Кинематический расчет рычажных механизмов
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Кинематический анализ механизма 6
1.1 Определение положений звеньев механизма и траекторий движения его точек 6
1.2 Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма графо-аналитическим методом 8
1.3 Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма графо-аналитическим методом 11
1.4 Исследование механизма методом построения кинематических диаграмм 14
1.5 Построение графика давления 16
2. Кинетостатический анализ механизма 18
2.1 Определение силовых факторов, действующих на звенья механизма 18
2.2 Силовой расчет структурной группы Ассура 2-3 19
2.3 Силовой расчёт ведущего звена 22
2.4 Определение уравновешивающей силы по методу Н. Е. Жуковского 22
3. Приведение сил и масс в механизме 25
3.1 Определение приведенного момента сил 25
3.2 Определение приведенного момента инерции и приведенной массы 25
4. Проектирование планетарной зубчатой передачи 27
4.1 Подбор чисел зубьев планетарного редуктора 27
4.2 Проверка условий соосности, соседства и сборки 28
4.3 Определение радиусов колёс 28
4.4 Построение картины линейных скоростей 29
4.5 Построение картины угловых скоростей 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 32
ВВЕДЕНИЕ
Курс «Теория механизмов и машин» рассматривает общие методы исследования и проектирования механизмов и машин, входит в общетехнический цикл дисциплин, формирующих знания студентов по конструированию, изготовлению и эксплуатации машин.
Целью курсовой работы является развитие навыков самостоятельной творческой работы, так как это прививает им навыки научно-исследовательской работы, рационализации, изобретательства, пользования справочной литературой, таблицами и диаграммами.
Задачами выполнения курсовой работы является изучение основных методов синтеза механизмов, которые дают возможность конструктору не только находить параметры механизмов по заданным кинематическим и динамическим свойствам, но и определять их оптимальные сочетания с учетом многих дополнительных условий.
Курсовая работа по дисциплине «Теория механизмов и машин» является важной самостоятельной работой, базирующейся на механико-математической подготовке.
1. Кинематический анализ механизма
Провести кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма 1-2-3 (в соответствии с рисунком 1) по следующим исходным данным:
1.1 Определение положений звеньев механизма и траекторий движения его точек
Для построения планов положений механизма необходимо определить длины всех его звеньев.
Ход ползуна (в соответствии с рисунком 2) определяется по формуле[1]:
1.2 Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма графо-аналитическим методом
Определяем угловую скорость звена АВ:
1.3 Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма графо-аналитическим методом
Определяем ускорение точки В:
1.4 Исследование механизма методом построения кинематических диаграмм
Чтобы наглядно увидеть изменение положения, скорости и ускорения какого-либо звена, принято строить кинематические диаграммы.
Положение звена 3 движущегося прямолинейно-поступательно, можно определить положением точки С этого звена. Построим зависимость перемещения точки С как функцию угла поворота φ, т.е. S=S(φ) или S=S(t) (в соответствии с рисунком 6).
2. Кинетостатический анализ механизма
Задачей силового исследования механизма является определение реакций во всех кинематических парах механизма, а также определение уравновешивающей силы или момента.
Сущность метода кинетостатики заключается в следующем: если к внешним силам, действующим на звено, условно приложить силу инерции, то данное звено будет находиться как бы в равновесии (принцип Даламбера).
В результате метод кинетостатики позволяет задачу динамики свести к задаче статики.
Расчет производят для одного положения механизма.
2.1 Определение силовых факторов, действующих на звенья механизма
К внешним силам следует отнести силы полезного сопротивления или момент сопротивления, действующим на выходное звено, силы тяжести звеньев. Если силы сопротивления не заданы (холостой ход), то учитывают только силы тяжести.
Массы звеньев механизма определяют по формуле:
2.4 Определение уравновешивающей силы по методу Н. Е. Жуковского
Строим повернутый на 900 план скоростей в произвольном масштабе (в соответствии с рисунком 10). Перенесем все силы, действующие на звенья механизма, в одноименные точки на плане скоростей.
3. Приведение сил и масс в механизме
Приведем все внешние силы и массы звеньев механизма к звену приведения АВ для 7-го положения.
3.1 Определение приведенного момента сил
Приведенным моментом сил называется такой момент, мгновенная мощность которого равна мгновенной мощности всех сил, действующих на звенья механизма:
3.2 Определение приведенного момента инерции и приведенной массы
Приведенным моментом инерции звена приведения называется такой момент инерции, кинетическая энергия которого равна кинетической энергии всего механизма:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполняя кинематическое исследование рычажных кулачковых и зубчатых механизмов, проводя их кинетостатический расчёт, предполагалось, что движение входного звена известно, то есть независимо от действующих на звенья механизма сил входное звено движется равномерно.
Однако, как известно из теоретической механики, закон движения тела или системы зависит от действующих на них сил и моментов сил, а также от масс и моментов инерции тел.
Соответственно закон движения механизма также зависит от сил и моментов сил, действующих на его звенья, и от масс и моментов инерции звеньев.