Курсавая. Курсовая работа. Курсовой проект по дисциплине Механика 3
 Скачать 1.29 Mb.
|
Примеры выполнения курсовой работыТема 1. Кинематическое исследование рычажного механизма 1.1. Исходные данные Дана схема (рис. 2), частота вращения ведущего звена nAB = 950 об/мин и длины звеньев rAB = 110 мм, lBC = 460 мм, lBD = 290 мм. Исследование механизма производится в 11-м положении (заданный угол поворота кривошипа).  Рис. 2. Схема механизма 1.2. Описание построения плана механизма Принимаем длину кривошипа 1 на чертеже равной 40 мм. Расчет масштабного коэффициента производим по формуле
где  – масштабный коэффициент, м/мм; – длина кривошипа по заданию, м;AB – длина кривошипа на чертеже, мм.  .Расчет длин звеньев механизма на чертеже ведем, используя следующую формулу:
где  – длина звена на чертеже, мм; – действительная длина звена, м; – масштабный коэффициент, м/мм. ; .1.3. Структурный анализ механизма Составим описание звеньев и кинематических пар механизма и занесём их, соответственно, в табл. 1.1 и табл. 1.2. Таблица 1.1 Характеристика звеньев механизма
Таблица 1.2 Характеристика кинематических пар механизма
Степень свободы плоского механизма находится по формуле Чебышева
где  – число подвижных звеньев, в данном механизме их 5 (табл. 1.1); – число одноподвижных кинематических пар 5-го класса, в данном механизме их 7 (табл. 1.2); – количество двухподвижных пар 4-го класса, в данном механизме их нет (табл. 1.2). .1.4. Построение кинематических диаграмм По найденным на планах механизма положениям ведомого звена 5 вычерчиваем график перемещения ползуна B, начиная от крайнего нижнего положения. Время оборота ведущего звена (кривошипа AВ) найдем по формуле
где  – время оборота кривошипа АВ, с; – частота вращения кривошипа АВ, об/мин. .Изобразим это время на оси абсцисс отрезком x = 159 мм. Масштабный коэффициент времени на диаграмме рассчитывается по формуле
где  – масштабный коэффициент времени на диаграмме, с/мм; – время оборота кривошипа АВ, с; – принятая длина отрезка по оси абсцисс, мм. .Масштаб перемещений на диаграмме, откладываемых по оси ординат, принимаем равным величине удвоенного масштаба длины на схеме механизма.  где  – масштабный коэффициент плана положений механизма, м/мм; – коэффициент уменьшения (увеличения) диаграммы перемещений по сравнению с планом положений.Масштабный коэффициент угла поворота кривошипа найдем по формуле
где  – масштабный коэффициент угла поворота кривошипа, рад/мм; – масштабный коэффициент времени на диаграмме, м/мм; – угловая скорость звена 1, рад/с;Угловую скорость звена 1 можно найти по следующей формуле:
где – угловая скорость звена 1, рад/с; – частота вращения кривошипа АВ, об/мин. .Тогда  .Дифференцируя график перемещений, получим график изменения скорости ведомого звена. Дифференцирование проводим графически методом хорд. Вычисляем масштабный коэффициент скорости на диаграмме
где  – масштабный коэффициент скорости на диаграмме, м · с-1/мм; – масштабный коэффициент перемещений на диаграмме, м/мм; – угловая скорость звена 1, рад/с; – масштабный коэффициент угла поворота кривошипа, рад/мм; – полюсное расстояние, мм.Полюсное расстояние принимают равным 40 мм.Тогда  .Аналогичным способом получим кривую ускорения, дифференцируя график скорости. Вычисляем масштабный коэффициент ускорения на диаграмме
где  – масштабный коэффициент ускорения на диаграмме, м · с-2/мм; – масштабный коэффициент скорости на диаграмме, м · с-1/мм; – угловая скорость звена 1, рад/с; – масштабный коэффициент угла поворота кривошипа, рад/мм; – полюсное расстояние, мм.Полюсное расстояние принимают равным 40 мм. .1.5. Описание построения плана скоростей От произвольно взятой точки Р отложим вектор скорости  , который направлен перпендикулярно кривошипу в направлении . Принимаем длину вектора  на плане скоростей равной 40 мм.Вращение кривошипа задано схемой механизма и направлено против часовой стрелки. Скорость точки B кривошипа можно найти, предварительно рассчитав угловую скорость вращения кривошипа:
где  – скорость точки В кривошипа, м/с; – угловая скорость звена 1, рад/с; – длина кривошипа по заданию, м. Расчет масштабного коэффициента скорости
где – масштабный коэффициент скорости, м · с-1/мм; – скорость точки В кривошипа, м/с; – длина вектора на плане скоростей, мм. .Для каждого из 12 положений: Скорость точки C ползуна найдем, решив совместно два векторных уравнения
Первое уравнение описывает движение точки С относительно точки В, а второе описывает движение точки С, принадлежащей ползуну. Скорость точки D ползуна найдем, решив совместно два векторных уравнения
Первое уравнение описывает движение точки D относительно точки В, а второе описывает движение точки D, принадлежащей ползуну. Векторы скоростей  и  строим из точки B перпендикулярно шатунам 2 и 4 до их пересечения с осями xx и уу.После построения плана скоростей определяем значения скоростей всех звеньев и точек механизма. Например:  . .1.6. Описание построения плана ускорений От полюса π отложим вектор нормального ускорения в направлении от В к А в виде вектора  .Нормальное (центростремительное) ускорение точки В кривошипа найдем по формуле
где  – нормальное ускорение точки В, м/с2; – угловая скорость звена 1, рад/с; – длина кривошипа по заданию, м. .Принимаем длину вектора  .Расчет масштабного коэффициента ускорения проведем по формуле
где  – масштабный коэффициент ускорения, м · с-2/мм; – нормальное ускорение точки В, м/с2; – длина вектора на плане скоростей, мм. .Для каждого из 2 положений: Ускорение точки C найдем, решив совместно два векторных уравнения
Ускорение точки D найдем, решив совместно два векторных уравнения
Нормальные ускорения  и  строим параллельно шатунам 2 и 4 соответственно, причем они направлены от точек С и D к точке В.Тангенциальные ускорения  и  строим перпендикулярно нормальным ускорениям и из конца векторов до пересечения с осями xx и yy.Для 0-го положения: Нормальное ускорение  определим по формуле
где – нормальное ускорение звена CB, м/с2; – длина вектора скорости шатуна СВ на чертеже, мм; – действительная длина шатуна CB, м. .На плане ускорений длина вектора  будет равна
где – длина вектора нормального ускорения точки B кривошипа, мм; – нормальное ускорение звена CB, м/с2; – масштабный коэффициент ускорения, м · с-2/мм. .Нормальное ускорение  найдем по формуле (1.18) .А длину вектора  по формуле (1.19) .Для 11-го положения: Нормальное ускорение определим по формуле (1.18) .На плане ускорений длина вектора будет равна (1.19) .Нормальное ускорение найдем по формуле (1.18) .А длину вектора по формуле (1.19) .Тангенциальное ускорение звена СВ находим из плана ускорений по формуле
где  – тангенциальное ускорение звена CB, м/с2; – величина вектора τСВ на плане ускорений; – масштабный коэффициент ускорения, м · с-2/мм. ; .Сравнительный анализ Рассчитаем скорость и ускорение выходного звена, полученные построением планов скоростей. Для этого умножаем длину вектора абсолютной скорости ползуна С на масштабный коэффициент плана скоростей и длину вектора абсолютного ускорения на масштабный коэффициент плана ускорений.
Рассчитаем скорость и ускорение выходного звена, полученные построением диаграммы скоростей. Для этого умножаем ординату диаграммы скорости ползуна С на масштабный коэффициент диаграммы скоростей и ординату диаграммы ускорения на масштабный коэффициент диаграммы ускорений (например, для второго положения механизма).
Сравним полученные значения. Таблица 1.3 Сравнительный анализ скоростей и ускорений
 .Тема 2. Синтез кулачкового механизма 2.1. Исходные данные и схема механизма Дана схема кулачкового механизма (рис. 3), угол удаления φу = 100º, угол дальнего стояния φд = 80º, угол возврата φв = 100º, минимальный угол передачи движения γmin= 60º и подъем толкателя h= 35 мм = 0,035 м. Направление вращения кулачка против часовой стрелки.   Рис. 3. Схема кулачкового механизма 2.2. Построение диаграммы  На оси абсцисс φ откладываем углы φУ, φД, φВв масштабе 2º/1 мм. Масштабный коэффициент угла поворота найдем по формуле
где – масштабный коэффициент, рад/мм; – угол удаления, рад.; – угол дальнего стояния, рад.; – угол возврата, рад.;L– длина отрезка на чертеже, мм.  .Длину отрезка ОР находим по формуле
где OP – длина отрезка OP на чертеже, мм;  – масштабный коэффициент, рад/мм. .Высоту кривой принимаем равной  = 70 мм.Разбиваем угол удаления и угол возврата на диаграмме на 12 равных частей. Масштабный коэффициент  .2.3. Построение диаграммы  .Диаграмма получается графическим интегрированием диаграммы аналогов ускорений  . Для этого:– разбиваем угол удаления на 12 равных частей 01; 12; 23; ...; – из середины каждой части проведем перпендикуляр до пересечения с кривой ;соединим полюс P с проекциями середин частей кривой на ось  – на диаграмме откладываем отрезки, параллельные соответствующим отрезкам, полученным в предыдущем подпункте.Все построения ведем в масштабном коэффициенте  .2.4. Построение диаграммы  Диаграмму построим, графически проинтегрировав диаграмму аналогов скоростей  аналогично пункту 2.3.Замеряем наибольшую величину  на чертеже, = 35,06 мм.Масштабный коэффициент  м/мм.2.5. Определение минимального радиуса кулачка Берем на плоскости произвольную точку О, откладываем от неё отрезок ОА, равный ходу h толкателя. Этот отрезок размечаем в соответствии с диаграммой . Через точки деления проводим перпендикуляры к линии ОА. От точек деления на перпендикулярах откладываем влево при подъеме и вправо при опускании толкателя отрезки, взятые из графика . Эти отрезки нужно откладывать в том масштабе, в котором отложен отрезок ОА, т. е. в масштабе  м/мм. Соединяем плавной кривой концы этих отрезков и получаем кривую  . Проводим под углом  горизонтали две касательные к построенной кривой. Эти прямые образуют в итоге область, в которой может располагаться центр кулачка. Выбираем длину отрезка BО, равной  = 60 мм на чертеже. Следовательно, минимальный теоретический радиус кулачка будет равен
где  – минимальный теоретический радиус кулачка, м; – масштабный коэффициент, м/мм; – минимальный радиус кулачка на чертеже, мм. .2.6. Профилирование кулачка Построения ведем в масштабе  м/мм. Проведём окружность радиусом BA, полученным в предыдущем пункте. В произвольном месте окружности ОВ0 выберем точку отсчета В0. Соединим точку В0 с точкой О. От полученного луча в направлении (–ω) отложим угол φу, получим точку В12. Дугу В0В12 разделим на 12 равных частей (получим точки В1, В2, В3, …). Откладываем окружности, соответствующие перемещению толкателя в каждом из положений. Отмечаем точки пересечения отрезков ОВ0, ОВ1, ОВ2,… с соответствующими окружностями. Полученные точки соединяют плавной кривой – это теоретический профиль кулачка. Радиус ролика следует выбирать в диапазоне
где  – радиус ролика толкателя, м; – принятый минимальный теоретический радиус кулачка, м. .Принимают радиус ролика равным = 15 мм = 0,015 м. Тогда радиус ролика на чертеже будет равен (2.5) .Далее радиусом ролика проводят дуги вовнутрь и строят огибающую линию теоретического профиля. Это и есть действительный профиль кулачка. |
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
.
.
,
,
,
,
,
,