Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • В в е д е н и е






     

    Развитие современной науки и техники неразрывно связано с созданием новых машин, повышающих производительность и облегчающих труд людей, а также обеспечивающих средства исследования законов природы и жизни человека.

    Теория механизмов и машин есть наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом. В ТММ рассматривается две задачи: анализа и синтеза.

    В работе на примере шарнирного четырехзвенника рассматривается комплексное исследование механизма. Аналогичные схемы механизмов наиболее широко распространены в современных механизмах, а также выполняется синтез кулачкового и зубчатого механизмов.

     

     

    1 Структурный анализ механизма

     

    Изучение строение механизма начинаем с присвоения номеров звеньям, обозначения его кинематических пар и характерных точек. Обозначим неподвижное звено (стойку) – 0, кривошип ОА1, шатун АВ2, ползун В3. Центры масс звеньев обозначим буквой S с индексами, соответствующими номерам звеньев.

    По формуле П. Л. Чебышева определим степень подвижности механизма:

     

    ,

     

    где n – количество подвижных звеньев n – 3;

    р5 – число кинематических пар пятого класса, p 5 – 4;

    p4 – число высших кинематических пар четвертого класса, p4 – 0.

    Подставив значения в формулу, получим W=1.

    Это означает, что достаточно одному из звеньев задать движение, чтобы все остальные двигались синхронно. В нашем случае движение задано кривошипу - ОА.

    Выделим из состава механизма структурные группы Ассура, начиная с наиболее удаленной от ведущего звена, определим их класс, порядок, вид. Результаты анализа занесем в таблицу 1.

    Таблица 1 - Результаты структурного анализа

    Схема Класс Вид Порядок
             
      Механизм 1-го класса

     

    2 Кинематический анализ механизма

    При кинематическом анализе необходимо для заданного положения механизма определить скорости и ускорения характерных точек, а также угловые скорости и ускорения звеньев.

     

    2.1 Построение заданного положения механизма

    План положения механизма строится в масштабе. Приняв на схеме ОА=20 мм, получим:

     

    ml =lОА /ОА=0, 04/20=0, 002 м/мм.

     

     

    Остальные размеры вычисляем путем деления длин отрезков на масштаб и сводим в таблицу 2.

     

    Таблица 2 – Геометрические размеры звеньев на схеме

    Обозначения ОА АВ е
    Размеры, мм. 20 60 5

     

    По полученным значениям методом засечек построим заданное положение механизма.

     

    2.2 Скорости точек и угловые ускорения звеньев

     

    Скорости точек определим методом планов скоростей, которые строятся для каждого положения механизма.

    Скорость точки А вычислим по формуле

     

    .

     

    Выберем масштаб плана скоростей

     

    mu = uA/pa,

     

    где ра – желаемая длина вектора скорости точки А на плане. Примем ра – 40 мм, тогда mu = 0, 2/40 =0, 005 м/с·мм

     

     

    Выберем полюс р и проведем из него вектор перпендикулярно кривошипу ОА в направлении его вращения (см. рисунок 1).

    Следует отметить, что с точкой В на схеме совпадают три точки: принадлежащая шатуну В2, принадлежащая ползуну В 3 и принадлежащая неподвижной направляющей (стойке) точка В 0. Так как шатун с ползуном связаны вращательной кинематической парой, то .

    Отнеся точку В сначала к звену 2, а затем к стойке, составим исходные векторные уравнения:

     

    ,

     

    где – вектор относительной скорости точки В вокруг точки А, ;

    – вектор скорости стойки, ;

    – вектор скорости точки В относительно стойки, параллельный направляющей (х-х).

    На основании этих уравнений проведем из точки а плана скоростей линию, перпендикулярную АВ, из полюса р - прямую, параллельную направляющей (х-х). Точка в пересечения этих прямых укажет положение концов векторов абсолютной и относительной скорости точки В.

     

    Рис. 1. План скоростей

     

     

    Положение точки s (центра тяжести шатуна) на плане скоростей найдем из условия подобия , откуда . В нашем случая точка S2 лежит

    на середине звена АВ.

     

    Величины скоростей точек вычислим из произведения длин отрезков плана на масштаб:

    ,

    ,

    .

    Угловая скорость шатуна АВ находится по формуле

    ,

    .

     

    2.3 Ускорения точек и угловые ускорения звеньев

    Ускорения точек механизма определим методом планов.

    Ускорение точки А вычислим по формуле

     

    .

     

    Примем длину вектора ускорения точки А на плане π а=50 мм, тогда масштаб будет равен

    Из произвольно выбранного полюса π параллельно кривошипу ОА и в направлении от А к О отложим отрезок (см. рисунок 2).

    Составим исходные векторные уравнения для нахождения ускорения точки В.

     

    ,

     

     

    где – нормальное ускорение, вектор которого направлен к центру вращения, т.е. от точки В к точке А, ;

    – тангенциальное ускорение, направленное перпендикулярно отрезку АВ, ( – угловое ускорение звена);

    – кориолисово ускорение, , так как ;

    – релятивное (относительное) ускорение точки В относительно точки В 0.

    Из точки а плана ускорений отложим параллельно АВ и в сторону от В к А отрезок . В точке n восстановим перпендикуляр к отрезку – линию действия вектора тангенциального ускорения, а через полюс проведем прямую, параллельную направляющей (х-х). Точка в пересечения перпендикуляра и этой прямой и определяет положение конца вектора ускорения точки В.

    Ускорение точки S шатуна устанавливается по правилам подобия.

     

    Рис. 2. План ускорений

     

    Величины ускорений точек механизма найдем по формулам:

    ,

    ,

     

     

    .

    Угловое ускорение шатуна вычислим по формуле

    .

    Направления угловых ускорений определяются ориентацией векторов тангенциальных ускорений соответствующих точек звеньев, мысленно перенесенных в эти точки.

     

    Направления угловых ускорений определяются ориентацией векторов тангенциальных ускорений соответствующих точек звеньев, мысленно перенесенных в эти точки.

     

     

    2.3 Силовой расчет механизма

     

    Силовой расчет является одним из важнейших этапов проектирования механизмов и машин. Его задача определить силы, действующие на звенья механизма, для расчета деталей на прочность и износ, а также мощность двигателя, установить тип и размеры подшипников и т.п.

     

    2.3.1 Силы, действующие на звенья механизма

     

    Вычислим силы, действующие на механизм, и расставим их в соответствующих точках (см. рисунок 3).

    Силы тяжести найдем по формуле:

     

    ,

     

    где тi – масса соответствующего звена;

    g – ускорение свободного падения, g=9, 81 м/с2.

    При учебных расчетах допускается принимать g=10 м/с2.

    ; .

    Силы тяжести прикладываются к центрам масс и направляются вертикально вниз.

    Силы инерции звеньев вычислим из соотношения

     

    ,

     

    и приложим к центрам масс и направим противоположно ускорениям соответствующих звеньев.

    ,

    .

    Моменты пары сил инерции устанавливается по формуле

     

    ,

     

    где – момент инерции i -го звена, кг·м2.

    .

    Сила полезных сопротивлений FC=200 H.

     

    Рис. 3. Силы, действующие на механизм

     

     

    2.3.2 Расчет группы 2-3

     

    Кинетостатический расчет начинают со структурной группы, наиболее удаленной от ведущего звена. Отделим от механизма группу звеньев 2-3 и заменим связи реакциями и (см. рисунок 4).

     

     

    Рис. 4. Силовое нагружение группы 2-3

     

    Разложим реакцию на нормальную и тангенциальную составляющие и, составим уравнение моментов для звена 4 относительно точки В, определим :

    , ,

     

    где – плечи действия сил (берутся из чертежа), мм.

    Подставив конкретные данные, получим

     

    .

     

    Запишем векторное уравнение равновесия для всей группы.

     

    .

     

    Это уравнение решим графически для чего построим план сил в масштабе.

    .

    Тогда длины векторов будут равны:

    , , , , .

    Построим многоугольник плана сил в масштабе , замкнув его известными по направлениям векторами и (см. рис. 5).

    Искомые величины равны:

    , , .

    Для определения реакции запишем векторное уравнение равновесия для звена 2:

     

    .

     

    Из уравнения видно, что вектор является замыкающим системы сил, действующих на звено 2. Тогда величина этой реакции

    .

     

    Рис. 5.План сил группы 2-3

     

    Таким образом, все неизвестные реакции в кинематических парах этой группы установлены.

     

    2.3.3 Расчет ведущего звена

     

    Ведущее звено 1 является механизмом 1-го класса и не относится к статически определимым группам асура, т.е. оно не уравновешено. Введем уравновешивающую силу . приложим её в точку А и направим перпендикулярно к оси ОА (см. рисунок 6). Кроме того, на ведущее звено действует реакция от звена 2 и реакция от неподвижного звена (стойки) .

     

    Рис. 6. Силовое нагружение ведущего звена

     

    Для определения величины уравновешивающей силы составим уравнение моментов относительно точки О:

     

    , ,

     

    откуда

    Запишем векторное уравнение равновесие для ведущего звена:

     

    .

     

    По этому уравнению построим план сил в масштабе (см. рисунок 7).

     

     

    Рис. 7. План сил ведущего звена

     

    Величина реакции .

     

    2.3.4 Расчет ведущего звена по методу Жуковского

     

    В качестве проверочного расчета воспользуемся теоремой Жуковского. Для этого построим повернутый на 90° план скоростей и приложим в соответствующие точки силы, действующие на звенья механизма. Кроме того, на звено 2 действует момент пары сил инерции. Его надо разложить на пары сил и приложить к концам звена с направлением, совпадающим с направлением момента . Эти силы также необходимо приложить к соответствующим точкам повернутого плана скоростей.

     

    Рис. 8. «Рычаг» Жуковского

     

    Расставив все силы и определив плечи их действия относительно полюса плана, составим уравнение моментов этих сил относительно полюса:

    , ,

     

    откуда

     

    .

     

    Подставив числовые значения, получим

    .

    Погрешность при сравнении двух способов найдем из соотношения

     

     

    ,

     

    где , – уравновешивающие силы, определенные соответственно по методу Жуковского и по методу планов сил.

    Ошибки при учебных инженерных расчетах допускаются . Следовательно, силовой расчет механизма выполнен в допускаемых пределах.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.