структурный и кинематический анализ механизма щековой дробилки

ВВЕДЕНИЕ PAGEREF _Toc65615385 \h 51.Структурный и кинематический анализ механизма щековой дробилки. PAGEREF _Toc65615386 \h 62.Кинематический анализ. PAGEREF _Toc65615387 \h 63.Проектирование профиля кулачка и зубчатого механизма. PAGEREF _Toc65615388 \h 133.1.Проектирование профиля кулачка. PAGEREF _Toc65615389 \h 133.2.Проектирование зубчатого механизма. PAGEREF _Toc65615391 \h 174.Кинетостатическое исследование плоского механизма. PAGEREF _Toc65615392 \h 224.1.Силового расчет механизма в 5ом положении. PAGEREF _Toc65615393 \h 224.2.Силовой расчет механизма в 12ом положении. PAGEREF _Toc65615394 \h 295.Расчет маховика и исследование движения механизма. PAGEREF _Toc65615395 \h 33Список использованной литературы PAGEREF _Toc65615396 \h 40
ЗАДАНИЕ1.Исходные данные для расчета механизма щековой дробилки:
nk (об/мин) – 230; lOA (м) – 0,095; lAВ (м) – 0,7; lBD (м) – 0,57; lBC (м) – 0,57; lEC (м) – 1,15; lAS2 (м) – 0,28; lBS3 (м) – 0,285; lBS4 (м) – 0,285; lES5 (м) – 0,69; X1 (м) – 0,52; У1 (м) – 0,57; X2 (м) – 0,47; У2 (м) – 0,67; G2(кН) – 9,5; Js2 (кг•м2) – 78; G3 (кН) – 1,9; Js3 (кг•м2) – 18; G4 (кН) – 1,9; G5 (кН) – 48; Js4 (кг•м2) – 18; Js5 (кг•м2) – 280; ẟ - 1/35.

Конструкция щековой дробилки (Рис1.) Схема механизма щековой дробилки (Рис2.)
2. Исходные данные для проектирования зубчатого редуктора:
n∂ (об/мин) – 2990; m12=m34 (мм) – 6; q – 3; z5 – 12; m56 (мм) – 12; ha* – 1; c* - 0,25

Схема зубчатого редуктора (Рис3.)
3. Исходные данные для проектирования кулачкового механизма

Схема кулачкового механизма (Рис 4.) Закон движения толкателя (коромысла) (Рис 5.)
Допустимый угол давления v∂оп, град Толкателя – 35; Допустимый угол давления v∂оп, град Коромысла – 45; Частота вращения кулачка n, об/мин – 500; Максимальное перемещение (ход) толкателя Smax, мм – 25; Максимальное перемещение коромысла ѱmax, град – 20; длина коромысла ℓ, мм – 90; Угол подъема ᵩn, град, ᵩn= ᵩ0 – 70; Угол верхнего выстоя ᵩB, град, – 30; Эксцентриситет e, мм – 12; Замыкание высшей кинематической пары – силовое; Масса толкателя m, кг – 0,4; Момент инерции коромысла 104JO2, кг•м2 – 2.
ВВЕДЕНИЕВ процессе курсового проектирования, я освоил и привил себе навыки использования общих методов проектирования и исследование механизмов для создания конкретной машины, а именно щековой дробилки. Я научился выполнять расчеты, используя как аналитические, так и графические методы решения инженерных задач.
Курсовое проектирование поставило предо мной следующие задачи:
- проектирование структурной и кинематической схем рычажного механизма;
- анализ режима движения механизма при действии заданных сил;
- силовой анализ механизма с учетом геометрии масс звеньев;
- проектирование цилиндрической и планетарной зубчатой передачи;
- проектирование кулачкового механизма.
Данные задачи я смог выполнить благодаря методам исследования и проектирования механизмов и машин, изучаемые в учебной дисциплине «Теория механизмов и машин».
В моей инженерной подготовке, этот курсовой проект занимает особое место. Создание современной машины требует от конструктора всестороннего анализа её проекта, как раз это я и осваивал в своем проекте.
Хочется отметить, что было бы технологичнее так же выполнить курсовое проектирование с использованием современных компьютерных технологий. Это позволило бы нам не только познать глубокий материал по курсу «Теория механизмов и машин», но и значительно повысить свою квалификацию, т. к., именно компьютерные технологии помогает далеко шагнуть в области конструирования.
Структурный и кинематический анализ механизма щековой дробилки.Степень подвижности.
,
где
n – число звеньев,
Р5 – число пар 5 класса,
Р4 – число пар 4 класса.
Разбиваем механизм на группы Ассура и определяем класс и группу каждой группы.
(0;1) I класс
(2;3) II класс 2 вид 2 порядок
(4;5) II класс 2 вид 2 порядок
механизм второго класса.
Структурная формула.
I(0;1) II(2;3) II(4;5)
Кинематический анализ.Масштаб кинематической схемы.

Рассчитываем длины всех звеньев.
,,
, .
.
.
Вычерчиваем механизм в 12 положениях.
За первое положение принимаем такое положение механизма, при котором ползун В находится в НМТ, а ползун С движется вверх.
Строим план скоростей в масштабе кривошипа.


Порядок построения плана скоростей для первого положения.
Выбираем произвольный полюс р.
Определяем скорость ведущего звена.
, и направляем в сторону .
Определяем скорость точки В.
Для этого составим и решим систему двух уравнений:

т.к. т. В движется по направляющей, то ее скорость направлена параллельно ей. Т.о., из полюса проводим линию, параллельную направляющей. Из т. А проводим линию перпендикулярную АВ. На пересечении этих линий получим точку b. (pb) – скорость точки В.
Определяем скорость точки С.
Для этого составим и решим систему двух уравнений:

т.к. т. С движется по направляющей, то ее скорость направлена параллельно направляющей. Т.о., из полюса проводим линию, параллельную направляющей. Из т. А проводим линию перпендикулярную АС. На пересечении этих линий получим точку c. (pc) – скорость точки C.
Положение точек s2 и s4 находим из пропорций:


Соединив полученные точки с полюсом получим скорости центров тяжести звеньев 2 и 4.
Планы скоростей для остальных положений строятся аналогично.
Строим план ускорений в масштабе кривошипа.

Порядок построения плана ускорений для первого положения.
Выбираем произвольный полюс .
Определим ускорение точки А.
Вектор ускорения точки А параллелен звену ОА, направлен к центру вращения (от т. А к т. О) и по длине равен звену ().
Определим ускорение точки В.
Для этого составим и решим систему уравнений:

Подсчитываем нормальное ускорение: . an1 откладываем из точки а параллельно звену АВ к центру вращения (т.е. к точке А). Из конца вектора an1 проведем линию, параллельную касательному ускорению. Т.к. ускорение точки В направлено по направляющей, из полюса проводим линию, параллельную направляющей. На пересечении этих линий получим искомую точку b. Соединяем ее с полюсом и получаем направление вектора ускорения точки В.
Определим ускорение точки С.
Для этого составим и решим систему уравнений:

Подсчитываем нормальное ускорение: . an2 откладываем из точки а параллельно звену АС к центру вращения (т.е. к точке А). Из конца вектора an2 проведем линию, параллельную касательному ускорению. Т.к. ускорение точки С направлено по направляющей, из полюса проводим линию, параллельную направляющей. На пересечении этих линий получим искомую точку с. Соединяем ее с полюсом и получаем направление вектора ускорения точки С.
Ускорение точек S2 и S4 находим из пропорций.


Соединив полученные точки с полюсом получим ускорения центров тяжести звеньев 2 и 4.
Планы ускорений для остальных положений строятся аналогично.
Таблица 1.1.
Нормальные ускорения
ед. изм. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
an1 мм 19,6 15,2 5,4 0 5,4 15,2 19,6 15,2 5,4 0 5,4 15,2
an2 мм 0 5,4 15,2 19,6 15,2 5,4 0 5,4 15,2 19,6 15,2 5,4
Таблица 1.2.
Скорости и ускорения для ползунов В и С, точек S2 и S4.
Параметр ед. изм. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
т. В VB м/с 0 3,45 7,05 9,97 10,22 6,52 0 6,52 10,22 9,97 7,05 3,45
аB м/с2 461,44 482,61 478,68 265,20 231,22 746,93 959,52 746,93 231,22 265,20 478,68 482,61
т. С VC м/с 9,97 10,22 6,52 0 6,52 10,22 9,97 7,05 3,45 0 3,45 7,05
аC м/с2 265,20 231,22 746,93 959,52 746,93 231,22 265,20 478,68 482,61 461,44 482,61 478,68
S2 VS2 м/с 6,78 7,55 8,87 9,97 9,75 8,13 6,98 8,13 9,75 9,97 8,87 7,55
aS2 м/с2 635,37 626,50 582,13 503,28 534,97 700,02 784,70 700,02 534,97 503,28 528,13 626,50
S4 Vs4 м/с 9,97 9,75 8,13 6,98 8,13 9,75 9,97 8,87 7,55 6,78 7,55 8,87
as4 м/с2 503,28 534,97 700,02 784,70 700,02 534,97 503,28 528,13 626,50 635,37 626,50 582,13
Строим графики изменения угловой скорости и углового ускорения звена АВ.
Для первого положения:

Аналогично вычисляем значения угловых скоростей и угловых ускорений для остальных положений.
Таблица 1.3.
Значения угловых скоростей и ускорений для звена АВ
Параметры ед. изм. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
с-1 24,92 21,92 13,08 0 13,08 21,92 24,92 21,92 13,08 0 13,08 21,92
с-2 0 815,76 1558,63 1774,77 1558,63 815,76 0 815,76 1558,63 1774,77 1558,63 815,76
Для построения графика угловой скорости откладываем на оси ординат величину вектора относительной скорости звена АВ (ab), принимая масштаб угловой скорости . Для построения графика углового ускорения откладываем на оси ординат величину вектора нормального ускорения звена АВ (n1b), принимая масштаб углового ускорения . Знак «+» или «–» выбирается в зависимости от направления угловой скорости и углового ускорения звена АВ.
Строим годографы скорости и ускорения точки S2.
Для построения годографа скорости (ускорения) точки выбираем произвольно полюс, в эту точку параллельно переносим векторы скоростей (ускорений) точки с планов скоростей (ускорений). Последовательно соединяем концы векторов плавной кривой.
Масштабы годографов принимаем равными масштабам планов скоростей и ускорений.
Строим график перемещений ползуна В.
Принимаем положение ползуна в первом положении за начало отсчета. На оси ординат откладываем расстояние от начала отсчета до текущего положения ползуна.
Построение графика скоростей ползуна В.
Скорости ползуна В определяем методом графического дифференцирования.
На всех участках графика перемещений заменяем дуги хордами.
Строим координатные оси (V,).
По оси абсцисс откладываем произвольный отрезок Н=20 мм.
Из конца этого отрезка Р проводим лучи до пересечения с осью ординат.
Точки диаграммы скорости будут лежать на пересечении прямых, проходящих через точки пересечения лучей с осью ординат и параллельных оси абсцисс с соответствующими прямыми, параллельными оси ординат, проведенных через середины участков 1–2, 2–3, …, 12–1.
Масштаб скорости:

Построение графика ускорений ползуна В.
Ускорение точки В вычисляется по формуле:
,
где аВ – ускорение ползуна В,
b –ускорение ползуна В на плане ускорений,
а – масштаб ускорений.
Для построения графика ускорений ползуна В откладываем на оси ординат длину вектора b для каждого положения. Принимаем .
Проектирование профиля кулачка и зубчатого механизма.Проектирование профиля кулачка.Строим данный график аналога ускорений толкателя в произвольном масштабе.
График аналога скоростей толкателя находим методом графического интегрирования:
Находим точки графика, лежащие на серединах участков 1–2, 2––3, …, 17–18, 18–1.
По оси абсцисс строим произвольный отрезок Н1=40 мм.
Ординаты найденных точек откладываем на оси ординат (), соединяем отрезками с полюсом р1, взятом на конце отрезка Н1.
Строим оси ().
Из начала координат новых осей, на участке 1–2, строим отрезок, параллельный отрезку р12', затем на участке 2–3, из конца полученного отрезка, строим отрезок параллельный отрезку р13', аналогично строим отрезки, параллельные отрезкам р14', р15', …, р118', р11'.
Полученная ломаная является искомым графиком скоростей.
Построение графика аналога перемещений толкателя.
График аналога перемещений толкателя строится методом графического интегрирования графика аналога скоростей.
Определяем масштабы.
,
,
,
.
Делаем разметку хода толкателя.
Масштаб хода толкателя:

Для разметки хода толкателя необходимо:
Из начала координат графика перемещений под произвольным углом провести отрезок равный .
С графика перемещений на ось ординат снести точки 1', 2', …, 18'.
Соединить ординату, соответствующую максимальному ходу толкателя с концом отрезка , получаем отрезок 7'-7.
Из остальных точек проводим отрезки, параллельный отрезку 7'-7 до пересечения с отрезком .
Вычерчиваем размеченный ход толкателя отдельно.
Определяем скорости толкателя.
, где уi – ордината i-ой точки с плана скоростей,
– масштаб аналога скоростей,
– масштаб хода толкателя.
Для первого положения x1=0, для второго
Значения скоростей приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1.
Значения скоростей толкателя.
Положение ед. изм. 1; 13…18 2; 12 3; 11 4; 10 5; 9 6; 8 7
xi мм0 5,4 16,2 27 16,2 5,4 0
Откладываем отрезки перпендикулярно ходу толкателя в соответствующих точках.
Соединяем концы отрезков кривой, получаем распределение скоростей на всем ходе толкателя.
Построение оси вращения кулачка.
Проводим касательную к линии распределения скоростей под углом max=22.
На пересечении касательной с прямой, отстоящей от оси толкателя на расстояние эксцентриситета (е=12 мм) получаем центр окружности, с радиусом равным е.
Центр окружности – ось вращения кулачка.
Построение теоретического профиля кулачка.
проводим концентрические окружности с центрами на оси вращения кулачка и радиусами, равными расстоянию от оси вращения кулачка до характерных точек хода толкателя.
Окружность с наибольшим радиусом разбиваем на 18 частей. Нумерацию точек, делящих окружность, ведем против вращения кулачка. Получаем точки 1', 2', …, 18'.
Из точек, делящих окружность, проводим касательные к окружности с центром на оси вращения и радиусом, равным эксцентриситету.
Находим точки пересечения концентрических окружностей с соответствующими касательными (окружности радиусом О-1 с касательной, проходящей через точку 1', окружности радиусом О-2 с касательной, проходящей через точку 2', и так далее).
Соединив точки кривой получим теоретический профиль кулачка.
Построение практического профиля кулачка.
Для получения практического профиля кулачка следует из различных точек найденного теоретического профиля провести ряд дуг, радиус которых равен радиусу ролика. Общая огибающая этих дуг и представляет собой искомый практический профиль.
Проектирование зубчатого механизма.z1=30z5=12h*a=1
z2=28z5=19c*=0,25
z2=20z6=42=20
z3=78m12=m34=6 мм
z4=18m56=12 мм
Определение передаточного отношения механизма графическим методом Смирнова.
Определяем диаметры делительных окружностей зубчатых колес.

Строим схему механизма в масштабе.
Построение картинки скоростей.
Строим линию нулевых скоростей.
Отмечаем на линии нулевых скоростей линейную скорость оси первого колеса (т.0). Откладываем линейную скорость на диаметре делительной окружности первого колеса – отрезок произвольной длины (т.1). Соединив точки 0 и 1 получим линию распределения скоростей первого колеса (ЛРС1). Т.к. линейные скорости на диаметрах делительных окружностей колес 1 и 2 одинаковы, то линия ЛРС колеса 2-2' пройдет через точку 1. Т.к. колесо 2' находится в зацеплении с неподвижным колесом 3, то ЛРС колес 2-2' пройдет через линию нулевых скоростей в точке, соответствующей точке зацепления колес 3 и 2' (т.0'). Строим линию распределения скоростей колеса 2-2' через точки 1 и 0'. Аналогично строим линии распределения скоростей остальных колес.
Выбираем произвольный полюс р. В него сносим линии распределения скоростей входного и выходного колес. Проводим произвольно горизонтальную линию на расстоянии рО от полюса. Находим точки пересечения линий распределения скоростей с горизонтальной прямой (т. а и т. b). Передаточное отношение U16 будет равно отношению длин этих отрезков.

Определение передаточного отношения аналитическим методом Виллиса.




Определяем погрешность.

Вычерчиваем зацепление пары эвольвентных колес 1 и 2.
Радиус делительной окружности.
; .
Радиус основной окружности.
,
.
Радиус окружности вершин.
,
.
Радиус окружности впадин.
,
.
Межосевое расстояние.

Толщина зуба по делительной окружности.
.
Вычерчиваем зацепление пары эвольвентных колес в масштабе
Построение картины зацепления.
Проводим линию центров и откладываем в выбранном масштабе межосевое расстояние aw = 145 мм. Из точек О1 и O2 проводим начальные (делительные) окружности радиусами r1 и r2. Они должны касаться друг друга на линии центров. Точка касания - полюс зацепления P. Проводим основные окружности радиусами rb1 и rb2. Через точку P проводим общую касательную N–N к этим окружностям. Проводим линию зацепления N1–N2. Проверка: эти окружности должны касаться линии N–N (но не пересекаться). Точки касания обозначим через N1–N2. Отрезок N1–N2 – теоретическая линия зацепления. Делим отрезки N1–P и N2–P на равные части (на семь) и строим эвольвенты для обоих колес. Для этого от точки N1 откладываем на основной окружности хорды (N1–3'), (3'–2'), (2'–1'), (1'–0), соответственно равные отрезкам (N1–3'), (3'–2'), (2'–1'), (1'–P). Соединяем точки 1', 2' и т. д. с точкой О; и к линиям (O–1'), (O–2'), и т. д., проводим перпендикуляры, на которых откладываем количество отрезков, соответствующее номеру перпендикуляра. Например, перпендикуляр 2' – два отрезка. Построение эвольвенты для второго колеса аналогичное.
Далее проводим окружности: вершин радиусами ra1 и ra2 впадин радиусами rf1 и rf2. Точки пересечения окружностей вершин с теоретической линией зацепления дадут отрезок ab – практическую линию зацепления.
От полюса P по делительным окружностям откладываем шаг зацепления Pt и толщины зубьев S1 и S2. Боковые профили остальных зубьев строим по шаблону.
Определяем рабочие участки профилей. Радиусом, равным отрезку Oa, из центра О проводим дугу до пересечения с боковым профилем зуба. Точка пересечения является концом рабочего участка профиля зуба первого колеса. Рабочий участок выделен штриховкой. Аналогично определяется рабочий участок для второго колеса.
Построение графика удельного скольжения.
,

– передаточное отношение.
при и имеем: ,
Значения и для некоторых значений 1 и 2 приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2.
Значения коэффициентов удельного скольжения профилей
1 / 2 148,78/0 113,57/35,21 76,81/71,97 40,69/108,09 0/148,78
1 0,67 0 -1,85 -
- -2,01 0 0,65 1

Строим график удельного скольжения профилей в масштабе
Построение графика удельного давления.
, где т – модуль


При и имеем:
Значения для некоторых значений 1 и 2 приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3.
Значения коэффициента удельного давления
1 / 2 148,78/0 113,57/35,21 76,81/71,97 74,39/74,39 40,69/108,09 0/148,78
+ 0,186 0,134 0,134 0,169 +
Строим график удельного давления в масштабе
Определение коэффициента перекрытия.

где ab линия реального зацепления
Рb шаг по основной окружности
Кинетостатическое исследование плоского механизма.Силового расчет механизма в 5ом положении.Определение сил полезного сопротивления и (сил давления газов на поршни).
Согласно данным индикаторных диаграмм находим давление газов на поршни в текущем положении. Ход поршня на диаграммах откладываем в том же масштабе, что и на схеме механизма.
Определяем масштаб диаграмм:


Определяем давление газов в цилиндрах компрессора в пятом положении. Для удобства на оси S диаграммы нанесем засечки, соответствующие положениям поршней B и С на схеме механизма. Принимаем, что, начиная с нулевого положения, в поршне B начинается такт сжатия. В поршне С, в том же положении, так же идет такт сжатия. Поэтому для определения силы давления на поршень B в пятом положении поднимаемся по диаграмме вверх от засечки соответствующей пятому положению поршня B до пересечения с ветвью диаграммы соответствующей такту сжатия (верхняя ветвь). Полученная точка будет отображать давление на поршень B в пятом положении. Аналогично определяется давление на поршень С, но подниматься следует до ветви, соответствующей такту всасывания. Силы полезного сопротивления определяются по формулам:
,
,
где PГ – давление на поршень определяемое по индикаторной диаграмме ;
S – площадь днища поршня, её величина определяется по формуле , где d- диаметр поршня.
Определяем значения сил полезного сопротивления:
,
,
Определение сил действующих на звенья механизма.
Определяем силы и моменты инерции, действующие на звенья механизма:




Момент инерции определяется по формуле :
;
где IS – момент инерции шатуна , (где l – длина шатуна);
ε – угловое ускорение шатуна.


Определяем веса звеньев механизма:




Вычисляем плечи пар сил.


Рассмотрим группу Ассура 2-3.
Прикладываем внешние силы , , , , , момент и неизвестные реакции к т. В (под прямым углом к направляющей), к т. А (в произвольном направлении). Силы , , , прикладываем в центрах тяжести соответствующих звеньев. Причем силы и направляем в стороны, противоположные соответствующим ускорениям центров тяжестей этих звеньев. Момент прикладываем к звену 2 в сторону, противоположную угловому ускорению .
Произведем замену момента и силы результирующей силой , равной по величине , приложенной в точке качания К.
Точка К определяется следующим образом: к центру тяжести шатуна прикладываем силу , в направлении, противоположном направлению силы . Параллельно линии действия силы на расстоянии прикладываем силу так, чтобы момент пары сил с плечом был направлен в сторону момента . Т.к. = , то эти силы, приложенные в центре тяжести шатуна, компенсируют друг друга и при расчетах не учитываются. Продлим линию действия силы , отстоящую от центра тяжести на расстояние , до пересечения с шатуном 2 (или с продолжением его оси). На пересечении получим точку качания К.
Нам не известны ни величина, ни направление реакции , но мы можем разложить ее на составляющие (направляем по оси шатуна) и (направляем перпендикулярно оси шатуна). Направление реакции нам известно.
Составив уравнение моментов относительно точки В, определим :


Реакции и находим графически.
Для этого в произвольную точку в произвольном масштабе параллельно самой себе сносим силу , из конца полученного вектора проводим вектор силы в том же масштабе. Аналогично строим векторы сил , , , . Затем из начала вектора проводим прямую, параллельную реакции ; из конца вектора проводим прямую, параллельную реакции . На пересечении этих прямых получим искомые реакции. Соединив начало вектора с концом вектора получим суммарную реакцию .
Приняв масштаб сил , определяем величины искомых реакций:



Рассмотрим группу Ассура 4-5.
Прикладываем внешние силы , , , , , момент и неизвестные реакции к т. С (под прямым углом к направляющей), к т. А (в произвольном направлении). Силы , , , прикладываем в центрах тяжести соответствующих звеньев. Причем силы и направляем в стороны, противоположные соответствующим ускорениям центров тяжестей этих звеньев. Момент прикладываем к звену 4 в сторону, противоположную угловому ускорению .
Произведем замену момента и силы результирующей силой , равной по величине , приложенной в точке качания К.
Точка К определяется способом, аналогичным способу определения точки К в п. 3.1.3.
Нам не известны ни величина, ни направление реакции , но мы можем разложить ее на составляющие (направляем по оси шатуна) и (направляем перпендикулярно оси шатуна). Направление реакции нам известно.
Составив уравнение моментов относительно точки С, определим :


Реакции и находим графически. См. п. 3.1.3.
Приняв масштаб сил , определяем величины искомых реакций:



Рассмотрим ведущее звено.
К точке А ведущего звена прикладываем найденный ранее реакции и (направление реакций меняем на противоположное) и приведенную силу (под прямым углом к звену), в точке О прикладываем реакцию опоры в произвольном направлении.
Для определения величины составим уравнение моментов относительно точки О:


Реакцию опоры найдем графически (способ построения силового многоугольника см. п. 3.1.3).
Приняв масштаб силы , определяем:

Построение рычага Жуковского для пятого положения.
Для определения приведенной силы по теореме Жуковского необходимо:
Повернуть план скоростей на угол 90 в любую сторону.
Снести все силы, действующие на механизм, исключая силы реакций, в характерные точки повернутого плана скоростей.
Рассматривая план скоростей как жесткий рычаг с центром вращения в полюсе, составить уравнение моментов относительно полюса.
Из уравнения моментов найти искомую приведенную силу.
Повернув план скоростей () на 90, прикладываем в характерные точки все силы, исключая реактивные. Причем силы и прикладываем в точки качания, которые находятся из пропорций:


Составим уравнение моментов относительно полюса р:


Погрешность определения величины приведенных сил, найденных силовым методом и методом Жуковского.

Силовой расчет механизма в 12ом положении.Определение сил полезного сопротивления и (сил давления газов на поршни).
Согласно данным индикаторных диаграмм находим давление газов на поршни в текущем положении. Методика определения силы полезного сопротивления описана в п. 3.1.1.
Определяем значения сил полезного сопротивления:
,
,
Определение сил действующих на звенья механизма.
Определяем силы и моменты инерции, действующие на звенья механизма:




Момент инерции определяется по формуле :


Определяем веса звеньев механизма:




Вычисляем плечи пар сил.


Рассмотрим группу Ассура 2-3.
Прикладываем активные (, , ), инерциальные (, ), реактивные (,) силы и инерциальный момент (), находи точку качания К (см. п. 3.1.3.).
Раскладываем на составляющие (направляем по оси шатуна) и (направляем перпендикулярно оси шатуна). Направление реакции нам известно.
Составив уравнение моментов относительно точки В, определим :


Реакции и находим графически.
см. п. 3.1.3.
Приняв масштаб сил , определяем величины искомых реакций:



Рассмотрим группу Ассура 4-5.
Прикладываем внешние(, , ), инерциальные (, ), реактивные (,) силы и инерциальный момент (). См. п.3.1.4.
Определяем точку качания К см. п. 3.1.3.
Раскладываем реакцию , на составляющие (направляем по оси шатуна) и (направляем перпендикулярно оси шатуна). Направление реакции нам известно.
Составив уравнение моментов относительно точки С, определим :


Реакции и находим графически. См. п. 3.1.3.
Приняв масштаб сил , определяем величины искомых реакций:



Рассмотрим ведущее звено.
К точке А ведущего звена прикладываем найденный ранее реакции и , и приведенную силу , в точке О прикладываем реакцию опоры (см п. 3.1.5.)
Для определения величины составим уравнение моментов относительно точки О:


Реакцию опоры найдем графически (способ построения силового многоугольника см. п. 3.1.3).
Приняв масштаб силы , определяем:

Построение рычага Жуковского для пятого положения.
Метод построения рычага Жуковского см. п. 3.1.6.
Повернув план скоростей () на 90, прикладываем в характерные точки все силы, исключая реактивные. Причем силы и прикладываем в точки качания, которые находятся из пропорций:


Составим уравнение моментов относительно полюса р:


Погрешность определения величины приведенных сил, найденных силовым методом и методом Жуковского.

Расчет маховика и исследование движения механизма. Определим моменты сил сопротивления для каждого положения и строим график M=М() и строим его в произвольном масштабе М.


Рассчитываем для остальных положений и заносим в таблицу
Таблица 4.1
Расчетная таблица приведенного момента сил сопротивления
№ положения Давление в правом цилиндре р3, кПа РПС3, Н VB, м/с Движение поршня B Давление в правом цилиндре р5, кПа РПС5, Н VС, м/с Движение поршня C Мс, Нм
1 0 0 0 НМТ 477 5392,01 9,97 -755,03
2 3 103,86 3,45 657 7426,73 10,22 -1071,02
3 21 726,99 7,05 900 10173,60 6,52 -1003,61
4 63 2180,97 9,97 900 10173,60 0 ВМТ -305,4
5 162 5608,20 10,22 495 5595,48 6,52 -292,6
6 300 10385,55 6,52 270 3052,08 10,22 -512,94
7 300 10385,55 0 ВМТ 270 3052,08 9,97 427,38
8 114 3946,51 6,52 270 3052,08 7,05 663,6
9 0 0 10,22 270 3052,08 3,45 147,89
10 0 0 9,97 270 3052,08 0 НМТ 0
11 0 0 7,05 288 3255,55 3,45 -157,75
12 0 0 3,45 360 4069,44 7,05 -402,94
По значениям МС строим график. Принимаем
Интегрируя графически диаграмму МС=М() получаем график АС=АС().


Считая момент движущих сил постоянной величиной строим график работ движущих сил за цикл АД=АС.
Строим график приращения кинетической энергии, вычитая из ординат графика соответствующие ординаты графика и откладываем разность на соответствующей точке оси абсцисс. Получаем график приращения кинетической энергии .

Строим приведенных моментов инерции.

Заносим значения угловых и линейных скоростей в таблицу и рассчитываем IПР для каждого положения
Таблица 4.2.
Приведенный момент инерции
№ 2 S2 T2 4 S4 T4 B T3 C T5 T1 T IПР
1 24,92 6,98 293,76 0 9,97 447,30 0 0 9,97 347,90 659,03 1747,99 0,69
2 21,92 7,55 314,17 13,08 9,75 448,31 3,45 61,89 10,22 365,57 659,03 1848,97 0,73
3 13,08 8,87 347,58 21,92 8,13 355,09 7,05 258,45 6,52 148,79 659,03 1768,94 0,70
4 0 9,97 447,30 24,92 6,98 293,76 9,97 516,88 0 0 659,03 1916,97 0,76
5 13,08 9,75 448,31 21,92 8,13 355,76 10,22 543,13 6,52 148,79 659,03 2155,02 0,85
6 21,92 8,13 355,09 13,08 9,75 448,31 6,52 221,05 10,22 365,57 659,03 2049,05 0,81
7 24,92 6,98 293,76 0 9,97 447,30 0 0 9,97 347,90 659,03 1747,99 0,69
8 21,92 8,13 355,76 13,08 8,87 374,58 6,52 221,05 7,05 173,96 659,03 1784,38 0,70
9 13,08 9,75 448,31 21,92 7,55 314,17 10,22 543,13 3,45 41,66 659,03 2006,30 0,79
10 0 9,97 447,30 24,92 6,98 293,76 9,97 516,88 0 0 659,03 1917,97 0,76
11 13,08 8,87 374,58 21,92 7,55 314,17 7,05 258,45 3,45 41,66 659,03 1647,89 0,65
12 21,92 7,55 314,17 13,08 8,87 347,58 3,45 61,88 7,05 173,96 659,03 1556,62 0,61
Строим график в масштабе
Строим график энегомасс.
Сносим соответствующие точки графика приращения кинетической энергии до пересечения с графиком приведенного момента инерции. Соединив последовательно точки пересечения получим график энергомасс в масштабе и .
Определяем момент инерции маховика по методу Виттенбуэра.
Определим углы и

Проводим касательные к верхней и нижней точкам графика энергомасс под углами и соответственно до пересечения с осью . Получаем отрезок (ml)

Определяем размеры маховика.



– объемный вес материала маховика (стали)


Определяем истинную угловую скорость.
, где
– абсцисса i-ой точки
– ордината i-ой точки

где хmax и уmax абсцисса и ордината точки касания касательной, наклоненной под углом , к верхней точки графика.
Определяем координаты точек и заносим в таблицу
Таблица 4.3.
Определение истинной угловой скорости
xi, мм yi, мм i, с-1
1 1302,96 1447,25 72,38
2 1310,96 1413,41 71,31
3 1304,96 1377,12 70,55
4 1316,96 1365,08 69,92
5 1334,96 1363,41 69,40
6 1326,96 1357,70 69,46
7 1302,96 1375,79 70,57
8 1304,96 1411,94 71,43
9 1322,96 1441,38 71,68
10 1318,03 1454,85 72,15
11 1316,96 1462,58 72,37
12 1294,96 1461,36 72,95
Строим график отклонения угловых скоростей ведущего звена.


Графическим интегрированием находим угловые ускорения ведущего звена.

Список использованной литературы1. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. М.: “Высшая школа”, 1986.
2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М., 1975.
3. Кореняко А.С. и др. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Киев.: “Высшая школа”, 1970.
4. Методические указания к курсовому проектированию по теории механизмов и машин (зубчатые передачи, профилирование кулачка) / Под ред. Иванова Е.Г. / Чуваш. ун-т. Чебоксары, 1977.
5. Теория машин и механизмов (синтез механизма). Методические указания к курсовому проекту / Под ред. Иванова Е.Г. / Чуваш. ун-т. Чебоксары, 1979.
6. Теория машин и механизмов. Кинематический и силовой расчет. Динамическое исследование. Методические указания к курсовому проекту / Под ред. Авдониной В.А. / Чуваш. ун-т. Чебоксары, 1986.
7. Фролов К.В. “Теория механизмов и машин”, М., 1986.