Курсовая работа: Расчет шарнирно-рычажных механизмов
Название: Расчет шарнирно-рычажных механизмов Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Расчет шарнирно-рычажных механизмов 1. Структурный анализ главного механизма рис.1 1.1 Кинематическая схема главного механизма (рис. 1) По формуле Чебышева определим число степеней подвижности механизма: W = 3n-2p5 -p4 =3*5-2*7-0 = 1, где 5 = n – число подвижных звеньев; p5 =7 – число кинематических пар 5-го класса; 0= p4 – число кинематических пар 4-го класса. 1.2 Построение структурной схемы механизма (рис. 2) рис. 2 Выделим структурные группы (рис. 3): рис 3 группа из звеньев 4 и 5, первая в порядке образования механизма; группа из звеньев 2 и 3, вторая в порядке образования механизма; 1-й класс по Баранову; 2-й порядок. 2-й класс по Артоболевскому. 2. Кинематическое исследование главного механизма 2.1 Определение масштаба длин Для построения планов положения механизма необходимо определить масштаб длин по формуле:
где lOA = 0,044 м – истинная длина кривошипа (звено 1); 44 = ОА мм – отрезок, изображающий на кинематической схеме длину кривошипа (задан призвольно). Длины отрезков на чертеже:
2.2 Построение кинематической схемы главного механизма В масштабе φрх =195о и φхх =165о на 4 части каждый. 2.3 Построение планов скоростей Запишем векторные уравнения для построения планов скоростей структурных групп: а ) группа 2 – 3 (2.1) где VD =0, так как точка неподвижна, VА
=ω1*
lОА
=6,385*
0,044=0,28094 м/с, VВА
⊥ВA, VВ
D
⊥ВD, VВ3
=VВ2
, ω1
= Масштабный коэффициент для построения планов скоростей определяем по формуле:
где 40 мм – отрезок, изображающий на плане скоростей величину скорости т.А (задан призвольно). Из плана скоростей находим:
Длины отрезков as2 и ds3 на планах скоростей находим из пропорций:
б) группа 4 – 5 (2.2) где VC 0 =0, V5-0 ׀׀у, VCB ⊥СВ. Из плана скоростей находим:
Длину отрезка bs4 на планах скоростей находим из пропорции:
Результаты вычислений сводим в таблицу 1 Таблица 1
2.3. Построение планов ускорений. Запишем векторные уравнения для построения плана ускорений структурных групп для положения №3 механизма: а)группа 2 – 3 (2.3) где аD
=0, так как точка в неподвижна, Масштабный коэффициент для построения плана ускорений определяем по формуле:
где 60 мм – отрезок, изображающий на плане ускорений величину ускорения т.А (задан призвольно). Длины отрезков на плане ускорений:
Из плана ускорений находим:
Длины отрезков as2 и ds3 на планах скоростей находим из пропорций:
Угловые ускорения звеньев определяем по формулам:
б)группа 4 – 5 где аС0
=0, так как точка С0
неподвижна;
Длины отрезков на плане ускорений:
Из плана ускорений находим:
Длину отрезка bs4 на плане ускорений находим из пропорции:
Угловое ускорение звена 4 определяем по формуле:
3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМА 3.1 Кинематическая схема зубчатой передачи Исходные данные: 3.2 Общее передаточное отношение зубчатой передачи Определим общее передаточное отношение зубчатой передачи и число зубьев где где передаточное отношение планетарного механизма; отсюда округляем до целого Проверим для планетарной передачи условия: · соосности: · соседства: где · сборки: где Q – любое целое число; L – наименьший общий делитель чисел Условие сборки выполняется. 3.3 Синтез зубчатого зацепления Зубчатое зацепление состоит из колёс 3.3.1. Определяем: · коэффициенты смещения реечного инструмента из условия устранения подреза: для колеса для колеса
· угол эксплуатационного зацепления По значению · коэффициент воспринимаемого смещения · коэффициент уравнительного смещения · радиальный зазор ( · межосевое расстояние · радиусы делительных окружностей · радиусы основных окружностей · радиусы начальных окружностей (проверка: · радиусы окружностей впадин где · радиусы окружностей вершин проверка: · толщину зубьев по делительной окружности · шаг зацепления по делительной окружности 3.3.2. Расчёт значений коэффициентов относительного удельного скольжения зубьев произведён по формулам: где
Результаты расчётов сведены в таблицу.
По полученным значениям 3.3.3. Коэффициент перекрытия где (ab) – длина активной части линии зацепления. 4. Силовой расчет главного механизма Силовой расчет проведен для положения механизма №3(лист 3). группа 4 – 5 • силы тяжести звеньев: G4 = m4* g=353,16 Н; G5 = m5* g=392,4 Н; • силу производственного сопротивления по графику (лист 1): Рпс =7000 Н; • силы и моменты сил инерции звеньев:
1)
2)
Масштабный коэффициент для построения плана сил определяем по формуле:
Длины отрезков на чертеже:
Из плана сил находим:
3)
Из плана сил находим:
4) группа 2 – 3 • силы тяжести звеньев: G2 = m2* g=196,2 Н; G3 = m3* g=343,35 Н; • силы и моменты сил инерции звеньев:
1)
2)
3)
Масштабный коэффициент для построения плана сил определяем по формуле:
Длины отрезков на чертеже:
Из плана сил находим:
начальное звено 1) Рур
-?
2) Масштабный коэффициент для построения плана сил определяем по формуле:
Длины отрезков на чертеже:
Из плана сил находим:
проверка
Погрешность силового расчета составляет:
5. Силовой расчет с учетом сил трения Выполнен на листе 3. Все масштабные коэффициенты сил совпадают с масштабными коэффициентами сил на силовом расчете без учета сил трения. Определяем силы и моменты трения группа 4-5 1)
2) из плана сил находим группа 2-3 1)
2)
из плана сил находим начальное звено
КПД главного механизма равен: 6. Выбор электродвигателя Определяем работу сил полезного сопротивления Определяем работу сил полезного сопротивления 6.1 Определяем требуемую мощность приводного электродвигателя где Т – время одного оборота главного вала, с; 6.2 Выбор электродвигателя по каталогу По каталогу асинхронных электродвигателей выбираем асинхронный электродвигатель 4АА63В4У3.
6.3 Определение приведенного момента сил Приведенный момент сил тяжести и сил полезных сопротивлений рассчитываются для всех рассматриваемых положений механизма по формуле: По результатам расчёта строим график
Углы между векторами сил и скоростей точек их приложения замерены на планах скоростей. 6.4 Определение приведенного момента инерции Приведенный момент инерции Приведенный момент инерции рычажного механизма
6.5 Суммарный приведенный момент инерции агрегата Суммарный приведенный момент инерции агрегата равен сумме трёх слагаемых где (
где Момент инерции зубчатых колёс вычисляем по формуле где (b=0,05 м – ширина венца зубчатого колеса; Скорость оси сателлита где Угловая скорость блока сателлитов откуда 6.6 Исследование установившегося движения Предполагаем, что приведенный момент двигателя
где
6.7 Определяем закон движения звена 1 Определяем закон движения звена 1
где i=1,2,…12 – индекс соответствует номеру положения кривошипа;
Задавшись Искомые значения ω1
выделены в табл. 9. По этим значениям построен график зависимости По табл. 9 определяем
Коэффициент неравномерности хода машины
Таблица 9.
7. Синтез кулачкового механизма 7.1 Определение закона движения толкателя Исходные данные: закон движения толкателя где h
= 0,052 мм – ход толкателя; фазовые углы: Дважды аналитически проинтегрируем закон движения толкателя. Начальные условия: при Следовательно, При Определим параметр а
из условия: Подсчитанные значения
При Масштабные коэффициенты: Строим теоретический профиль кулачка, пользуясь методом инверсии. Радиус ролика 7.2 Определение жёсткости замыкающей пружины Определяем жёсткость замыкающей пружины и усилие предварительного сжатия из условия
где Для этого строим график Получим график для определения характеристик пружины. Жёсткость пружины: СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Волгов В.А. Детали и узлы РЭА. –М.: Энергия. 2001. –656 с. 2 Устройства функциональной радиоэлектроники и электрорадиоэлементы: Конспект лекций. Часть I / М.Н. Мальков, В.Н. Свитенко. – Харьков:ХИРЭ. 2002. – 140 с. 3 Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/ Под редакцией Р.Г. Варламова. – М.: Сов. Радио. 1999. – 480 с. 4 Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. – М.: Высшая школа. 1999. – 339 с. |