Варианты. Общие методические указания по изучению дисциплины учебная дисциплина Теория механизмов и машин
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
I S3 = 0,1 m 3 l 2 O3B . Так как масса звена 2 на порядок меньше масс других звеньев, ею можно пренебречь. Кинематические диаграммы построить для точки С звена 5. Для всех вариантов принять: а) массу кривошипа O 1 А равной 2 кг; б) массу шатуна ВС равной 4 кг; в) момент движущих сил величиной постоянной за цикл установившегося движения. Рисунок 3 - Механизмы строгального станка: а–механическая характеристика станка; б – схема рычажного механизма строгального станка; в - схема машинного агрегата. 34 Таблица 10 - Исходные данные для проектирования и исследований механизмов поперечно-строгального станка Параметр Обозначен ие Числовые, значения параметров для вариантов пара метр а еди ниц ы СИ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ход суппорта 5 S max м 0,61 0,69 0,54 0,66 0,58 0.70 0,68 0,62 0,50 0,56 Коэффициент изменения средней скорости звена 3 Kv - 1,28 1,34 1,38 1,42 1,48 1,44 1,46 1,48 1,50 1,30 Расстояние между осями l O3O1 м 0,50 0.60 0,40 0,62 0.48 0,58 0.38 0,42 0,40 0,50 Высота резца h м 0.10 0,12 0,14 0.13 0,11 0,12 0,13 0,11 0,10 0,14 Длина шатуна l CB м 0,21 0.20 0.22 0,19 0,18 0,23 0.22 0.19 0,21 0,20 Частота вращения кривошипа O 1 A n 1 мин -1 80 70 75 65 95 85 78 68 83 90 Номера положений меха- низма для силового расчета - - 0,3,11 0,2,10 0,1,9 0,4,8 5,6,0 3,10,81,11, 6 2,5,9 3,4, 10 7,1,0 Масса кулисы ОзВ m 3 кг 18 20 15 19 16 22 17 18 14 14 Масса суппорта m 6 кг 60 70 50 65 55 75 58 62 48 68 Момент инерции колес коробки передач и кривошипа ОА, приведенные к валу I O1 кгм 2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0.2 0,1 0,2 Момент инерции шатуна СВ относительно оси, проходящей через центр масс I S4 кгм 2 0,015 0,013 0.018 0,011 0,01 0,02 0,018 0,011 0,015 0,013 Коэффициент неравномерности движения механизма - 0,05 0,04 0,05 0,04 0,05 0,04 0,05 0,04 0,05 0,04 Сила резания P рез Н 2000 2200 2500 2800 1800 1900 2200 3000 3200 2700 35 З АДАНИЕ №4 П РОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПРОШИВНОГО ПРЕССА Прошивной пресс предназначен для получения отверстий в тонком листовом материале и для насечки зубьев пил (рисунок 4). Рисунок 4 - Механизмы прошивного пресса: а - схема рычажного механизма пресса; б - механическая характеристика прошивного пресса; в - схема машинного агрегата. 36 Таблица 11 - Исходные данные для проектирования и исследования механизмов прошивного пресса Параметр Обозначение Числовые значения параметров для вариантов парам етра един ицы СИ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Коэффициент изменения средней скорости кулисы 3 K v - 1,25 1,32 1,25 1,28 1,35 1,30 1,18 1,22 1,27 1,20 Частота вращения кривошипа O 1 А n 1 мин -1 130 120 125 120 130 125 120 130 125 130 Расстояние между осями O 1 O 3 м 1,28 1,30 1,35 1,28 1,18 1,16 1,14 1,08 1,10 1,15 Расстояние до оси пуансона от точки О з x м 0,40 0,45 0,45 0,50 0,52 0,45 0,50 0,48 0,40 0,55 Номера положений механизма для силового расчета - - 0,3, 9 2,К, 10 4,0,8 5,К, 11 4,0, 9 К,3, 10 0,2, 11 0,4, К 2,К, 11 0,4, 8 Масса кривошипа O 1 А m 3 кг 4 5 6 7 5 4 5 3 3 4 Масса кулисы 3 m 3 кг 20 22 24 25 20 18 18 15 16 17 Масса пуансона 5 m 3 кг 12 14 16 15 10 9 8 6 7 8 Момент инерции кривошипа O 1 А относительно оси O 1 I O1 кгм 2 0,02 0,05 0,04 0,03 0,02 0,03 0,04 0,03 0,02 0.03 Момент инерции кулисы 3 относительно оси, проходящей через центр масс I S3 кгм 2 2,56 2,8 3,24 3,2 2,36 2,1 2,05 1,62 1,76 1,95 Максимальная сила сопротивления пуансона 5 P ПС(ma x) Н 800 780 850 870 900 920 750 730 720 700 Коэффициент неравно мерности движения механизма - 1/16 1/14 1/15 1/19 1/17 1/12 1/15 1/18 1/12 1/18 Кривошип 1 получает вращение от электродвигателя через редуктор. Через камень 2 движение передается кулисе 3, которая совершает возвратно- вращательное движение относительно оси О з . Далее посредством звена 4 37 пуансон 5 .получает возвратно-поступательное движение и при рабочем ходе сверху вниз прошивает отверстие. Подача материала на стол пресса осуществляется автоматически при помощи кулачкового механизма. Указания. Положение механизма, при котором кривошип O 1 A перпендикулярен кулисе 3, а пуансон 5 занимает крайнее верхнее положение, принять во всех дальнейших расчетах и построениях за начальное. Центры масс звеньев 1 и 3 находятся в точках S 1 и S 3 . Координата центра масс звена 3 находится из условия О 3 S 3 = 0,6O 1 O 3 Так как массы звеньев 2 и 4 в десятки раз меньше массы звена 3, то в силовом и динамическом расчетах с достаточной степенью точности ими можно пренебречь. Приведение сил полезного сопротивления произвести с учетом сил тяжести кулисы 3 и пуансона 5. Для всех вариантов принять: приведенный к валу O 1 момент движущих сил постоянным за цикл установившегося движения. Таблица 12 - Исходные данные для построения механической характеристики пресса Отношение текущего перемещения пуансона к максимальному S/S max 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 1 Отношение текущего значения силы сопротивления к максимальному P ПС /P ПСmax 0 0 0,4 1 1 1 1 0 З АДАНИЕ №5. П РОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА На рис. 5а показана схема рычажного четырехзвенного механизма O 1 ABO 3 C соломонабивателя, который служит для набивания соломы и уплотнения ее в бункере зерноуборочного комбайна. Кривошип O 1 А вращается со средней угловой скоростью 1 . Движение ему передается от двигателя комбайна посредством ременной передачи. С шатуном АВ жестко закреплена гребенка АС, совершающая плоскопараллельное движение. При движении коромысла О 3 В из левого крайнего положения в правое крайнее положение гребенка проталкивает солому в бункер. При движении коромысла О 3 В против часовой стрелки происходит холостой ход. Указания. За начало отсчета во всех последующих вычислениях принять положение механизма, при котором кривошип занимает положение O 1 А 0 , соответствующее левому крайнему положению звена 3. Кинематические диаграммы построить для звена 3. Центры масс звеньев находятся в точках S 1 , S 2 , S 3 . Точка S 1 совпадает с точкой O 1 . Положения точек S 2 и S 3 находятся из условий AS 2 = 0,24 АВ, BS 2 = 0,80 АВ, S з О з =0,35 ВО з 38 Точка С приложения силы полезного сопротивления находится из условия АС=0,25АВ. Приведение сил полезного сопротивления произвести с учетом силы тяжести звена 2. Рисунок 5 - Механизмы зерноуборочного комбайна: а - схема рычажного механизма соломонабивателя; б - диаграмма изменения усилия набиванию соломы в бункер; в - схема машинного агрегата. Таблица 13 - Исходные данные для проектирования и исследования механизмов зерноуборочного комбайна Параметр Обозначе- ние Числовые значения параметров для вариантов пар аме тра еди ни- цы СИ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Коэффициент изменения средней скорости звена 3 Kv - 1,19 1,17 1,16 1,15 1,14 1,18 1,13 1,11 1,12 1,10 Угол размаха коромысла 3 град 39 42 44 47 45 40 48 50 49 52 39 Длина коромысла 3 l O3B м 0,50 0,55 0,60 0,64 0,66 0.68 0,48 0.52 0,58 0.70 Угловая координата крайнего положения звена 3 град 45 47 49 52 55 57 59 61 63 65 Расстояние между центрами вращения O и Оз по оси 9 У м 0,20 0,25 0,28 0,22 0.30 0,24 0,20 0,18 0,16 0,32 Угловая скорость кривошипа O 1 A 1 рад/ с 6.5 8,0 8,5 6,0 6,8 7,0 7,8 7.2 6.2 8,2 Номера положений механизма для силового расчета - - 0,1, 11 0,2, 10 0,3, 9 0,4, 8 9,5, 7 6,1, 7 6,2, 8 6,3, 9 6,4, 10 6,5, 11 Масса кривошипа O 1 A m 1 кг 10 11 12 13 11 12 9 8 9 13 Масса шатуна АВ m 2 кг 27 28 30 36 38 40 25 24 20 42 Масса коромысла ОзB m 3 кг 7 8 9 10 11 12 6 5 5 13 Моменты инерции звеньев относительно осей, I S1 кгм 2 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,05 0,04 0,03 0,11 проходящих I S2 кгм 2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,5 3,5 2,2 2,0 1,5 4,0 через центры масс I S3 кг м 2 0,15 0,17 0,20 0,25 0,28 0,30 0,14 0,12 0,10 0,33 Коэффициент неравномерности движения рычажного механизма - 0,15 0,18 0,2 0,16 0,21 0,22 0,19 0,17 0,14 0,23 Максимальная сила полезного сопротивления Р ПС Н 400 450 490 560 600 580 500 470 620 700 Таблица 14 - Исходные данные для построения механической характеристики соломонабивателя Отношение текущего перемещения звена 3 к максимальному / max 0,1 0,3 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Отношение текущего значения силы сопротивления к максимальному P ПС /P ПСmax 0 0,15 0,65 0,95 1 0,9 0,7 40 З АДАНИЕ №6. П РОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА Двухступенчатый компрессор предназначен для получения сжатого воздуха (газа), в основу которого положен кривошипно-ползунный механизм ОАВ. Компрессор приводится в движение электромотором через одноступенчатый редуктор, состоящий из двух цилиндрических колес z a и z b Рисунок 6 - Механизмы двухступенчатого компрессора: а - схема рычажного механизма поршневого компрессора; б - индикаторная диаграмма давления воздуха в компрессоре; в - схема машинного агрегата. 41 Сжатие воздуха осуществляется ступенчато: при движении поршня влево воздух всасывается из атмосферы в полость I ступени и при движении поршня 3 вправо сжимается в ней до давления p I max . После чего выталкивается в воздухосборник, из которого сжатый воздух поступает по трубопроводу в полость II ступени. Это происходит при открытии клапана, рассчитанного на давление p I max . Поршень 3 компрессора – ступенчатый, двух диаметров: D 1 - первой ступени, D 2 - второй ступени. Рабочая площадь первой ступени представляет собой круг, второй ступени – кольцо. В дальнейшем воздух сжимается до давления p II max и поступает к потребителю. Процесс сжатия воздуха в каждой ступени описывается соответствующими индикаторными диаграммами (рисунок 6б). Указания. За начало отсчета следует принять то положение кривошипа ОА, при котором поршень 3 занимает крайнее левое положение. Центры масс звеньев 1, 2, 3 находятся соответственно в точках О, S 2 и В. Положение точки S 2 определяется из условия АS 2 = 0,25 АВ. Индикаторную диаграмму построить для точки В поршня 3, считая при этом, что точки h и d совпадают, а точки f и b лежат на одной вертикальной прямой. Для всех вариантов принять: а) частоту вращения ротора двигателя равной 1400 мин -1 ; б) максимальное давление в I-й ступени равным 0,2 МПа; в) момент движущих сил величиной постоянной за цикл установившегося движения. Таблица 15 - Исходные данные для проектирования и исследования механизмов двухступенчатого компрессора Параметр Обозначен ие Числовые значения параметров для вариантов пара метр а един ицы СИ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Частота вращения кривошипа ОА n 1 мин -1 500 540 560 600 620 640 660 700 720 740 Средняя скорость ползуна 3 ср м/с 3,3 4,8 5,3 3,9 4,4 5,2 3,2 4,2 5,5 5,0 Отношение длины шатуна АВ к длине кривошипа ОА - 3,9 4 4,1 4,4 3,8 4,3 3,9 4,4 4,1 4 Положение механизма для силового расчета - - 0,1,110,2,10 0,3,9 0,4,8 0,5,7 6,1,7 6,2,8 6,3,9 6,4,106,6,11 Диаметр поршня первой ступени D 1 м 0,20 0,19 0,18 0, 7 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 Диаметр поршня второй ступени D 2 м 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,1 0,10 0,09 Масса кривошипа ОА m 1 кг 2 2,5 1,8 1,6 2 2,5 1.6 1.5 2 1,6 Масса шатуна АВ m 2 кг 4,0 4,5 3,5 3,0 4,0 4,5 3,5 3,0 4,0 3.5 Масса ползуна 3 m 3 кг 6 5,5 5 4,5 4,2 4,0 3,8 3,5 3,2 3,0 42 Моменты инерции звеньев относительно осей, проходящих через центры масс I S1 кгм 2 0,12 0.11 0,10 0,08 0,07 0,06 0,09 0,11 0,10 0,07 I S2 кгм 2 0,06 0,08 0.05 0,04 0,07 0,08 0,04 0,03 0,05 0,07 Максимальное давление второй ступени цилиндра p II max МПа 0,37 0,40 0,44 0,48 0,52 0,54 0,58 0,62 0,64 0,68 Коэффициент неравномерности движения механизма - 1/85 1/80 1/90 1/85 1/80 1/90 1/90 1/80 1/90 1/60 Таблица 16 - Исходные данные для построения индикаторной диаграммы компрессора Отношение текущего значения к максимальному Первая ступень Вторая ступень сжатие нагнетание сжатие нагнетание S/S max 0 0,3 0,6 1 0,9 0,8 1 0,6 0,45 0 0,1 0,16 P/P max 0 0,1 0,3 0,3 0,1 0 0,3 0,68 1 1 0,47 0,3 З АДАНИЕ №7. П РОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ МЕМБРАННОГО НАСОСА Мембранный насос предназначен для откачки жидкости с небольших глубин. Мембрана 6 насоса (рисунок 7а) приводится в движение от электродвигателя, имеющего частоту вращения 1440 об/мин, через редуктор и шестизвенный рычажный механизм. При движении штока 5 вниз жидкость нагнетается к потребителю. В это время всасывающий клапан закрыт. При движении штока 5 вверх происходит всасывание жидкости в насос из резервуара. Характер изменения давления в цилиндре насоса представлен индикаторной диаграммой (рисунок 7б), причем давление всасывания можно принять равным атмосферному, т. е. 0,09 МПа. 43 Рисунок 7 - Механизмы мембранного насоса: а - схема рычажного механизма привода мембраны; б - диаграмма изменения нагрузки на мембрану; в - схема машинного агрегата; Указания. За начало отсчета во всех последующих построениях и вычислениях следует принять то положение механизма, при котором шток 5 находится в крайнем верхнем положении. Центры масс звеньев рычажного механизма расположены в точках O 1 , S 2 , S 3 , S 4 . Положения точек S 2 , S 3 , S 4 находятся из условий AS 2 = 0,5 АВ, ВS 3 = 0,5 BD, DS 4 = 0,5 DЕ. Моменты инерции звеньев 2, 3 и 4 относительно осей, про- ходящих через их центры масс, вычислить по формуле Is = ml 2 / 12 Для всех вариантов принять: а) массу звена 1 равной 2 кг; б) момент движущих сил, приведенный к валу O 1 , величиной постоянной. 44 Таблица 17 - Исходные данные для проектирования и исследования механизмов мембранного насоса Параметр Обозначени е Числовые значения параметров для вариантов пара метр а един ицы СИ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Частота вращения кривошипа O 1 A n 1 мин -1 60 65 70 75 80 55 72 62 58 66 Коэффициент изменения средней скорости коромысла ВО з K v - 1,12 1,13 1,21 1,16 1,22 1,19 1,18 1.11 1,14 1,20 Угловая координата крайнего положения звена ВО з град 70 65 60 75 75 65 70 60 70 80 Угол размаха коромысла ВО з град 40 40 38 35 30 35 35 32 30 30 Длина левого рычага коромысла ВО з l ВО3 м 0,22 0,24 0,23 0,22 0,25 0,20 0,19 0,26 0,30 0,32 Расстояние между центрами O 1 и О 3 x O3 м 0,05 0,08 0,06 0,07 0,09 0,06 0,05 0,10 0,12 0,13 Длина коромысла BD l ВD м 0,36 0,38 0,39 0,38 0,40 0,38 0,32 0,40 0,44 0,46 Расстояние до направляющей штока x F м 0,3 0,33 0,35 0,3 0,2 0,25 0,35 0,88 0,4 0,30 Номера положений кривошипа ОА для силового расчета - - 0,3, 9 0,1, 8 0,4, 7 2,8, 10 6,8, 11 5,8, 9 0,5, 8 2,6, 8 3,6, 8 0,2,1 1 Масса шатуна АВ m 2 кг 10 8 6 12 9 9,5 13 14 15 11 Масса коромысла BD m 3 кг 8 9 10 10 11 9,5 7 12 13 13 Масса шатуна DE m 4 кг 2 2,5 3 2 1,8 2 3 3.4 3,5 2 Масса штока 5 и мембраны 6 m 5 кг 4,3 3.9 4 4,5 4,0 4,2 4,5 4 5 5,6 Моменты инерции звеньев относительно осей, проходящих через центры масс I S4 кгм 2 0,25 0.18 0,14 0,28 0.3 0,28 0,35 0,35 0,4 0.2 I S4 кгм 2 0,17 0.1. 1 0,1 0,20 0,18 0,14 0,22 0,24 0.28 0.15 I S4 кгм 2 0,08 0,07 0,06 0,09 0.1 0,09 0,11 0,11 0,12 0,07 Приведенный к валу O момент инерции редуктора и кривоши- па ОА I O кгм 2 0.8 0,9 0,95 0.75 0,85 0,65 0,58 0,94 1,02 0,60 Давление в цилиндре (при нагнетании) p МПа 0,12 0,11 0,12 5 0,11 5 0,12 3 0,11 8 0,13 0,11 2 0,13 2 0,135 Диаметр цилиндра D м 0,09 0,08 0,1 0,09 0,08 0,08 0,095 0,076 0,097 0,1 Коэффициент неравномерности движения - 0,18 0,19 0,20 0,17 0,19 0,18 0,20 0,18 0,20 0,17 45 ЗАДАНИЕ №8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ КОМБАЙНА На рисунке 8 представлена кинематическая схема механизма очистки зерна от половы зерноуборочного комбайна. Движение от двигателя посредством ременной передачи передается кривошипу 1, который, совершая полный оборот вокруг неподвижной оси O 1 , приводит в движение звенья 2, 3, 4 и 5. На шатуне 4 укреплено решето, на которое подается смесь зерна и половы. Благодаря встряхивающим движениям звена 4, более тяжелые частицы проваливаются через отверстие в решете, а легкие выносятся вентилятором наружу. Силой полезного сопротивления в данном механизме является сила тяжести звена 4 с решетом и очищаемым зерном. Эту силу с некоторым приближением заменяем постоянным моментом сопротивления |