборотов коленчатого вала с помощью двухступенчатого планетарного редуктора.


Перечень условных обозначений

- частота вращения входного звена, об/мин;

- длина звена, м;

- угловая скорость звена, рад/с;

- угловое ускорение звена рад²/с;

- линейная скорость точки, м/с;

- линейная ускорение точки, м²/с;

- масштабный коэффициент схемы механизма, м/мм;

- масштабный коэффициент плана скоростей,;

- масштабный коэффициент плана ускорений, ;

- масштабный коэффициент времени, с/мм;

- масштабный коэффициент угла поворота, рад/мм;

- масштабный коэффициент схемы сил, Н/мм;

- передаточное отношение;

- межосевое расстояние, м;

- число зубьев колеса (шестерни);

- угол зацепления, град.;

- угол профиля зубьев колеса (шестерни),град.;

- диаметр делительной окружности колеса, м;

- диаметр вершин зуба, м;

- диаметр основной окружности колеса, м;

- диаметр начальной окружности колеса, м;

- диаметр впадин колеса, м;

- масштабный коэффициент кинематической схемы редуктора, м/мм;

- масштабный коэффициент картины линейных скоростей,;

- масштабный коэффициент картины угловых скоростей, с^-1/мм;

- коэффициент смещения исходного контура;

- толщина зуба по делительной окружности колеса, м;

- толщина зуба по окружности вершин зуба, м;

- толщина зуба по основной окружности колеса, м;

- толщина зуба по начальной окружности колеса, м;

- модуль зацепления;

- высота зуба, м;

- коэффициент перекрытия;

- КПД редуктора.



1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА

1.1 Схема механизма и исходные данные

Рисунок 1- Задание №1

Для механизма компрессора даны:

H = 360 мм - ход поршня;

V_ср = 4,8 м/с - средняя скорость поршня;

- положение центра масс;

л = 0,25 - отношение длинны кривошипа к длине шатуна.

Первоочередной задачей проектирования кривошипно-ползунного механизма является его синтез, т. е. определение размеров звеньев по некоторым первоначально заданным параметрам:

Масштаб длины

Длина звена AB на чертеже:

1.2 Структурный анализ механизма

Степень подвижности механизма определяем по формуле Чебышева для плоских механизмов:

W = 3•n - 2•p₅ - p₄, где

n = 3 - число подвижных звеньев механизма;

p₅ = 4 - число низших кинематических пар;

p₄ = 0 - число высших кинематических пар.

Тогда:

Формула строения механизма имеет вид:

По классификации Ассура - Артоболевского данный механизм является механизмом 2-го класса. Разложение механизма на группы Ассура и входное звено показано на рис.1

Рисунок 2 - Кинематическая схема механизма



1.3 Планы скоростей

Кинематическое исследование механизма начинаем с механизма 1-го класса. Для входного звена определяем угловую скорость и линейную скорость точки A:

поршневой компрессор зацепление кулачковый

Вектор скорости перпендикулярен звену OA и направлен в сторону вращения входного звена.

Масштаб плана скоростей

Скорость точки B определяют из векторного уравнения:

Скорость центра масс звена 2 и находим по теореме подобия.

( Большими буквами обозначаются реальные длины отрезков, малыми длины на чертеже)

Значения линейных и угловых скоростей точек и звеньев определяем через отрезки плана скоростей:

Вычисления:

;

;

; ;

; .

1.4 Планы ускорений

Определяем ускорение точки A. Так как , то

Вектор нормального ускорения звена направлен вдоль звена OA от точки A к точке O ( к центру относительного вращения звена ).

Масштаб плана ускорений ;

Ускорение точки B:

;

Величины нормальных ускорений:

Вычисления:

Ускорения центра масс звена 2 находим по теореме подобия.

Значения полных, относительных и угловых ускорений точек и звеньев определяем через отрезки плана ускорений

Направления угловых ускорений определяем тем же методом, что и угловые скорости (через вектор касательного ускорения относительного движения точек B и D).

Вычисления:

1.5 Кинематические диаграммы

По найденным на планах механизма положениям ведомого звена вычерчиваем график перемещения ползуна, начиная от крайнего положения. Так как по условию щ₁ = const, то ось абсцисс является не только осью углов ц поворота кривошипа, но и осью времени t.

Масштаб по углу поворота входного звена

, где

- отрезок в мм на диаграммах, соответствующий полному углу поворота кривошипа.

Дифференцируя график перемещения, получим график изменения скорости ведомого звена.

, где

м_S - масштаб перемещений

м_t - масштаб времени

H_V - полюсное расстояние

Аналогичным способом получим кривую ускорения, дифференцируя график скорости

1.6 Сравнительный анализ результатов



2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

2.1 Схема редуктора и исходные данные

Рисунок 3 - Задание №2

Для механического редуктора дано:

В задании дана отдельная планетарная передача и отдельная простая передача

Рекомендуемое передаточное отношение для планетарной ступени

;



2.2 Определение передаточных отношений

Передаточное отношение редуктора равно

2.3 Расчет простой передачи

2.3.1 Подбор чисел зубьев колес

Числа зубьев простой передачи определяем из 3-х уравнений:

1. межцентрового расстояния:

2. передаточного отношения:

3. условия сборки:

Принимаем ,тогда решая систему уравнений получаем следующее:

Принимаем: z₂ = 21;



Принимаем: z₁ = 14;

Принимаем: z₃ = 56.

2.3.2 Расчет геометрии зацепления

подреза нет;

2.3.3 Определение качественных показателей зацепления

2.3.4 Длина общей нормали

Принимаем z_n1 = 2;

Принимаем z_n5 = 3;

2.4 Расчет планетарной передачи

2.4.1 Подбор чисел зубьев колес

Числа зубьев колес определяем по формуле

Принимаем

где а_n - число сателлитов.

Колеса планетарной ступени стандартные, поэтому d_wi = d_i

2.4.2 Проверка передаточного отношения, условия соосности, соседства и сборки

Условие соосности:

условие соосности выполняется.

Условие соседства

, где



- межосевое расстояние

- радиус делительной окружности

Получаем:

условие соседства выполняется.

Условие сборки:

- целое число ,т.е. условие сборки выполняется.

2.5 Линейные и угловые скорости передачи

Для построения картины линейных и угловых скоростей используем следующий расчет.

Скорость в полюсе зацепления колёс 1 и 2

- угловая скорость колеса 1.

получаем



Масштаб линейных скоростей

Масштаб угловых скоростей , где

- масштаб построения схемы редуктора.

Кинематическую схему строят в масштабе откладывая и диаметры начальных окружностей колёс.

2.6 Сравнительный анализ результатов и КПД редуктора

Сравниваем передаточные отношения и

погрешность графического определения :

Определяем КПД редуктора :

КПД всего редуктора: .



3. СИНТЕЗ КУЛАЧКОВОГО МЕХАНИЗМА

3.1 Исходные данные

Рисунок 4 - Задание №3

Закон движения толкателя

Фазовые углы, соответствующие фазам удаления, высоты и возвращения

Ход толкателя

3.2 Аналитическое описание закона движения ведомого звена (аналитическое интегрирование) и расчет

Ускорение ведомого звена:



Функция является периодической. Рассмотрим интервал (0..).

Последовательно интегрируя получаем:

;

при

Аналогично получаем функции и для фазы возвращения.

Определим максимальное значение аналогов ускорений на фазах удаления и возвращения:

3.3 Выбор масштабов для построения графиков

, где

- результат расчетов,

- отрезок на чертеже.

, где

- результат расчетов,

- отрезок на чертеже.

Принимаем:

, где

- отрезок на чертеже, пропорциональный углу .

Отрезок делим на части пропорциональные углам ,,.

3.4 Определение основных размеров кулачкового механизма

Для определения , строим диаграмму при

Размер определяем путем непосредственного измерения соответствующих отрезков на диаграмме



Расстояние от центра кулачка до направляющих ведомого звена определяется по формуле.

,

Длина направляющих

Радиус тарелки



Заключение

В работе выполнено исследование кинематики для компрессора.

Графоаналитическим способом определены скорости, ускорения точек и звеньев.

Высокая точность графических построений с помощью графического редактора «КОМПАС» позволила провести тщательное сравнение графоаналитического способа исследования с аналитическим.

В работе выполнено исследование кинематики зубчатой передачи. В ходе расчетов найдено:

Число зубьев простой передачи:

Числа зубьев планетарной ступени редуктора:

Передаточное отношение редуктора:

КПД редуктора:

Спроектирован кулачковый механизм.

Список использованных источников

Ястребов В.М., Кричевер М.Ф., Савинов А.П. ТММ в авиастроении: Учебное пособие. Самара: СГАУ, 1993.- 78с.

Коробова Н.П., Журавлев В.И. Синтез плоских кулачковых механизмов: Учебное пособие. - М.: ИЗд-во МАИ, 1992. - 40 с.: ил.

СТП СГАУ 6.1.4-97. Общие требования к оформлению учебных текстовых документов: Методические указания. - Самара: СГАУ, 1997. - 19 с.

ГОСТ 2.109-73 УСКД. Основные требования к чертежам. М.: Издательство стандартов, 1974, - 44 с.



ПРИЛОЖЕНИЕ №1

По углу удаления

№ точки	Угол удаления рад	Перемещение м	Аналог скорости м	Максимальный аналог ускорения , м
0	0	0	0	0,16200
1	0,10908	0,00095	0,01722	0,14967
2	0,21817	0,00366	0,03182	0,11455
3	0,32725	0,00772	0,04157	0,06200
4	0,43633	0,01250	0,04500	0
5	0,54541	0,01728	0,04157	-0,06200
6	0,65450	0,02134	0,03182	-0,11455
7	0,76358	0,02405	0,01722	-0,14967
8	0,87266	0,02500	0	-0,16200

Максимальное значение аналога ускорения 0,16200 м.

По углу возвращения

№ точки	Угол удаления рад	Перемещение м	Аналог скорости м	Максимальный аналог ускорения , м
9	0	0	0	0,45000
10	0,06545	0,00095	0,02870	0,41575
11	0,13090	0,00366	0,05303	0,31820
12	0,19635	0,00772	0,06929	0,17221
13	0,26180	0,01250	0,07500	0
14	0,32725	0,01728	0,06929	-0,17221
15	0,39270	0,02134	0,05303	-0,31820
16	0,45815	0,02405	0,02870	-0,41575
17	0,52360	0,02500	0	-0,45000

Максимальное значение аналога ускорения 0,45000 м.

Размещено на Allbest.ru

...