Кинематический анализ плоских рычажных механизмов с гидро- и пневмоприводом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кинематический анализ плоских рычажных механизмов с гидро- и пневмоприводом

Рассмотрены варианты решения задач кинематического исследования плоских рычажных механизмов с гидро- и пневмоприводом методами, основанными на законах и принципах классической механики.

Создание и эксплуатация современных машин требует, прежде всего, знания общих принципов их проектирования и методов реализации этих принципов при решении конкретных технических задач. Факторы, определяющие объект проектирования, должны быть увязаны в единую адекватную этому объекту модель. Наглядность входящих в модели геометрических, силовых, кинематических факторов и методов их количественного определения, корректность получаемых решений позволят студентам, изучающим курсы «Теория механизмов и машин», а также «Механика», упростить освоение методологии курсового проектирования.

Цель кинематического анализа - изучить движение звеньев без учета сил, вызывающих это движение. В поставленной задаче рабочий орган выполняет основную технологическую функцию, связанное с ним выходное звено совершает возвратно-поступательное движение, обеспечиваемое рычажным механизмом, а входное звено (входная пара), в данном типе механизма - это гидро- или пневмоцилиндр, который совершает вращательно-поступательное движение (рис. 1).

Такие механизмы можно отнести к механизмам второго типа, кинематический анализ которых имеет свои особенности. В механизмах первого типа (с внешними входами) одно из смежных звеньев является стойкой, а в механизмах второго типа (с внутренними входами) оба звена подвижные.

Среди звеньев таких механизмов имеется, по крайней мере, два смежных звена, закон относительного движения которых считается известным. Пару, которую образуют между собой эти звенья, называют входной, или приводной, кинематической парой.

На рис. 1 показаны два механизма с разными видами групп Ассура.

Рис. 1. Механизмы с разными видами групп Ассура

Исходными данными для исследования (табл. 1, 2) механизма служат: длины звеньев и положение опор и направляющих в системе координат , время перемещения при рабочем ходе на заданный ход ползуна, минимальное расстояние между точками и

Таблица 1

Таблица 2

Механизмы (рис. 1, а, б) являются плоскими и не содержат высших пар IV класса, в их состав входят стойка и пять подвижных звеньев, образующих кинематические пары, представленные в табл. 3, 4.

Таблица 3

Таблица 4. Обозначение кинематических пар (рис. 1, б)

Здесь В означает вращательную пару, П - поступательную. Все пары одноподвижные, т.е. звенья, образующие пару, имеют одну степень свободы и могут совершать следующие движения: звено 1 - вращательное, 2 - сложное, 3 - вращательное, 4 - сложное, 5 - поступательное. Таким образом, число степеней свободы:

Кинематическое исследование механизма (рис. 1, а) начинаем с построения плана положения механизма (рис. 2). Для этого выбираем масштабный коэффициент плана положения механизма:

.

Определяем размеры механизма на чертеже в выбранном масштабе:

Рис. 2. Планы положения механизма (а), скоростей (б) и ускорений (в)

По полученным данным строим план положения механизма (рис. 2, а). Определяем скорость точки ведущего звена механизма:

;

.

Выбираем масштабный коэффициент для плана скоростей:

.

Записываем векторные системы уравнений для групп Ассура (рис. 3) и по этим системам, используя графоаналитический метод, строим план скоростей (рис. 2, б).

Рис. 3. Векторные системы уравнений для групп Ассура

Положение точек С и К на плане скоростей определяем по теореме подобия (см. рис. 3):

;

.

Из плана скоростей определяем скорости всех точек механизма (табл. 5, 6).

Таблица 5

Помножив числа в табл. 5 на масштабный коэффициент плана скоростей, получим данные, приведенные в табл. 6.

рычажный кинематический машина

Таблица 6

Определяем угловые скорости звеньев:

где - размеры, измеренные на плане положения механизма (рис. 2, а).

Определяем ускорение точки ведущего звена механизма:

Определяем значение ускорения Кориолиса для соответствующего положения механизма:

.

Выбираем масштабный коэффициент для плана ускорений:

Записываем векторные системы уравнений:

; .

Используя данные табл. 7, вычисляем значения нормальных ускорений:

Таблица 7. Действительные значения угловых скоростей

Вычисляем длину векторов, изображающих нормальные ускорения на чертеже:

Положение точек С и К на плане ускорений определяем по теореме подобия (см. рис. 3):

;

.

Строим план ускорений (рис. 2, в). В табл. 8-12 приведены данные, полученные из плана ускорения механизма.

Таблица 8. Отрезки, измеренные с планов ускорений

Таблица 9. Действительные значения ускорений

Таблица 10. Отрезки, измеренные с планов ускорений

Таблица 11. Действительные значения касательных ускорений

Определяем угловые ускорения звеньев:

Таблица 12. Действительные значения угловых ускорений

Аналогично проводим кинематическое исследование механизма, приведенного на рис. 1, б, структурные группы которого показаны на рис. 4.

Рис. 4. Структурные группы механизма

Для этого выбираем масштабный коэффициент плана положения механизма:

.

Определяем размеры механизма на чертеже в выбранном масштабе:

;

;

;

;

;

;

По полученным данным строим план положения механизма (рис. 5, а). Определяем скорость точки ведущего звена механизма:

;

.

Выбираем масштабный коэффициент для плана скоростей:

.

Записываем векторные системы уравнений для групп Ассура (рис. 4), строим план скоростей (рис. 5, б).

Рис. 5. Планы положения механизма (а), скоростей (б) и ускорений (в)

Измеряя отрезки, соответствующие скоростям всех точек механизма, на плане скоростей, определяем абсолютные, относительные и угловые скорости для всех точек и звеньев механизма (табл. 13, 14).

Таблица 13

Таблица 14

Определяем угловые скорости звеньев:

где - размеры, измеренные на плане положения механизма (рис. 5, а). Определяем ускорение точки ведущего звена механизма:

Вычисляем значение ускорения Кориолиса для соответствующего положения механизма:

Выбираем масштабный коэффициент для плана ускорений (рис. 5, в):

Записываем векторные системы уравнений:

; .

Вычисляем значения нормальных ускорений для первой системы уравнений:

Определяем длину векторов, изображающих нормальные ускорения на чертеже:

Для второй системы уравнений необходимо определить ускорение Кориолиса:

Положение точек С и К на плане ускорений определяем по теореме подобия (см. рис. 5, в):

;

;

Строим план ускорений (рис. 5, в). В табл. 15-18 приведены данные, полученные с плана ускорения механизма.

Таблица 15. Отрезки, измеренные с планов ускорений

Таблица 16. Действительные значения ускорений

Таблица 17. Отрезки, измеренные с планов ускорений

Таблица 18. Действительные значения ускорений

Определяем угловые ускорения звеньев:

Полученные результаты кинематического анализа служат основой для дальнейшего исследования механизма кинетостатическим методом.

Библиографический список

рычажный кинематический машина

1.Исследование плоских рычажных механизмов с гидро- и пневмоприводом: Методические указания к курсовой работе по теории механизмов и машин для студентов механических и машиностроительных специальностей / сост. Б.Т. Фурсов, В.А. Соболев, Е.В. Ганул. Липец: ЛГТУ, 2005. 30 с.

2.Шматкова А.В. Теория механизмов и машин: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. 169 с.

Размещено на Allbest.ru