ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ...

1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСИКЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Методические указания для выполнения контрольной работы

2

Содержание

1. Объем и содержание контрольной работы 2. Альбом заданий 3. Пример оформления расчетно-пояснительной записки и графической части 4. Список литературы

3

Объем и содержание контрольной работы Контрольная работа по ТММ включает в себя структурный, кинематический и

силовой анализы кривошипно-ползунных механизмов. Задание на контрольную работу выбирается из альбома заданий по дву последним цифрам зачетной книжки студента. Предпоследняя цифра определяет номер задания, а последняя – номер варианта. Анализ производится при начальном положении кривошипа заданного его углом поворота по отношении к оси «Х» против часовой стрелки для правой Декартовой системы координат.

4

Альбом заданий

В

А

О

1

2

3

S2

l2

l1

S

Рд

в.м.т.

н.м.т.

ЗАДАНИЕ 1. Грузовая тележка. Кривошипно-ползунный механизм двигателя

внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа 1 (коленвал). Цикл движения поршня включает такты расширения и сжатия. При расширении взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из в.м.т. в н.м.т. При подходе поршня к н.м.т. открываются продувочные окна в цилиндре и выпускные клапаны. Продукты горения удаляются из цилиндра в выхлопную систему, а цилиндр заполняется чистым воздухом. После перекрытия поршнем продувочных окон и закрытия клапанов начинается сжатие воздуха в цилиндре, заканчивающееся в в.м.т. взрывом впрыснутого топлива.

Исходные данные

ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ

ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Угол поворота кривошипа, град 60 30 330 300 240 210 150 120 45 135

Угловая скорость кривошипа ω, с-1 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190

Длина кривошипа l1, м

0,075 0,0725 0,07 0,0675 0,065 0,0625 0,06 0,0575 0,055 0,0525

Длина шатуна l2, м 0,44 0,4 0,37 0,36 0,33 0,32 0,29 0,26 0,23 0,21 Расстояние AS2 l3, м, 0,154 0,14 0,13 0,126 0,12 0,112 0,1 0,091 0,08 0,074 Масса кривошипа, кг 8,8 8 7,4 7,2 6,6 6,4 5,8 5,2 4,6 4,2

Масса шатуна, кг 4,4 4 3,7 3,6 3,3 3,2 2,9 2,6 2,3 2,1 Масса ползуна, кг 1,32 1,2 1,11 1,08 0,99 0,96 0,87 0,78 0,69 0,63 Момент инерции относительно центров масс шатуна JS2

0,128 0,096 0,076 0,07 0,054 0,049 0,037 0,026 0,018 0,014

Значение силы, Н 27475 21980 7850 3925 2750 5700 13266 22055 16470 17700

1

5

ЗАДАНИЕ 2.

В

А

О

1

2 3 S 2

l 2

l 1

S

F п с

в . м . т . н . м . т .

Горизонтально-ковочная машина c вертикальным разъемом матриц и безмуфтовым приводом предназначена для горячей высадки изделий из прутковых заготовок. Для всех вариантов принять: Кривошип уравновешен.



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Угол поворота кривошипа, град

330 300 240 210 150 120 60 30 315 45

Угловая скорость кривошипа ω, с-1 5,0 7,0 8,0 8,5 6,0 6,5 7,5 9,0 8,0 7,5

Длина кривошипа l1, м 0,06 0,07 0,1 0,105 0,065 0,15 0,125 0,115 0,09 0,085 Длина шатуна l2, м 0,18 0,231 0,32 0,347 0,228 0,45 0,45 0,345 0,288 0,255 Расстояние AS2 l3, м, 0,063 0,08 0,112 0,121 0,08 0,16 0,16 0,12 0,1 0,089 Масса кривошипа, кг 40 40 60 50 80 90 60 60 70 50 Масса шатуна, кг 80 60 120 100 150 180 75 90 120 100 Масса ползуна, кг 180 150 240 200 300 320 150 180 270 200 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,44 0,54 2 2 1,33 6,2 2,6 1,8 1,69 1,1

Значение силы, кН 75 27 0 0 0 0 20 80 15 7

1

1

6

ЗАДАНИЕ 3.

В

А

О

1

2

3

S 2

l 2

l 1

Р д

в . м . т .

S

н . м . т .

Грузовая тележка с двухтактным двигателем внутреннего сгорания предназначена для перемещения грузов. Кривошипно-ползунный механизм двигателя преобразует возвратно-поступательное движение поршня 3 во вращательное движение кривошипа. Цикл движения поршня включает такты расширения, когда взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. (в конце такта открываются выпускные клапаны и продувочные окна цилиндра и продукты горения удаляются в выпускную систему), и такт сжатия, заканчивающийся взрывом впрыснутого в цилиндр топлива.



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



Длина кривошипа l1, м 0,1 0,095 0,09 0,085 0,08 0,075 0,07 0,065 0,06 0,055 Длина шатуна l2, м 0,53 0,5 0,45 0,425 0,4 0,36 0,33 0,31 0,27 0,25 Расстояние AS2 l3, м, 0,186 0,175 0,158 0,149 0,14 0,126 0,12 0,1 0,095 0,086 Масса кривошипа, кг 10,6 10 9 8,5 8 7,2 6,6 6,2 5,4 5 Масса шатуна, кг 5,3 5 4,5 4,25 4 3,6 3,3 3,1 2,7 2,5 Масса ползуна, кг 1,59 1,5 1,35 1,28 1,2 1 0,99 0,91 0,81 0,75 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,45 0,375 0,27 0,23 0,192 0,14 0,11 0,089 0,059 0,47

Значение силы, Н 69080 53380 21980 6280 3250 15340 27450 55700 35600 13370

1

7

ЗАДАНИЕ 4.

В

А

О

1

2

3

S 2

l 2

l 1

Р д

в . м . т .

S

н . м . т .

Самоходное шасси. Основным механизмом двигателя внутреннего сгорания является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа 1. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2. Цикл движения поршней включает такты расширения, выпуска и сжатия. Взорвавшаяся в камере сгорания рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. Отработанные газы удаляются в выпускную систему. При выпуске цилиндр заполняется чистым воздухом, который в такте сжатия сжимается до 1,5 мПа. Кривошип уравновешен



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



Длина кривошипа l1, м 0,05 0,055 0,06 0,055 0,05 0,045 0,043 0,04 0,045 0,05

Длина шатуна l2, м 0,27 0,29 0,3 0,26 0,26 0,25 0,23 0,2 0,197 0,2 Расстояние AS2 l3, м, 0,095 0,1 0,105 0,091 0,091 0,088 0,08 0,07 0,069 0,07

Масса кривошипа, кг 5,4 5,8 6 5,2 5,2 5 4,6 4 3,94 4

Масса шатуна, кг 2,7 2,9 3 2,6 2,6 2,5 2,3 2 1,97 2 Масса ползуна, кг 0,81 0,87 0,9 0,78 0,78 0,75 0,69 0,6 0,59 0,6 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,033 0,041 0,046 0,03 0,03 0,027 0,02 0,014 0,013 0,014

Значение силы, Н 35325 29045 10205 6280 540 3380 6670 8580 31350 7550

1

8

ЗАДАНИЕ 5.

В

А

О

1

2

3

S 2

l 2

l 1

Р д

в . м . т .

S

н . м . т .

Мототележка. Кривошипно-ползунный механизм двигателя внутреннего сгорания мототележки преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа 1. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2. Цикл движения поршня включает такты расширения, когда взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. (в конце такта открываются выпускные клапаны и продувочные окна цилиндра и продукты горения удаляются в выпускную систему), и такт сжатия, заканчивающийся взрывом впрыснутого в цилиндр топлива.



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



Длина кривошипа l1, м 0,07 0,065 0,065 0,06 0,06 0,055 0,055 0,05 0,05 0,045


Масса кривошипа, кг 7 6,5 5,8 5 5,4 4,6 4,4 4 3,8 3,4

Масса шатуна, кг 3,5 3,25 2,9 2,5 2,7 2,3 2,2 2 1,9 1,7 Масса ползуна, кг 1,1 0,95 0,87 0,6 0,81 0,69 0,66 0,6 0,57 0,51 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,073 0,065 0,052 0,047 0,041 0,031 0,024 0,019 0,01 0,008

Значение силы, Н 29045 22760 10450 6780 1370 5640 13600 21730 25740 3360

1

9

ЗАДАНИЕ 6.

В

А

О

1

2 3 S 2

l 2

l 1

S

F п с

в . м . т . н . м . т .

Одноцилиндровый поршневой компрессор. Основным механизмом компрессора является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует вращательное движение кривошипа 1 в поступательное движение ползуна (поршня) 3. Цикл движения поршня совершается за один поворот кривошипа и включает такты всасывания, сжатия, нагнетания и расширения. Изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня показано на индикаторной диаграмме.



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10




0,11 0,12 0,1 0,09 0,08 0,12 0,1 0,11 0,13 0,14


Масса кривошипа, кг 9,4 10,6 9 8,1 7,6 11,6 9,4 10 11,8 12,4

Масса шатуна, кг 4,7 5,3 4,5 4,1 3,8 5,8 4,7 5 5,9 6,2 Масса ползуна, кг 1,2 1,7 1,5 1,4 1,3 1,9 1,2 1,6 1,9 2,1 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,16 0,18 0,15 0,13 0,12 0,29 0,16 0,13 0,32 0,35

Значение силы, Н 48700 27500 540 0 1470 21600 45800 50000 47850 16400

1

10

ЗАДАНИЕ 7.

В

А

О

1

2 3 S 2

l 2

l 1

S

F д

в . м . т . н . м . т .

С ж а т и е В ы х л о п

Р а с ш и р е н и е

С г о р а н и е

Р , м П а

Р m a x

0 S

0 , 2

0 , 4

0 , 6

0 , 8

0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8

Автономная электроустановка. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания автономной электроустановки приводит в движение электрогенератор, вырабатывающий электрический ток. В кривошипно-ползунном механизме двигателя, состоящего из кривошипа 1, шатуна 2 и ползуна 3. Возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа. Рабочий цикл в цилиндре двигателя совершается за один оборот коленчатого вала. Изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня показано на индикаторной диаграмме



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10




0,065 0,06 0,06 0,055 0,05 0,05 0,065 0,065 0,06 0,05


Масса кривошипа, кг 2,5 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 2,1 1,8 1,4 1,3

Масса шатуна, кг 3,3 29 2,7 2,4 2,1 1,9 2,8 2,5 2 1,9 Масса ползуна, кг 2,5 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 2,1 1,8 1,4 1,3 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,071 0,065 0,059 0,047 0,033 0,016 0,061 0,054 0,021 0,016

Значение силы, Н 29340 21600 14300 7500 1250 6780 12445 21456 16780 4567

1

11

ЗАДАНИЕ 8.

В

А

О

1

2 3 S 2

l 2

l 1

S

F п с

в . м . т . н . м . т .

Бетононасос. Основным механизмом бетононасоса является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует вращательное движение кривошипа 1 в поступательное движение ползуна (поршня) 3. Цикл движения поршня совершается за один поворот кривошипа и включает такты всасывания и нагнетания. Рабочий цикл в цилиндре двигателя совершается за один оборот кривошипа



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


Угловая скорость кривошипа ω, с-1 4 4,5 5 5,5 6 6,5 6,4 6,2 5,8 5,6


0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16


Масса кривошипа, кг 17,5 17,28 17 16,72 16,38 16 16,58 15,12 14,62 14

Масса шатуна, кг 8,75 8,64 8,51 8,36 8,19 8 7,79 7,56 7,31 7,04 Масса ползуна, кг 21,88 21,6 21,28 20,9 20,48 20 19,48 18,9 18,28 17,6 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

1,3 1,24 1,17 1,07 0,99 0,93 0,87 0,81 0,75 0,69

Значение силы, кН 0 0 0 0 67 117 103 47 74 85

1

12

ЗАДАНИЕ 9.

В

А

О

1

2

3

S 2

l 2

l 1

Р д

в . м . т .

S

н . м . т .

Автомобиль с четырехтактным двигателем внутреннего сгорания. Основным механизмом двигателя внутреннего сгорания является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа 1. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2. Цикл движения поршней включает такты расширения, выпуска и сжатия. Взорвавшаяся в камере сгорания рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. Отработанные газы удаляются в выпускную систему. При выпуске цилиндр заполняется чистым воздухом, который в такте сжатия сжимается до 1,5 мПа



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10




0,075 0,075 0,07 0,07 0,065 0,06 0,055 0,05 0,05 0,045


Масса кривошипа, кг 6 7,5 5,8 5,6 5,4 5,2 4,8 4,6 4 3,8

Масса шатуна, кг 3 3,75 2,9 2,8 2,7 2,6 2,4 2,3 2 1,9 Масса ползуна, кг 1 1,21 1 0,9 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,068 0,089 0,063 0,057 0,052 0,046 0,039 0,027 0,019 0,012

Значение силы, Н 37400 22570 12570 4231 679 4567 13568 26788 29564 78954

1

13

ЗАДАНИЕ 10.

В

А

О

1

2

3

S 2

l 2

l 1

S

Р д

в . м . т .

н . м . т .

0

Самоходное шасси с двухтактным двигателем внутреннего сгорания предназначено для перемещения грузов. Кривошипно-ползунный механизм двигателя преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа 1. Цикл движения поршней включает такты расширения (в конце такта открываются выпускные клапаны и продувочные окна цилиндра и продукты горения удаляются в выпускную систему) и такт сжатия, заканчивающийся взрывом впрыснутого в цилиндр топлива.



ПАРАМЕТР 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


Угловая скорость кривошипа ω, с-1 220 215 210 205 200 195 190 185 180 170 Длина кривошипа l1, м

0,04 0,042 0,045 0,047 0,05 0,05 0,055 0,06 0,06 0,065


Масса кривошипа, кг 4 4,2 4 3,6 3,9 4 4,4 6 5,4 5

Масса шатуна, кг 2 2,1 2 1,8 1,95 2 2,2 3 2,7 2,5 Масса ползуна, кг 0,6 0,63 0,6 0,5 0,58 0,6 0,66 0,9 0,81 0,75 Момент инерции относительно центров масс шатуна IS2

0,021 0,023 0,021 0,01 0,017 0,021 0,025 0,046 0,039 0,028

Значение силы, Н 17540 13660 5430 1460 455 2450 7454 14678 15677 3566

1

14

Пример оформления расчетно-пояснительной записки и графической части

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

( н а и м е н о в а н и е в у з а )

К а ф е д р а

Расчетно-пояснительная записка к контрольной работе по

теории машин и механизмов на тему

« »

задание____ вариант____

Выполнил: студент гр.__________Иванов И.И. Руководитель: Петров П.П.

200__ г (город)

15

Задание

16

1. Структурный анализ механизма Кривошипно-ползунный механизм состоит из четырех звеньев:

0 – стойка, 1 – кривошип, 2 – шатун, 3 – ползун.

Также имеются четыре кинематические пары: I – стойка 0-кривошип OA II – кривошип OA-шатун AB III – шатун AB-ползун B IV – ползун B-стойка 0. I, II и III являются вращательными парами IV – поступательная пара. Все кинематические пары являются низшими, т.е. pнп=_, pвп=_. Степень подвижности механизма определяется по формуле Чебышева:

W3n2pнпpвп,

где n – число подвижных звеньев, n =_ pнп – число низших пар, pвп – число высших пар.

W__________.

По классификации И.И. Артоболевского данный механизм состоит из механизма I класса стойка 0-кривошип OA и структурной группы II класса второго порядка шатун AB-ползун B. Из этого следует, что механизм является механизмом II класса.

17

2. Кинематический анализ механизма

2.1 План положений План положений это графическое изображение механизма. Начальное

положение кривошипа задается углом 0, отсчитанным от положительного направления горизонтальной оси кривошипного вала против часовой стрелки. Для данного механизма 0__ рад.

Выбираем масштабный коэффициент длин l:

l l1OA,

где l1действительная длина кривошипа, м OAизображающий её отрезок на плане положений, мм

l___ ммм.

Отрезок AB, изображающий длину шатуна l2 на плане положений, будет:

ABl2l,

AB___ мм.

Расстояние от точки А до центра масс S2 шатуна на плане положений:

AS2l3l,

AS2___ мм.

2.2 Планы скоростей и ускорений Скорость точки А находим по формуле:

VA1l1,

где 1 – угловая скорость кривошипа, с-1. l1 – длина кривошипа, м.

VA___ мс

Выбираем масштабный коэффициент плана скоростей V:

VVAPa,

где VA скорость точки A, мс Pa изображающий ее отрезок на плане скоростей, мм.

V___.

18

Из полюса P в направлении вращения кривошипа перпендикулярно к OA откладываем отрезок Pa, изображающий вектор скорости точки A, длиной _ мм.

Определяем скорость точки В:

V BV AV BA,

где V BA- вектор скорости точки B при ее вращательном движении относительно точки A и перпендикулярен к звену AB.

Далее на плане скоростей из точки а проводим прямую перпендикулярно звену AB до пересечения с линией действия скорости точки B (направления движения ползуна). Полученный отрезок Pb__ мм, является вектором абсолютной скорости точки B, а отрезок ab_ мм, - вектором скорости точки В относительно точки А.

Тогда

VBPbV,

VB___ мc

VBAabV,

VBA___ мс.

Скорость точки S2 находим из условия подобия:

as2abAS2AB,

Откуда

as2AS2ABab,

as2____ мм.

Соединив точку S2 с полюсом P, получим отрезок, изображающий вектор скорости точки S2, т.е. Ps2_ мм.

Тогда

VS2Ps2V,

VS2___ мс.

Угловую скорость шатуна AB определяем по формуле:

2VBAl2,

2__________ c-1.

Нормальное ускорение точки A по отношению к точке О при условии 1= const равно:

19

aA 21 l1,

aA___2______ мс2.

Выбираем масштабный коэффициент плана ускорений a:

aaAPa,

где aA – нормальное ускорение точки A, мс2 Pa – отрезок, изображающий его на плане ускорений, мм.

a__________ мс2мм.

Из полюса P откладываем отрезок Pa, являющийся вектором нормального ускорения точки A кривошипа, который направлен к центру вращения кривошипа.

Определяем ускорение точки B:

BAAB aaa ,

где BA

nBABA aaa вектор ускорения точки B при вращательном движении

относительно точки A. Определяем ускорение a n

BA :

a nBAV 2

BA l2,

a nBA___2_______ мc2.

На плане ускорений из точки a проводим прямую, параллельно звену AB и откладываем на ней в направлении от точки B к точке A отрезок an, представляющий собой нормальную компоненту ускорения a n

BA в масштабе a.

ana nBA a,

an__________ мc2мм.

Из точки n проводим прямую перпендикулярную звену AB до пересечения с линией действия ускорения точки B (ползуна). Полученный отрезок nb__ мм, представляет собой вектор касательного ускорения токи B относительно точки А, а отрезок Pb__ мм, - вектор абсолютного ускорения точки B.

Тогда

a BAnba,

a BA__________ мс2

aB Pba,

20

aB__________ мc2.

Соединив точки a и b, получим отрезок ab__ мм, изображающий вектор полного ускорения точки B относительно точки А.

Тогда

aBAaba,

aBA__________ мс2.

Ускорение точки S2 находим из условия подобия:

as2abAS2AB,

Откуда

as2AS2ABab,

as2____ мм.

Соединив точку s2 с полюсом P, получим отрезок, изображающий вектор скорости точки S2, т.е. Ps2_ мм.

Тогда

aS2Ps2a,

aS2__________ мс2.

Угловое ускорение шатуна AB определяем по формуле:

2 a BA l2,

2__________ c-2.

3. Силовой расчет

Основной задачей силового расчета является определение реакций в кинематических парах механизма и внешней уравновешивающей силы, являющейся реактивной нагрузкой со стороны отсоединенной части машинного агрегата. В основу силового расчета положен принцип Даламбера, позволяющий применять уравнения равновесия кинетостатики, учитывая инерционную нагрузку для определения реакций связей. При этом рассматриваются статически определимые кинематические цепи группы Ассура и механизм I класса, т.е. звено кривошипа.

21

3.2 Силовой расчет группы Ассура второго класса Для выполнения силового расчёта необходимо знать значения сил, действующих

на звенья механизма: силы тяжести, движущие силы и силы инерции этих звеньев. От механизма, начиная с исполнительного звена ползуна, отсоединяется группа Ассура, а точки разрыва этой группы заменяются реакциями.

3.2.1 Определение сил инерции Модули сил инерции звеньев определяем по формуле:

Фimiai ,

где mi-масса i-го звена, кг ai-ускорение центра масс i-го звена, мс2 .

Подставив числовые значения, получим:

Ф2__·____ Н

Ф3_______ Н

Направления сил инерции противоположны направлениям соответствующих ускорений. Направление момента сил инерции противоположно угловому ускорению шатуна 2. Момент сил инерции шатуна определяется по формуле:

MФ2IS22

MФ2________ Нм

Систему сил инерции шатуна, т.е. главный вектор сил инерции Ф2, приложенный в центре масс, и момент сил инерции МФ2 относительно центра масс, приводим к одной силе Ф2 приложенной в некоторой точке K. Расстояние между линиями действия силы инерции и приведенной силой вычисляется по формуле:

l

Ф

ФM

h

2

2

h________ мм

Направление приведенной силы совпадает с направлением силы инерции, а направление момента приведенной силы относительно точки S2 совпадает с направлением момента MФ2.

22

3.2.2 Определение сил тяжести Силы тяжести определяем по формуле:

Gimi g ,

где miмасса i-го звена , gускорение силы тяжести.

Подставив числовые значения, получим:

G2__9,81___ Н

G3__9,81___ Н.

3.2.3 Определение реакций в кинематических парах Определение реакций в кинематических парах начинаем с рассмотрения

равновесия группы Ассура 2-3. На звенья этой группы действуют силы: движущая сила Fд, силы тяжести G3, G2,

результирующие силы инерции Ф3, Ф2, реакция R03, заменяющая действие стойки 0 на ползун 3 и реакция R12 заменяющая действие кривошипа 1 на шатун 2.

Силы, приложенные в точке B, приводим к одной силе F3.Величину этой силы определяем по формуле:

дFGФF 333

F3+__+__________ Н

Знак показывает, что сила F3 направлена вверх. Условие равновесия группы 2-3 выражается следующим образом:

12R 2G 2Ф 3F 03R0

Реакцию R12 раскладываем на две составляющие: R n12 - действующая вдоль оси

звена AB и R 12 - перпендикулярно звену AB.

Составляющую R 12 определяем из уравнения суммы моментов всех внешних сил

относительно точки B, действующих на шатун AB. Применительно к рассматриваемой схеме механизма это уравнение можно

записать так:

R 12 l2Ф2h1G2h20

откуда

R 12Ф2h1G2h2l2

R 12 _______________ Н.

23

План сил строим в масштабе: F=___ Нмм. Из произвольной точки Р последовательно откладываем вектора R

12 , F3G2, Ф2. Через конечную точку вектора Ф2 проводим линию действия реакции R03 , а через начальную точку вектора R

12 линию действия силы R n12 . Получим точку пересечения.

Соединив конечную точку вектора Ф2 с точкой пересечения, получим вектор R03. Соединив точку пересечения с конечной точкой вектора R

12 , получим вектор R12. Умножив соответствующие длины на масштабный коэффициент, получим R03_ H R12_ H R n

12_ Н Реакция R32 в паре шатун – ползун определяем из условия равновесия ползуна:

23R 03R 3F0

и равенства:

2332 RR

или

.0,0

323

0323

FRRR

Y

X

Тогда

R23X R03 _ H,

R23Y F3 _ H

R23 ;223

223 YX RR

R23 22 __ _ Н

R32 _ Н

3.3 Силовой расчет механизма 1 класса К кривошипу приложена сила тяжести G1, известная реакция 1221 RR .

Неизвестная по значению и направлению реакция R01 . 021101 RGR

Чтобы кривошип мог совершать вращение по заданному закону, к нему со стороны отделенной части машинного агрегата должна быть приложена реактивная нагрузка в виде уравновешивающей силы Fy. Допустим, что неизвестная по модулю уравновешивающая сила приложена перпендикулярно кривошипу в точке А.

24

3.3.1 Определение сил тяжести Силу тяжести кривошипа определяем по формуле:

G1m1g,

где m1 – масса кривошипа g – ускорение силы тяжести.

G1_9,81_ Н

3.3.2 Определение реакций в кинематических парах Реакция R01 в паре кривошип-стойка и уравновешивающий момент My определяем

из условия равновесия кривошипа ОА:

10121 GRR

0

Силу Fy находим из условия:

Fy l1 –R21h30

Откуда

FyR21h3l1

Fy____ Н

План сил строим в масштабе: F=_ Нмм. Из произвольной точки последовательно откладываем вектора R21, G1. Соединив

конечную точку вектора G1 с начальной точкой вектора R21, получим вектор R01. Умножив полученную длину на масштабный коэффициент, получим: R01___ Н. Уравновешивающий момент My определяется по формуле:

MyFyl1

My__=_Нм

25

П л а н п о л о ж е н и й l = 0 , 0 0 1 м

м м

S

В . М . Т .

Н . М . Т .

Р а с ш и р е н и е

С ж а т и е

S 2

В

А

О

1

0 1

2

3

4

5 6

7

8

9

1 0

1 1 1 2

6 5 7

4 8

3 9

2 1 0

1

0

1 1

1 2 Р , М П а

0 , 5 0 1 , 5 2 , 0 2 , 5 3 , 0 3 , 5 1 , 0 S B

П л а н с к о р о с т е й

V = 0 , 1 0 8 5 м / с м м Р 1 1

V A V S 2 V B

V B A

П л а н у с к о р е н и й

a = 1 6 , 8 1 7 5 м / с 2

м м

Р 1 1

a b

s 2

a b a b

n a b

4 , 0

П л а н п о л о ж е н и й l = 0 , 0 0 1 м

м м

В

F 3

S 2

А

G 2

R 0 3

R 1 2 n

2

3

R 0 3

R 1 2 n

R 1 2

R 1 2

F 3

П л а н с и л

F = 1 1 9 , 7 6 Н

м м

Г р у п п а А с с у р а ( 2 - 3 )

l = 0 , 0 0 1 м

м м

S 2

В

А

О

1

1 0

1 0

a В

F п с

G 3

u 3

G 2

u 2

a S 2

G 1

1

2

3

M U 2

2

К

h

р

А

О

G 1

1 R 2 1

F у R 0 1

р

К

р

R 0 1 n

R 0 1

М е х а н и з м I к л а с с а m Р = 2 4 4

н м м

R 2 1

R 1 2

М а с с а М а с ш т а б И з м . Л и с т № д о к у м . П о д п . Д а т а

Л и т .

Р а з р а б . П р о в . Т . к о н т р . Л и с т Л и с т о в

Н . к о н т р . У т в .

1 : 1

Т М М № з а д а н и я . № в а р и а н т а . № л и с т а

И в а н о в И . И . П е т р о в П . П .

1 3

В у з , ф а к у л ь т е т , № г р у п п ы И

н

в

. № п

о

д

л

.

П

о

д

п

. и

д

а

т

а

В

з

а

м

. и

н

в

. № И

н

в

. № д

у

б

л

.

П

о

д

п

. и

д

а

т

а

С

п

р

а

в

. №

П

е

р

в

. п

р

и

м

е

н

.

Т М М № з а д а н и я . № в а р и а н т а . № л и с т а К о п и р о в а л Ф о р м а т A 1 КОМПАС-3D LT V9 (некоммерческая версия)

КОМП

АС-3

D LT

(с) 1

989-

2007

ЗАО

АСК

ОН, Р

осси

я. В

се п

рава

защ

ищен

ы.

26

Условные обозначения звеньев № п/п

Наименование

Обозначение Характер движения

Примечание

1 Стойка

Отсутствует

2 Кривошип

Колебательное Полный оборот

3 Коромысло

4 Шатун Плоскопаралле

льное

Нет пар, связанных со

стойкой

5 Ползун

Поступательное

6 Кулиса

Колебательное, вращательное

Направляющая ползуна

7 Кулачок

Вращательное

Поступательное

Профиль

определяет движение ведомого

звена

8 Зубчатое колесо


Без учета конструкцио

нных особенностей

9

Соединение звеньев: Жесткое

Шарнирное


27

Список литературы

Основная литература 1. К.В. Фролов, С.А. Попов, А.К. Мусатов и др. Теория механизмов и механика

машин. - М.: Высш. шк., 2005.-496 с. 2. С.А. Попов, Г.А. Тимофеев. Курсовое проектирование по теории механизмов и

механике машин. – М.: Высш. шк., 2002. 411с. 3. С.И. Марченко, Е.П. Марченко, Н.В.Логинова. Теория механизмов и машин.-

Ростов н/Д.; Феникс, 2003.- 263 с. 4. Теория механизмов и машин.: Учебное пособие. , Е.К. Кичаев, А.М. Лашманов,

П.Е. Кичаев, Л.А. Довнар.: СамГТУ, г. Самара, 2007, 134 с.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ...

Documents