ПЗ ТММ. ПЗ ТММ-2021. Уфимский государственный нефтяной технический университет

• Название: Уфимский государственный нефтяной технический университет
• Анкор: ПЗ ТММ
• Дата: 25.11.2022
• Размер: 138.65 Kb.
• Имя файла: ПЗ ТММ-2021.docx
• Тип: Документы; #811607
• страница: 3 из 5

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ШАРНИРНО-РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

1.1 Структурный анализ механизма

Рисунок 1.1 – Расчетная схема

Определяем степень свободы механизма по формуле Чебышева П.Л. для плоских механизмов:
W=3 ^. n’– 2 ^. P₅–P₄ = 3 ^. 5 – 2 ^. 7 – 0 = 1,
где n’– количество подвижных звеньев;

P₅– количество кинематических пар пятого класса;

P₄– количество кинематических пар четвертого класса.

Так как W= 1, то механизм имеет одно входное звено – звено, закон движения которого задан. Входное звено со стойкой составляют начальный механизм, таким образом заданный шарнирно-рычажный механизм имеет следующую структуру:

(1,6) – начальный механизм;

(2,3) – группа Ассура класса вида;

(4,5) – группа Ассура класса вида.

В целом заданный механизм является механизмом класса.

Лист

3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.2 Кинематическое исследование механизма методом планов

скоростей и ускорений

Кинематическое исследование проводим для положений механизма № и № , для чего строим механизм в этих положениях в масштабе K_l = 0,00 м/мм.

Решение задачи начинается с входного звена 1 и далее ведется по группам Ассура.

Входное звено 1.

Угловая скорость

ω₁^. n₁ / 30 = 3,14 ^. / 30 = рад/с
Скорость точки А

V_A = ω₁^.. OA = = м/с
Группа (2,3) – второго класса, вида.



Скорость точки определяем методом подобия:


Группа (4,5) – второго класса, вида.


Планы скоростей построены в масштабе K_v = (м/с)/мм.

Определяем угловые скорости звеньев по следующим формулам:


Результаты расчетов приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1

Положение механизма

Продолжение таблицы 1.1

Положение механизма

Лист

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Планы ускорений строятся в таком же порядке.

Входное звено 1.

Ускорение точки А


Группа (2,3) – второго класса, вида.



где


Ускорение точки определяем методом подобия:


Группа (4,5) – второго класса, вида.



где


Планы ускорений построены в масштабе K_a = (м/с²)/мм.

Определяем угловые ускорения звеньев по следующим формулам:
Результаты расчетов приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2

Положение механизма

Положение механизма

Лист

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.3 Силовой расчет механизма

1.3.1 Определение сил, действующих на звенья

При силовом расчете механизма используется метод кинетостатики, который основан на принципе Даламбера. В соответствии с данным принципом, в дополнение ко всем действующим на механизм внешним силам, необходимо приложить силы и моменты сил инерции звеньев, чтобы привести механизм в состояние равновесия. После приведения механизма в равновесие для расчетов применяются уравнения статики [1].

Определяем силы веса, силы инерции и моменты сил инерции по следующим формулам:

G_i = m_i ^. g ,

F_иi = |- m_i ^.a_si|,

M_иi= |-I_si^. ε_i|.

Ускорения центров тяжести звеньев a_si определены методом подобия. Результаты вычислений приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3

Положение механизма	№ звена	Масса звена кг	Момент инерции звена кг . м 2	Вес звена Н	___ wsi мм	asi м /с 2	Сила инерции Н	Момент сил инерции Н . м	Сила Момент полезного сопротивления Н Н . м
	1								-
	2								-
	3								-
	4								-
	5
	1								-
	2								-
	3								-
	4								-
	5

Лист

6

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.3.2 Силовой расчет методом планов сил (методом Бруевича Н.Г.)
Силовой расчет методом Бруевича Н.Г. проводим для положения механизма № .

Расчет ведется по группам Ассура, начиная с последней присоединенной группы. При этом в качестве начального принимается то звено, на которое действует неизвестная внешняя сила. В данном случае неизвестным является уравновешивающий (движущий) момент, приложенный к первому звену. Таким образом, для силового расчета используется структура механизма, приведенная на листе 4 данной пояснительной записки. Вычерчиваем группы Ассура и начальное звено 1 отдельно от механизма в масштабе K_l= м/мм. Прикладываем к звеньям все известные внешние силы и моменты сил (включая силы инерции и моменты сил инерции), а также реакции в кинематических парах, которыми группа присоединяется к механизму. Неизвестные реакции во вращательных парах (шарнирах) прикладываем в центрах этих шарниров в произвольном направлении. Неизвестные реакции в поступательных парах прикладываем в произвольных точках направляющих перпендикулярно этим направляющим. Решение начинаем с группы (4,5).
Группа (4,5) – второго класса, вида.

Планы сил построены в следующих масштабах: K_F1 = Н/мм: K_F2 = Н/мм.

Результаты расчетов и построений приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Масштаб сил
Обозначение сил
Величина в Н.
Отрезок в мм

Лист

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Переходим к решению группы (2,3), используя реакцию R₄ =-R ₄ как известную внешнюю силу.

Группа (2,3) – второго класса, вида.

Планы сил построены в следующих масштабах: K_F3 = Н/мм: K_F4 = Н/мм.

Результаты расчетов и построений приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5

Масштаб сил
Обозначение сил
Величина в Н.
Отрезок в мм

Рассматриваем начальное звено 1 (кривошип). При этом реакцию R₂₁=-R₁₂ принимаем как известную внешнюю силу.
Звено 1.

Строим план сил для первого звена в масштабе K_F5 = Н/мм.


В результате

Лист

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Для определения уравновешивающего момента составляем сумму моментов сил, действующих на звено 1, относительно точки О.


откуда


1.3.3 Силовой расчет механизма методом Жуковского Н.Е.

Физический смысл уравнения Жуковского Н.Е. – сумма мгновенных мощностей, развиваемых силами и моментами, действующими на звенья механизма, равна нулю. Для его составления прикладываем все силы в соответствующие точки плана скоростей, предварительно повернув их на 90 градусов. Взяв, формально, сумму моментов этих повернутых сил относительно полюса плана скоростей, фактически получаем уравнение развиваемых ими мощностей. К полученному уравнению добавляем мощности, развиваемые моментами. При составлении уравнения Жуковского Н.Е. учитываем знак мощности, развиваемой данной силой или моментом:

- мощность, развиваемая силой, положительна, если эта сила является движущей, т.е. ее истинное направление составляет острый угол (меньше 90 ^о) с направлением скорости точки приложения; мощность силы сопротивления (угол между истинным направлением силы и скорости точки ее приложения больше 90 ^о) входит в уравнение Жуковского Н.Е. со знаком минус;

- мощность, развиваемая моментом, является положительной, если момент является движущим (его направление совпадает с угловой скоростью звена, к которому он приложен), и мощность отрицательна для момента сопротивления (направления момента и угловой скорости звена не совпадают)
Уравнение Жуковского Н.Е. для положения № :


Разница в результатах, полученных методом Бруевича и методом Жуковского, для данного положения механизма составляет:

Лист

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Уравнение Жуковского Н.Е. для положения № :

1.4 Определение потерь мощности на трение в кинематических парах

В заданном рычажном механизме имеются только вращательные (шарниры)

и поступательные (ползуны) кинематические пары пятого класса, в которых и происходят потери на трение.

Мощность трения в шарнирах:

Мощность трения в ползунах:


Определяем потери на трение во всех кинематических парах механизма для положения № :









Суммарные потери на трение в кинематических парах:

Ni = N₆₁ + N₂₁ + N₂₃ + N₆₃ + N₄ + N₄₅ + N₆₅ =
= = Вт

Лист

10

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата