Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма. Расчет тормозного устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Теоретическая и прикладная механика»

Контрольная работа № 1

по дисциплине «Детали машин»

Задача № 1

По заданным исходным данным требуется выполнить:

1. Структурный анализ механизма.

1.1. Начертить схему механизма в масштабе для заданного углом мгновенного положения входного (ведущего) звена. Построение следует начинать с точки О, откладывая угол от оси ОХ или ОY в сторону вращения ведущего звена механизма;

1.2. Определить количество звеньев и кинематических пар механизма, обозначить на схеме входное (ведущее) звено цифрой 1 и стойку (неподвижное звено) цифрой 0 (кинематические пары обозначают заглавными буквами);

1.3. Определить степень подвижности W механизма.

2. Кинематический анализ механизма в положении, заданном углом .

2.1. Построить планы скоростей для всех указанных на схеме механизма точек. При расчете принять = const.

2.2. Определить величины и направления угловых скоростей щ_i звеньев (где i = 1, 2, 3 - порядковый номер звена). Направления угловых скоростей указать на кинематической схеме механизма круговыми стрелками.

2.3 При определении скоростей и ускорений центров масс S_i звеньев принять, что центр массы звена расположен на середине его длины. Центр массы ползуна принять совпадающим с центром шарнира.

Исходные данные:

Рис. 1 - Кривошипно-ползунный механизм

1. Структурный анализ механизма

По исходным данным вычерчиваем схему механизма в произвольно выбранном (но удобном для построения) масштабе.

С учетом того, что действительная длина входного звена , примем длину отрезка, изображающего действительную величину звена АВ на чертеже равной, например, Тогда расчетный масштаб построения схемы механизма определится как:

Размеры (в мм) остальных звеньев для их вычерчивания на схеме механизма определяем соответственно:

Построение схемы механизма в масштабе (т.е. плана механизма) начинаем с выбора точки О - начала отсчета системы координат Х-Y.

2. Кинематический анализ механизма

Кинематическое исследование механизма ведем для каждой структурной группы в порядке их присоединения.

2.1. Определение линейных и угловых скоростей

Рассмотрим группу Ассура 2-3 и определим линейные скорости точек этой группы. Первой такой точкой является точка В, которая относительно точки А совершает вращательное движение. Вектор скорости точки В направлен в сторону вращения перпендикулярно звену АВ.

Скорость точки В:

где - длина звена АВ, м;

- угловая скорость начального звена АВ, с^-1.

Из произвольно выбранной точки (полюс плана скоростей: начало отсчета) отложим перпендикулярно звену АВ отрезок (например, , который на схеме изображает величину вектора скорости точки В (

Масштаб плана скоростей:

Вектор скорости точки В направлен по касательной к траектории ее движения в сторону направления вращения.

Следующая точка - точка С. На основании теоремы о сложении скоростей в сложном движении точки С ее скорость будет определяться векторами скорости точки В и скорости (относительного вращательного движения точки С вокруг точки В).

Величина скорости неизвестна, т.к. не задано значение угловой скорости звена 2 ; при этом известно, что вектор данной скорости направлен перпендикулярно радиусу относительного вращения (т.е. звену ВС).

Точка С движется возвратно-поступательно вдоль оси ОХ, поэтому полный вектор скорости точки С направлен параллельно оси ОХ.

Скорость точки С:

Из точки b плана скоростей проводим прямую перпендикулярно звену ВС, а из полюса - прямую, параллельно оси ОХ (т.е. параллельно направляющей). Их пересечение определяет положение точки с. Направление векторов скоростей осуществляется в соответствии с векторным уравнением для точки С.

Значение скоростей и определяем из плана скоростей измерением отрезков (bc) и , и умножаем эти значений на величину масштаба скорости :

Для определения направления угловой скорости условно переносим в точку С механизма вектор скорости , а точку В условно закрепим.

Тогда вектор будет вращать точку С относительно В по часовой стрелке.

кинематический скорость тормозной лента

Задача № 2

На рис. 2. представлена схема тормозного устройства, состоящего из тормозного барабана 1, тормозных колодок 2, тормозной ленты 3 и рычага 4.

Требуется рассчитать наибольшее тормозное усилие Р в тормозном устройстве и подобрать размеры поперечного сечения тормозной ленты (hxt , мм), а также количество заклепок на ней.

Величина допустимых напряжений среза заклепок= 140 МПа, напряжений смятия = 320 МПа, напряжений на разрыв ленты = 160 МПа.

Диаметр заклепки принять равным d = 8 мм, коэффициент трения тормозной колодки о барабан f= 0,30…0,35.

Рис. 2- Расчетная схема тормозного устройства

Исходные данные:

Тормозной момент -

Диаметр тормозного барабана -

Размеры рычага -

Размеры плеч -

Необходимую реакцию N тормозной колодки на барабан определяем по зависимости:

где Т - тормозной момент на барабане, ,

f - коэффициент трения тормозной колодки о барабан, принимаем f=0,32;

D- диаметр тормозного барабана, м.

Силу натяжения тормозной ленты S и реакцию R тяги рычажной системы определяем при рассмотрении расчетной схемы (рис. 2.2), составленной на основе расчетной схемы тормозного устройства (рис. 2.1).

Рис. 2.2 - Расчетная схема

Составим уравнение моментов относительно опоры А (рис. 2.2):

Отсюда:

Составим уравнение моментов относительно опоры В (рис. 2.2):

Отсюда:

Для определения необходимого тормозного усилия Р составим уравнение моментов приводного рычага (рис. 2.2):

Отсюда:

Возникающие в заклепочном соединении напряжения среза определим по условию прочности:

где А - площадь поперечного сечения одной заклепки:

d - диаметр заклепки, мм (по заданию величина известна).

С учетом вышеприведенных формул, получаем:

Количество заклепок n округляем до целого числа n=4.

Используя условие прочности заклепок на смятие, определяем минимальную толщину тормозной ленты:

Откуда:

Толщину ленты округляем до целого числа t = 3 мм.

Из условия прочности тормозной ленты на разрыв (в сечении с наибольшим количеством заклепок) определяем ширину тормозной ленты h:

где - количество заклепок в поперечном сечении ленты.

Принимаем два ряда заклепок. Тогда:

Принимаем размеры поперечного сечения тормозной ленты 85,7x3мм.

Список литературы

1. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов 2 курса специальности 23.05.04 Эксплуатация железных дорог. - М, 2017.-153с.

2. Скойбеда А.Т. Прикладная механика: учебник для студентов высших учебных заведений. - Минск: Выш. шк., 1997.-180с.

З. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин: учебник для вузов. 8-е издание. - М.: Выс. шк., 2004.-300с.

4. Джамая В.В. Прикладная механика: учебник для студентов высших учебных заведений. - М.: Дрофа, 2004.-414с.

5. Дунаев П.Ф., Леликов С.П. Конструирование и деталей машин: учебное пособие для технических специальностей вузов. 8-е издание. - М.: Издательский центр «Академия», 2004.-496с.

Размещено на Allbest.ru