Курсовой проект по дисциплине Прикладная механика

• Название: Курсовой проект по дисциплине Прикладная механика
• Анкор: Kursovaya_PMM_8var.doc
• Дата: 23.06.2018
• Размер: 4.43 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_PMM_8var.doc
• Тип: Курсовой проект; #20658
• страница: 1 из 3

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

Курсовой проект

по дисциплине «Прикладная механика»

Руководитель: Ахлюстина Н.В.

Студент: Лобович К.В.

Группа: ЭЭТ-11

Екатеринбург

2013

Содержание



1 Исходные данные 3

2 Определение скоростей точек и звеньев механизма методом плана 4

3 Определение ускорений точек и звеньев механизма методом плана 6

4 Силовой анализ механизма 9

4.1 Силовой анализ механизма по группам Ассура 9

4.2 Метод жесткого рычага Жуковского 13

5 Предварительный расчет зубчатой передачи 15

6 Конструирование вала 17

7 Проверка прочности шпоночного соединения 20

8 Расчетная схема вала. Построение эпюр изгибающих и
крутящих моментов 22

9 Проверочный расчет вала 29

Список литературы 37

1 Исходные данные

Глубинный насос.

a = 560 мм. m₁ = 13 кг. J₁ = 0,38 кг·м².

b = 725 мм. m₂ = 28 кг. J₂ = 2,5 кг·м².

ОА = 90 мм. m₃ = 14 кг. J₃ = 1,7 кг·м².

АВ = 590 мм. m₄ = 28 кг. J₄ = 0,8 кг·м².

ВО₁ = 790 мм. m₅ = 56 кг.

О₁С = 790 мм.

СD = 1360 мм.
n_{кривошипа} = 100 об/мин.

d_п = 100 мм.

p = 130000 Па.

[σ_в] = 700 МПа.

u = 3,5.

2 Определение скоростей точек и звеньев механизма методом плана
По исходным данным определим угловую скорость 1 звена:


Определим модуль скорости точки А начального звена 1:


Для дальнейших построений необходимо определить масштабный коэффициент скорости:


Для удобства расчетов примем масштабный коэффициент равным
_
Основу построения плана скоростей составляет векторная формула определения скорости точки плоской фигуры.

Составим системе векторных уравнений для скорости точки В:

Графически решив систему уравнений, получим скорость точки В. Так как звено 3 является коромыслом, то скорость точки С будет направлена в противоположную сторону, длину отрезка можно определить, решив пропорцию:



Из этого следует:


Так как по условию _ , то _, следовательно _.
Аналогично составим векторное уравнение для точки D:

Проводим из конца вектора _ прямую, перпендикулярную звену 4, а из полюса _ – прямую, параллельную направляющим ползуна 5. Точка пересечения этих прямых и будет концом вектора _.

По плану скоростей определим модули скоростей всех точек механизма:

Линейные скорости:







Угловые скорости:







3 Определение ускорений точек и звеньев механизма методом плана
Построение плана ускорений начинается с того что нужно определить ускорение точки А для 1 звена:



Где _ и _, соответственно нормальная и касательная составляющая ускорения точки А. Так как 1 звено вращается с постоянной скоростью, то _=0;

Следовательно _, отсюда:


Далеевыбираем масштабный коэффициент:


Примем масштабный коэффициент _
Далее определим значения нормальных составляющих ускорений точек механизма, а также длины их отрезков на плане ускорений:

Ускорению _ соответствует отрезок _ на плане ускорений, его длина равна:


Далее аналогично :






Запишем систему векторных уравнений для ускорения точки В:

Распишем ускорения _ и _ через их составляющие, получим:

Для того чтобы найти ускорение точки С необходимо решить пропорцию:


Так как по условию _ , то _, следовательно _.
Аналогично составим векторное уравнение для точки D:

Проводим из конца вектора _ прямую, перпендикулярную звену 4, а из полюса _ – прямую, параллельную направляющим ползуна 5. Точка пересечения этих прямых и будет концом вектора _.

По плану ускорений определим модули ускорений всех точек механизма:

Линейные ускорения:










Касательные ускорения:





Угловые ускорения:






4 Силовой анализ механизма
4.1 Силовой анализ механизма по группам Ассура
Задачей силового анализа является определение уравновешивающей силы и реакций действующих в кинематических парах.

Для начала силового анализа необходимо определить значения всех сил действующих на механизм.

Сила полезного сопротивления:


Силы инерции:






Силы тяжести:








Моменты инерции:






Силовой анализ выполняется начиная с крайне группы.

Разделим механизм на группы Ассура:
Первая группа 5-4.

Перерисуем отдельно группу 5-4 в масштабе 1:10. В соответствующих точках обозначим силы действующие на группу.

Сила полезного сопротивления направлена навстречу скорости ползуна 5. Главные векторы сил инерции звеньев 4-5 направляем согласно плану ускорений в сторону, противоположным соответствующим ускорениям. Моменты инерции направлены противоположно соответствующим угловым ускорениям. Перпендикулярно направляющим ползуна изображаем реакцию стойки на ползун _, также на 4 звено действует сила со стороны 3 звена _.

Составим уравнение равновесия относительно точки С,
найдем реакцию _:





Неизвестную силу находим из многоугольника сил, который составляем согласно векторному уравнению:

Для построения плана сил группы 5-4 выбираем масштабный коэффициент:


Определим длины соответствующих векторов:






Для того чтобы найти значение реакции _ соединяем начало многоугольника с его концом т.к. сумма всех сил должна равняться нулю по условию равновесия _. Замерим получившийся отрезок и умножим его на масштабный коэффициент сил:

Аналогичным образом проведем силовой анализ группы 3-2.

Масштаб группы 1:10.

На 3 звено со стороны звена 4 будет действовать сила _ равная по модулю силе _, но противоположна ей по направлению. В опоре коромысла О₁ присутствует реакция опоры которую разложим на составляющие
_, где _ направлена вдоль звена, а _ перпендикулярно звену. На звено 2 действует сила со стороны вещего звена 1 которую также разложим на составляющие _, где _ направлена вдоль звена, а _, перпендикулярно звену.

Составим уравнение равновесия для 3 звена относительно точки В:






Составим уравнение равновесия для 2 звена относительно точки В:





Составим векторное уравнение для многоугольника сил группы 3-2:

Определим длины соответствующих отрезков:






Построив многоугольник сил группы 3-2 определим значения сил _, и _:




Рассмотрим ведущее звено:

Масштаб звена 1:10.

На первое звено действует сила _ равная по значению силе _ и противоположна ей по направлению. Уравновешивающая сила, приложенная к ведущему звену, направлена в сторону вращения 1 звена.

Составим уравнение равновесия и определим уравновешивающую силу:




4.2 Метод жесткого рычага Жуковского
Метод заключается в том, что план скоростей поворачиваем на 90⁰. В соответствующих точках прикладываем действующие силы и составляем уравнения равновесия относительно полюса. Из которого определяем уравновешивающую силу. Моменты инерции необходимо заменить эквивалентными парами сил.

Приведение моментов инерции к эквивалентной паре сил:



Уравнение равновесия относительно полюса:







Проверка на сколько процентов отличаются полученные двумя методами значения:


Отклонения является допустимым.
Определим уравновешивающий момент:


5 Предварительный расчет зубчатой передачи
По исходным данным задано расположение колеса на валу: