Кинетическое и динамическое исследование кривошипно - шатунною механизма компрессора простого действияомпрессора простого действия»
Построение плана положений, планов скоростей и планов ускорений. Выравнивании угловой скорости вала машиныс помощью маховика. Уравновешивание сил инерции. Особенности построения кинематических графиков, вычисление масштабного коэффициента оси абсцисс.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.01.2019 |
| Размер файла | 766,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Факультет безотрывных форм обучения
Пояснительная записка к курсовому проекту:
«Кинетическое и динамическое исследование кривошипно - шатунною механизма компрессора простого действия»
Петров Сергей
СОДЕРЖАНИЕ
- 1. Задание на курсовой проект
- 2. Кинематическое исследование механизма
- 2.1 Построение плана положений
- 2.2 Построение планов скоростей
- 2.3 Построение планов ускорений
- 2.4 Построение кинематических графиков
- 3. Уравновешивание сил инерции
- 4. Выравнивании угловой скорости вала машиныс помощью маховика
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Задание на курсовой проект
Таблица 1- Исходные данные
|
Параметры |
Обозначения |
Единица |
Числовые значения |
|
|
Ход ползуна |
|
м |
0,33 |
|
|
Отношениедлиныкривошипа к длинешатуна |
1/4 |
|||
|
Диаметр поршня |
м |
0,1 |
||
|
Частота вращения нагрузочного генератора |
|
об/мин |
720 |
|
|
Число оборотов кривошипа |
|
об/мин |
70 |
|
|
Массы звеньев рычажного механизма |
|
кг |
21 |
|
|
кг |
65 |
|||
|
кг |
91 |
|||
|
Моменты инерции |
кг·м2 |
0,05 |
||
|
кг·м2 |
0,02 |
|||
|
кг·м2 |
0,1 |
|||
|
Коэффициент неравномерного вращения кривошипа |
1/35 |
|||
|
Коэффициент уравновешивания сил инерции ползуна |
|
0,34 |
||
|
Кпддвигателя |
0,95 |
2. Кинематическое исследование механизма
2.1 Построение плана положений
Определим размеры звеньев механизма.
Длина кривошипа:
.
Длина шатунам
.
Для построения принимаем масштабный коэффициент длины . Выбираем положение точки и проводим окружность радиусом :
.
Принимаем левое горизонтальное положение точки за начальное и от него окружность разбиваем на 8 одинаковых частей и нумеруем точки . Из точки проводим вертикальную линию.
Из точек дугой делаем засечки на горизонтальной прямой и получаем положения точек :
.
Для упрощения и наглядности расчетов все расчеты в разделах 2-4 ведем для положения №1, а для других положений заносим в таблицу 4.1.
Положения 1? и 6? соответствующие экстремальным значениям определяются из условия:
;
.
2.1 Построение планов скоростей
Угловая скорость кривошипа равна:
.
Скорость точки кривошипа определим по формуле:
.
Выбираем масштаб плана скоростей:
.
Вектор скорости точки представляет собой геометрическую сумму вектора скорости точки и скорости относительного вращательного движения точки вокруг точки :
.
Скорость точки равна нулю. Скорость перпендикулярна звену и напрвлена в сторону вращения этого звена. Откладываем отрезок .
Скорость точки :
.
где - скорость т., вычисленная по модулю и направлена перпендикулярно звену в сторону вращения кривошипа;
- скорость т. при вращении шатуна вокруг т., перпендикулярна , неизвестная по модулю (т.к. угловая скорость шатуна не известна);
- абсолютная скорость т., направлена вдоль неподвижной направляющей, т.е. горизонтально, неизвестная по величине.
Решаем уравнение графически. Для этого из точки проводим перпендикулярно до звена , до пересечения с горизонталью, проведена через полюс. В точке пересечения получаем точку .
Скорости равны:
;
.
Положение точек центра масс найдем но правилу подобия. Так как точка находится на середине звена, то на плане скоростей точка будет на середине вектора .
Положение точки найдем ни подобия:
.
Скорости равны:
;
.
Определяем угловую скорость:
.
Аналогично проводим построение для других положений и результаты заносим в таблицу 4.1.
2.2 Построение планов ускорений
Вектор ускорения точкипредставляет собой геометрическую сумму вектора ускорения точки и ускорения относительного вращательного движения точкивокруг точки:
.
Ускорение(стойка неподвижна) равно нулю,ускорение(кривошип движется равномерно) равно нулю, ускорение направлено параллельно звену к центру вращения этого звена.
Ускорение точки определяем по формуле:
.
Выбираем масштаб плана ускорений:
.
Ускорение точки :
.
где - нормальное ускорение точки , которое равно:
.
Определяем длину вектора нормального ускорения:
.
Графически решаем данную систему и определяем ускорения. Для этого из точки проводим вектор нормального ускорения параллельно звену . Из конца вектора нормального ускорения проводим вектор тангенциального ускорения до пересечения с вертикалью, которая проведена через полюс. В месте пересечения получаем точку .
Ускорения равны:
;
;
.
Положение точек центра масс найдем но правилу подобия. Так как точка находится на середине звена, то на плане ускорений точка будет на середине вектора .
Положение точки найдем ни подобия:
.
Ускорения равны:
;
.
Определяем угловую скорость:
.
Аналогично проводим построение для других положений и результаты заносим в таблицу 4.1.
2.3 Построение кинематических графиков
По результатам пост роения плана положений, планов скоростей строим кинематические графики перемещения, скорости и ускорений для ползуна .
Для этого выбираем системы координат , , .
По оси абсцисс отложим отрезок длинной 240мм. Тогда масштабный коэффициент будет равен:
.
По осям ординат откладываем соответственно перемещение, скорости и ускорении полученные при построении. При построении берем во внимание, что скорость и ускорение точки положительны при движении ползуна влево.
Принимаем масштабные коэффициенты: и .
Правильность произведенных расчетов и построений определяется равенствами:
;
.
3. Уравновешивание сил инерции
Рассчитаем замещающие массы механизма, сосредоточенные в точках и . Для этого используем условие статического замещения масс звеньев:
;
.
Принимаем величину .
Определяем массу противовеса:
.
Вычерчиваем механизм в первом положении и показываем все силы инерции без учета противовеса.
Строим векторный многоугольник сил согласно уравнения:
.
Силы инерции равны:
;
.
Принимаем масштабный коэффициент и определяем длину векторов сил:
;
.
Откладываем векторы сил и замыкаем контур вектором .
Усилие, с которым механизм действует на стойку, равно:
.
Через концы векторов проводим плавную кривую -годографусилия на фундамент в точке без противовеса.
Аналогичный расчет производим для других положений и результаты заносим в таблицу 4.1.
Рассмотрим изменения давления на фундамент с учетом противовеса. Строим векторный многоугольник сил согласно уравнения:
.
Силы инерции противовеса:
.
Принимаем масштабный коэффициент и определяем длину векторов сил:
;
;
.
Откладываем векторы сил и замыкаем контур вектором .
Усилие, с которым механизм действует на стойку, равно:
.
Через концы векторов проводим плавную кривую -годографусилия на фундамент в точке без противовеса.
Аналогичный расчет производим для других положений и результаты заносим в таблицу 4.1.
Предполагаем, что противовес состоит из двух симметричныхщек в форме секторов диска.
Определяем радиус диска по формуле:
.
Толщина щеки:
.
4. Выравнивании угловой скорости вала машины с помощью маховика
Вычисляем, используя индикаторную диаграмму сил, силу Р, которая действует на поршень механизма в 8-ми положениях по формуле:
,
- где, - отрезки на индикаторных диаграммах, в правой и левой полостях цилиндра. скорость маховик инерция график
Принимаем величину масштабного коэффициента: .
Сила в первом положении равна:
.
Результаты расчета для других положений заносим в таблицу 4.1.
Величина приведенного момента от силы на кривошипе равна:
;
.
Для положения 1:
;
.
Результаты расчета для других положений заносим в таблицу 4.1.
По результатам расчета приведенных моментов строим график .
Масштабный коэффициент примем:.
Определяем длину ординат графика и строим график. Результаты заносим в таблицу 4.1.
Масштабный коэффициент оси абсцисс:
.
Методом графического интегрирования строим график работ.
Для этого выбираем новую систему координат и строим по оси абсцисс такой же отрезок , как и на приведущим графике, и разбиваем его на 8 равных частей. На графике моментов ось абсцисс удлиняем влево и откладываем полюсное расстояние . Через середины отрезков 0-1, 1-2 и т.д. проводим ординаты до пересечения с графиком . Полученные точки сносим на ось ординат и обозначаем новые точки , ,..., . Точку соединяем с этими точками.
Через точку , системы координат , проводим линию параллельно наклонной до пересечения с ординатой, которая проведена через точку . Дальше через точку проводим линию, которая параллельна наклонной , до пересечения с ординатой, которая проведена через точку 2 - получаем точку 2 и т.д. Получаем ломаную линию . Соединяем вершины ломаной плавной кривой и получаем график работ сил сопротивления.
Масштабный коэффициент оси абсцисс этого графика остается таким же как и в предыдущим графике, а масштабный коэффициент оси ординат рассчитывается по формуле:
.
Для построения графика работ движущих сил, приложенных к машине, игнорируем зависимостью движущего момента двигателя от угловой скорости оборотов его вала, то есть, считаем, что приведенный момент движущих сил, приложенный со стороны двигателя до входной ланки механизма, есть постоянная величина сопротивления со стороны рабочей машины. Также считаем, что момент сопротивления, приложенный со стороны рабочей машины до коленвала есть постоянная величина.
Учтем и то, что при установившемся режиме движения машины за 1 цикл работа сил сопротивления равна работе сил движущихся сил.
После построения графиков работ строим график изменения избыточной работы машины. Для построения этого графика необходимо алгебраично сложить ординаты графиков работ и.
Результаты построения заносим в таблицу 4.1.
Величину приведенного момента инерции определим по формуле:
.
Для первого положенияполучаем:
.
Результаты расчета для других положений заносим в таблицу 4.1.
По результатам расчёта приведённых моментов инерции строим график .
Масштабный коэффициентпринимаем:.
Определяем длину ординат графика и строим график. Результаты заносим в таблицу 4.1.
Определяем величину углов:
;
.
Проводим касательные к кривой под угламии и определяем величину момента инерции маховика:
.
Определяем геометрические размеры маховика:
.
Принимаем .
;
;
.
Вычисляем значения угловых скоростей в 8-ми положениях:
,
где - величина приведённого момента инерции механизма, взята из диаграммы энергомассв точке :
;
- величина избыточной работы, взята из диаграммы энергомассв точке :
.
Максимальная угловая скорость:
.
Для первого положения получаем:
.
Результаты расчета для других положений заносим в таблицу 4.1.
По результатам расчетаугловых скоростей строим график .
Масштабный коэффициент примем .
Определим величину погрешности:
;
.
Результаты расчетов из всех разделов курсового проекта представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Сводная таблица результатов расчетов
|
Расчётная величина |
Положение механизма |
Примечание |
||||||||
|
0,8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
, мм |
0,0 |
23,5 |
74,4 |
116,8 |
132,0 |
116,8 |
74,4 |
23,5 |
||
|
, м |
0,00 |
0,06 |
0,19 |
0,29 |
0,33 |
0,29 |
0,19 |
0,06 |
||
|
, мм |
96,8 |
96,8 |
96,8 |
96,8 |
96,8 |
96,8 |
96,8 |
96,8 |
||
|
, мм |
0,0 |
80,7 |
96,8 |
56,2 |
0,0 |
56,2 |
96,8 |
80,7 |
||
|
, мм |
96,8 |
69,5 |
0,0 |
69,5 |
96,8 |
69,5 |
0,0 |
69,5 |
||
|
, м/с |
1,21 |
1,21 |
1,21 |
1,21 |
1,21 |
1,21 |
1,21 |
1,21 |
||
|
, м/с |
0,00 |
1,01 |
1,21 |
0,70 |
0,00 |
0,70 |
1,21 |
1,01 |
||
|
, м/с |
1,21 |
0,87 |
0,00 |
0,87 |
1,21 |
0,87 |
0,00 |
0,87 |
||
|
, с-1 |
1,83 |
1,32 |
0,00 |
1,32 |
1,83 |
1,32 |
0,00 |
1,32 |
||
|
, м/с2 |
2,22 |
1,14 |
0,00 |
1,14 |
2,22 |
1,14 |
0,00 |
1,14 |
||
|
, мм |
22,2 |
11,4 |
0,0 |
11,4 |
22,2 |
11,4 |
0,0 |
11,4 |
||
|
, мм |
88,7 |
88,7 |
88,7 |
88,7 |
88,7 |
88,7 |
88,7 |
88,7 |
||
|
, мм |
110,9 |
63,0 |
22,9 |
62,4 |
66,5 |
62,4 |
22,9 |
63,0 |
||
|
, мм |
22,2 |
62,7 |
91,6 |
62,7 |
22,2 |
62,7 |
91,6 |
62,7 |
||
|
, мм |
0,0 |
61,7 |
91,6 |
61,7 |
0,0 |
61,7 |
91,6 |
61,7 |
||
|
, м/с2 |
8,87 |
8,87 |
8,87 |
8,87 |
8,87 |
8,87 |
8,87 |
8,87 |
||
|
, м/с2 |
11,08 |
6,30 |
2,29 |
6,24 |
6,65 |
6,24 |
2,29 |
6,30 |
||
|
, м/с2 |
2,22 |
6,27 |
9,16 |
6,27 |
2,22 |
6,27 |
9,16 |
6,27 |
||
|
, м/с2 |
0,00 |
6,17 |
9,16 |
6,17 |
0,00 |
6,17 |
9,16 |
6,17 |
||
|
, с-2 |
0,00 |
9,34 |
13,87 |
9,34 |
0,00 |
9,34 |
13,87 |
9,34 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
, Н |
462,12 |
|||||||||
|
, Н |
1258,76 |
714,42 |
258,48 |
707,60 |
754,50 |
707,60 |
258,48 |
714,42 |
||
|
, Н |
804,00 |
|||||||||
|
, мм |
46,21 |
|||||||||
|
, мм |
125,8 |
71,4 |
25,8 |
70,7 |
75,4 |
70,7 |
25,8 |
71,4 |
||
|
, мм |
80,40 |
|||||||||
|
, мм (без пр.) |
170,0 |
108,9 |
52,6 |
108,2 |
121,6 |
108,2 |
52,6 |
108,9 |
||
|
, мм (с прот.) |
89,8 |
51,2 |
41,1 |
50,6 |
39,0 |
50,6 |
41,1 |
51,2 |
||
|
, Н |
1700 |
1089 |
526 |
1082 |
1216 |
1082 |
526 |
1089 |
||
|
, Н |
918,0 |
532,0 |
431,0 |
526,0 |
410,0 |
526,0 |
431,0 |
532,0 |
||
|
, Н |
31415,0 |
31415,0 |
31415,0 |
31415,0 |
31415,0 |
-8167,9 |
-8167,9 |
-8167,9 |
||
|
, Н·м |
0,00 |
4321,35 |
5183,48 |
3009,41 |
0,00 |
-782,45 |
-1347,7 |
-1123,6 |
|
|
|
, Н·м |
0,00 |
4105,28 |
4924,30 |
2858,94 |
0,00 |
-743,33 |
-1280,3 |
-1067,4 |
||
|
, мм |
0,0 |
82,1 |
98,5 |
57,2 |
0,0 |
-14,9 |
-25,6 |
-21,3 |
||
|
, мм |
0,0 |
10,3 |
47,2 |
77,9 |
62,7 |
41,3 |
17,7 |
0,0 |
|
|
|
, Дж |
0,0 |
809,0 |
3707,1 |
6118,3 |
4924,4 |
3243,7 |
1390,2 |
0,0 |
||
|
, кг·м2 |
11,46 |
13,61 |
14,55 |
12,50 |
11,46 |
12,50 |
14,55 |
13,61 |
|
|
|
, мм |
114,6 |
136,1 |
145,5 |
125,0 |
114,6 |
125,0 |
145,5 |
136,1 |
||
|
, с-1 |
7,231 |
7,257 |
7,353 |
7,435 |
7,396 |
7,339 |
7,275 |
7,229 |
|
|
|
, мм |
72,3 |
72,6 |
73,5 |
74,4 |
74,0 |
73,4 |
72,8 |
72,3 |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фролов К.В., Попов С.А., Мусатов А.К. и др. Теория механизмов и машин. - М: «Высшая школа», 1998 г.
2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. - М: «Наука», 1988 г.
3. Баранов Г.Г. Курс теории механизмов и машин. - М.: Машиностроение, 1967.
4. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: - М.: Высшая школа, 1986.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение степени подвижности механизма по формуле Чебышева П.Л. Расчет класса и порядка структурных групп Ассура шарнирно-рычажного механизма. Построение плана ускорений. Определение реакций в кинематических парах методом построения планов сил.
курсовая работа [1016,0 K], добавлен 14.02.2016Вычисление скорости, ускорения, радиуса кривизны траектории по уравнениям движения точки. Расчет передаточных чисел передач, угловых скоростей и ускорений звеньев вала электродвигателя. Кинематический анализ внецентренного кривошипно-ползунного механизма.
контрольная работа [995,0 K], добавлен 30.06.2012Построение схемы механизма в масштабе. Методы построения плана скоростей и ускорений точек. Величина ускорения Кориолиса. Практическое использование теоремы о сложении ускорений при плоскопараллельном движении. Угловые скорости и ускорения звеньев.
курсовая работа [333,7 K], добавлен 15.06.2015Моделирование манипулятора на электронно-вычислительных машинах. Определение параметров положения звеньев, средних значений относительных скоростей соседних звеньев в кинематических парах. Графоаналитический метод планов. Построение плана ускорений.
контрольная работа [484,8 K], добавлен 18.04.2015Построение планов положений и кинематических диаграмм. Определение скорости и ускорения ведомого звена в исследуемом положении двигателя при помощи диаграмм. Определение сил приложенных к звеньям механизма. Определение потребной мощности двигателя.
контрольная работа [240,2 K], добавлен 10.08.2012Исследование движения механизма методом построения кинематических диаграмм. Кинетостатический расчет групп Асура. Рычаги Жуковского. Определение приведенного момента инерции и сил сопротивления. Синтез эвольвентного зацепления и планетарных механизмов.
курсовая работа [371,2 K], добавлен 08.05.2015Компрессоры как устройства для создания направленного тока газа под давлением. Структурный анализ механизма, планы его положений и скоростей. Порядок построения кинематических диаграмм. Силовой анализ группы Ассура (звенья 2,3,4 и 5) и начальных звеньев.
контрольная работа [103,4 K], добавлен 23.07.2013Построение плана механизма. Значения аналогов скоростей. Динамический анализ механизма. Задачи силового исследования рычажного механизма. Определение основных размеров маховика. Синтез кулачкового механизма. Методы определения уравновешивающей силы.
курсовая работа [67,6 K], добавлен 12.03.2009Построение графиков координат пути, скорости и ускорения движения материальной точки. Вычисление углового ускорения колеса и числа его оборотов. Определение момента инерции блока, который под действием силы тяжести грузов получил угловое ускорение.
контрольная работа [125,0 K], добавлен 03.04.2013Рассмотрение структурной модели вытяжного пресса с малым рабочим ходом. Построение кинематической схемы в разных положениях, плана скоростей и ускорений (на рабочем и холостом ходах). Расчет сил инерции звеньев и уравновешивающей силы на кривошипе.
курсовая работа [289,2 K], добавлен 12.02.2010Динамический, структурный, кинематический и силовой анализ механизма, построение плана скоростей и ускорений. Выбор расчетной схемы и проектный расчет механизма на прочность. Построение эпюр и подбор сечений звена механизма для разных видов сечений.
курсовая работа [118,9 K], добавлен 18.09.2010Определение величины и направления технологической силы, удерживающий механизм в равновесии при действии на звенья сил тяжестей и уравновешивающего момента. Построения планов скоростей и ускорений. Расчет значения реакции в опорах методов кинетостатики.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 07.03.2010Построение графиков скорости, ускорения. Моменты, приложенные к вращающемуся звену. Степень неравномерности, момент инерции маховика. Индикаторная диаграмма определения давления пара в цилиндре. Закон сохранения энергии. Определение индикаторной мощности.
контрольная работа [551,8 K], добавлен 18.11.2013Векторы угловой скорости и углового ускорения вращающегося тела. Производные от единичных векторов подвижных осей (формулы Пуассона). Теорема о сложении скоростей (правило параллелограмма скоростей). Теорема о сложении ускорений (теорема Кориолиса).
курсовая работа [623,5 K], добавлен 27.10.2014Порядок построения кинематической схемы рычажного механизма по структурной схеме, коэффициенту изменения скорости выходного звена и величине его полного перемещения. Число подвижных звеньев механизма, построение диаграммы перемещения и плана скоростей.
курсовая работа [63,4 K], добавлен 11.11.2010Понятие простого механизма. "Золотое правило" механики. Блок и рычаг как простейшие механические устройства. Неподвижный и подвижный блоки. Механизм "ворот" как разновидность простого механизма "рычаг". Применение наклонной плоскости, клина, винта.
презентация [1,7 M], добавлен 03.10.2012Решение задачи на определение скоростей и ускорений точек твердого тела при поступательном и вращательном движениях. Определение кинетической энергии системы, работы сил, скорости в конечный момент времени. Кинематический анализ многозвенного механизма.
контрольная работа [998,2 K], добавлен 23.11.2009Задачи кинематического исследования. Изображение кинематической схемы механизма в выбранном масштабе. Пример построения плана положений. Скорости и ускорения механизма. Диаграмма перемещений. Графическое дифференцирование. Метод преобразования координат.
презентация [275,9 K], добавлен 24.02.2014Рассмотрение равновесия механической системы, состоящей из груза и блоков, соединенных нерастяжимыми невесомыми тросами. Определение угловых скоростей и угловых ускорений блоков. Вычисление абсолютной скорости и абсолютного ускорения в заданной точке.
курсовая работа [612,2 K], добавлен 30.05.2019Расчет циклограмм скоростей, радиуса тамбура картона, угловой скорости, нагрузочной диаграммы механизма. Предварительный выбор двигателя. Синтез и моделирование системы автоматического регулирования электропривода раската продольно-резательного станка.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 16.10.2013
