Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство освіти і науки України
Одеський національний політехнічний університет
Кафедра теоретичної механіки та машинознавства
Курсовий проект
Пояснювальна записка до курсового проекту з теорії механізмів і машин
КП ТММ 012.009.008
Виконав:
студент групи КА-092
Костенюк О.С.
Керівник:
Ст. в. Вовк В. В.
Одесса 2011
Содержание
Исходные данные_______________________________________________4
1. Кинематическое исследование шарнирно-рычажного механизма
и определение момента инерции маховика.______________________6
1.1. Синтез кинематической схемы рычажного механизма________________6
1.2. Построение плана положения механизма___________________________6
1.3. Построение планов скоростей____________________________________6
1.4. Определение сил давления газов на поршни________________________8
1.5. Определение приведенного момента движущих сил__________________8
1.6. Построение диаграммы приведеного момента движущих сил__________8
1.7. Построение диаграмм работ движущих сил и сил сопротивления______9
1.8. Построение графика постоянного приведеного момента сил
сопротивления________________________________________________10
1.9. Построение графика изменения кинетической енергии механизма_____11
1.10. Определение значения приведеного момента инерции механизма____11
1.11. Построение диаграммы «Энергия-масса»_________________________11
1.12. Определение момента инерции маховика ________________________11
1.13. Определение размеров маховика________________________________12
1.14. Определение истинных значений угловой скорости и углового
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
2
КП.ТММ.012.009.008
Разработ.
Костенюк
Проверил
Вовк В.В.
Реценз.
Н. Контр.
Утвердил
Механизмы четырёхтактного
двигателя
внутреннего сгорания
Літ.
Акрушів
33
ОНПУ ИМС КА-092
ускорения___________________________________________________13
2. Силовой анализ рычажного механизма.__________________________14
2.1. Построение планов положений механизма для положений №1и №11__14
2.2. Построение планов ускорений для положений №1 и№11____________14
2.3. Определение сил, действующих на звенья механизма в пол. №1______17
2.4. Силовой расчёт механизма в положении №1_______________________17
2.5. Определение уравновешивающей силы механизма методом
«рычага Жуковского» в положении №1___________________________20
2.6. Определение сил, действующих на звенья механизма в пол. №11_____20
2.7. Силовой расчёт механизма в положении №11______________________21
2.8. Определение уравновешивающей силы механизма методом
«рычага Жуковского» в положении №11______________________________23
3. Синтез зубчатых механизмов.___________________________________25
3.1. Синтез планетарной ступени редуктора___________________________25
3.2. Расчёт параметров внешнего эвольвентного зацепления_____________26
3.3. Построение графиков коэффициентов удельного скольжения________28
4. Синтез кулачкового механизма._________________________________29
4.1. Построение кинематических диаграмм движения толкателя__________29
4.2. Построение профиля кулачка____________________________________30
Список использованной литературы_______________________________31
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
Исходные данные:
Механизмы двигателя:
а – кинематическая схема; б – диаграмма ускорения клапанов;
в – схема редуктора; г – диаграмма газораспределения двигателя.
Индикаторная диаграмма двигателя
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
|
Параметры |
Обозначение |
Единица |
Значение |
|
Ход поршней |
Н |
м |
0,1 |
|
Длины шатунов |
LAB=LCD |
м |
0,2 |
|
Частота вращения коленчатого вала |
n1 |
об/мин |
4500 |
|
Частота вращения кулачка |
nk |
об/мин |
2250 |
|
Массы звеньев |
m1 |
кг |
2,0 |
|
m2= m4 |
кг |
0,36 |
|
|
m3= m5 |
кг |
0,38 |
|
|
Моменты инерции звеньев |
IS1 |
0,008 |
|
|
IS2=IS4 |
0,002 |
||
|
Максимальное давление в цилиндре |
Pmax |
МПа |
3,4 |
|
Диаметр цилиндра |
d |
м |
0,07 |
|
Коэффициент неравномерности вращения коленчатого вала |
δ |
-- |
0,05 |
|
Передаточное отношение планетарного механизма |
i1H |
-- |
5 |
|
Модуль колёс планетарного механизма |
m |
мм |
3,5 |
|
Межосевое расстояние рядной передачи |
aw |
мм |
1124 |
|
Числа зубьев колёс рядной передачи |
za |
-- |
12 |
|
zb |
-- |
18 |
|
|
Модуль колёс передачи |
m |
мм |
8 |
|
Ход толкателя кулачкового механизма |
h |
мм |
8 |
|
Фазовые углы поворота кулачка |
φоп |
град |
64 |
|
φп |
град |
60 |
|
|
φв |
град |
0 |
|
|
Масса толкателя |
mт |
кг |
0,35 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
1. Кинематическое исследование шарнирно-рычажного механизма и определение момента инерции маховика.
1.1. Синтез кинематической схемы механизма.
Определяем длину кривошипа
LOA=LOC=H/2=0.1/2=0.05м
Длины шатунов
LAB=LCD=0.2м
1.2. Построение плана положений механизма.
Строим план положений механизма, соответствуущий 12 равноотстоящим положениям кривошипа. Принимаем длину кривошипа на чертеже ОА=40мм и определяем масштабный коеффициент построения.
=
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
1.3. Построение планов скоростей.
Определяем угловую скорость кривошипа
Скорость точек А и С равны
Направление вектора перпендикулярно ОА и направлено в сторону .
Принимаем длину вектора изображающего скорость точки А на плпнах скоростей равной 50мм. Определяем масштабный коеффициент плана скоростей.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
Скорость точки В определяется векторными уравнениями
Скорость точки D определяется аналогичными векторными уравнениями
Скорости центров масс и определяются по теореме подобия
По записаным векторным уравнениям строим 12 планов скоростей механизма.
После построения планов скоростей определяем скорости точек механизма по формуле
где - длина отрезка, изображающего скорость даной точки на плане скоростей.
Также определяем угловые скорости шатунов
где - скорость звена в даной точке, - длина звена.
Результаты проведённых расчётов векторов скоростей заносим в таблицу1.
Таблица1. Значения векторов скоростей
|
№ |
; м/с |
; м/с |
; м/с |
|
|
1 |
23,55 |
0 |
16,014 |
117,75 |
|
2 |
23,55 |
14,601 |
18,84 |
103,62 |
|
3 |
23,55 |
23,079 |
22,608 |
61,23 |
|
4 |
23,55 |
23,55 |
23,55 |
0 |
|
5 |
23,55 |
17,898 |
20,724 |
61,23 |
|
6 |
23,55 |
9,891 |
17,427 |
98,91 |
|
7 |
23,55 |
0 |
16,014 |
117,75 |
|
8 |
23,55 |
9,891 |
17,427 |
98,91 |
|
9 |
23,55 |
17,898 |
20,724 |
61,23 |
|
10 |
23,55 |
23,55 |
23,55 |
0 |
|
11 |
23,55 |
23,079 |
22,608 |
61,23 |
|
12 |
23,55 |
14,601 |
18,84 |
103,62 |
1.4. Определение силы давления газов на поршни механизма.
Строим индикаторную диаграмму двигателя. Принимаем масштабный коеффициент по оси ординат.
Определяем площадь поршня
Определяем силы давления газов на поршень по формуле
где Р – давление в цилиндре, - площадь поршня.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
Результаты расчётов силы давления газов заносим в таблицу 2.
Таблица2. Силы давления газов на поршни механизма
|
№ |
Левый |
Правый |
||
|
1 |
0,034 |
130,781 |
0,986 |
3792,649 |
|
2 |
-0,034 |
-130,781 |
2,686 |
10331,699 |
|
3 |
-0,034 |
-130,781 |
1,292 |
4969,678 |
|
4 |
-0,034 |
-130,781 |
0,748 |
2877,182 |
|
5 |
-0,034 |
-130,781 |
0,476 |
1830,934 |
|
6 |
-0,034 |
-130,781 |
0,374 |
1438,591 |
|
7 |
-0,034 |
-130,781 |
0,17 |
653,905 |
|
8 |
-0,017 |
-65,3905 |
0,051 |
196,1715 |
|
9 |
0 |
0 |
0,034 |
130,781 |
|
10 |
0,085 |
326,9525 |
0,034 |
130,781 |
|
11 |
0,204 |
784,686 |
0,034 |
130,781 |
|
12 |
0,624 |
2400,216 |
0,034 |
130,781 |
|
13 |
0,986 |
3792,649 |
0,034 |
130,781 |
|
14 |
2,686 |
10331,699 |
-0,034 |
-130,781 |
|
15 |
1,292 |
4969,678 |
-0,034 |
-130,781 |
|
16 |
0,748 |
2877,182 |
-0,034 |
-130,781 |
|
17 |
0,476 |
1830,934 |
-0,034 |
-130,781 |
|
18 |
0,374 |
1438,591 |
-0,034 |
-130,781 |
|
19 |
0,17 |
653,905 |
-0,034 |
-130,781 |
|
20 |
0,051 |
196,1715 |
-0,017 |
-65,3905 |
|
21 |
0,034 |
130,781 |
0 |
0 |
|
22 |
0,034 |
130,781 |
0,085 |
326,9525 |
|
23 |
0,034 |
130,781 |
0,204 |
784,686 |
|
24 |
0,034 |
130,781 |
0,624 |
2400,216 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
1.5. Определение приведеного момента движущих сил.
С помощью рычага Жуковского определяем приведеный момент движущих сил. Сначала определяем приведеную силу.
Определяем значение приведеного момента по формуле:
Результаты расчётов приведеных силы и момента заносим в таблицу 3.
1.6. Построение диаграммы приведеного момента движущих сил.
Принимаем масштабный коефициент графика по оси ординат:
Принимаем длину оси φ равной 240мм и определяем масштабный коеффициент по оси φ:
По даным таблицы 3 строим диаграмму приведеного момента движущих сил.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
1.7. Построние диаграмм работ движущих сил и сил сопротивления.
Графически интегрируя график Мпр(φ) строим график работы движущих сил АД(φ). Соединив прямой линией начальную и конечную точки графика АД(φ) получаем график работы сил сопротивления АС(φ), поскольку работа сил сопротивления АС равна работе движущих сил за полный цикл работы механизма. Определяем масштабный коэффициент графиков работ:
где Н- полюсное расстояние, мм. Н = 50мм.
1.8. Построение графика постоянного приведенного момента сил сопротивления МСпр(φ).
Графически дифференцируя график АС(φ) получаем график МСпр в виде прямой линии, параллельной оси φ, и определяем его численное значение:
где hС - ордината графика МСпр(φ).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
Таблица3. Приведеные силы и моменты.
|
№ |
,Н |
,Н∙м |
, |
|
1 |
0 |
0 |
0,0091 |
|
2 |
6324,57 |
316,23 |
0,0101 |
|
3 |
4742,12 |
237,11 |
0,01156 |
|
4 |
2746,4 |
137,32 |
0,0117 |
|
5 |
1292,12 |
64,6 |
0,01156 |
|
6 |
549,28 |
27,46 |
0,0095 |
|
7 |
0 |
0 |
0,0091 |
|
8 |
54,93 |
2,75 |
0,0095 |
|
9 |
99,4 |
4,97 |
0,01156 |
|
10 |
457,74 |
22,9 |
0,0117 |
|
11 |
897,16 |
44,86 |
0,01156 |
|
12 |
1569,22 |
78,46 |
0,0101 |
|
13 |
0 |
0 |
0,0091 |
|
14 |
6324,57 |
316,23 |
0,0101 |
|
15 |
4742,12 |
237,11 |
0,01156 |
|
16 |
2746,4 |
137,32 |
0,0117 |
|
17 |
1292,12 |
64,6 |
0,01156 |
|
18 |
549,28 |
27,46 |
0,0095 |
|
19 |
0 |
0 |
0,0091 |
|
20 |
54,93 |
2,75 |
0,0095 |
|
21 |
99,4 |
4,97 |
0,01156 |
|
22 |
457,74 |
22,9 |
0,0117 |
|
23 |
897,16 |
44,86 |
0,01156 |
|
24 |
1569,22 |
78,46 |
0,0101 |
1.9. Построение графика изменения кинетической энергии
механизма ΔЕ(φ).
Путем графического вычисления ординат графиков работ строим график изменения кинетической энергии.
Масштабный коэффициент графика равен
1.10. Определение значений приведенного момента инерции механизма.
Вычисляем значения приведеного момента инерции по формуле:
где - моменты инерции соответствующих звеньев механизма.
Результаты расчётов приведеного момента инерции заносим в таблицу 3.
Принимаем масштабный коэффициент графика по оси ординат.
По данным таблицы 3 строим график Iпр(φ), расположив его ось φ вертикально, для удобства дальнейших построений.
1.11. Построение диаграммы « Энергия-масса» ΔЕ(φ).
Графически исключая параметр φ из графиков ΔЕ(φ) и Iпр(φ), строим диаграмму «Энергия-масса» ΔЕ(φ).
1.12. Определение момента инерции маховика
Для определения момента инерции маховика нужно провести касательные к диаграмме ΔЕ(φ).
Определяем углы касательных по формуле:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
Угол верхней касательной:
Угол нижней касательной:
Проводим касательные к диаграмме и находим длину отрезка (kl), отсекаемого ними на оси ΔЕ, (kl) = 55,53 мм.
Искомый момент инерции маховика равен
1.13. Определение размеров маховика.
Маховик представляет собой стальной обод со средним радиусом = 0,08м.
Момент мнерции обода
Масса обода
Принимаем h=0.67b и определяем ширину обода b
Определяем высоту обода h
h=0.67b=0.67∙37=25мм
Окружная скорость точек
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
1.14. Определение истинных значений угловой скорости и углового
ускорения.
Определяем истинные значения угловой скорости и углового ускорения кривошипа в положениях №2 и №12, выбраных для силового анализа.
459,23480,3482,78
459,2478,3482,78
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
2. Силовой анализ механизма.
2.1. Построение планов положений механизма для положений №2 и №12.
Строим планы положений механизма в положениях №2 и №12. По вычисленым значениям угловых скоростей и ускорений строим планы скоростей и ускорений. Построение планов скоростей описано в пункте 1.3.
2.2. Построение планов ускорений для положений №2 и №12.
2.2.1. Положение №2
Нормальное ускорение точки А
Принимаем масштабный коеффициент
Тангенциальное ускорение точки А
Нормальное ускорение звена АВ
Тангенциальное ускорение звена АВ
Нормальное ускорение точки C
Тангенциальное ускорение точки C
Нормальное ускорение звена CD
Тангенциальное ускорение звена CD
2.2.2. Положение №12
Нормальное ускорение точки А
Тангенциальное ускорение точки А
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
Нормальное ускорение звена АВ
Тангенциальное ускорение звена АВ
Нормальное ускорение точки C
Принимаем масштабный коеффициент
Тангенциальное ускорение точки C
Нормальное ускорение звена CD
Тангенциальное ускорение звена CD
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
2.3. Определение сил действующих на звенья механизма в
положении №2.
Силы тяжести звеньев
где - масса звена, g – ускорение свободного падения = 9,81 м/
Силы инерции звеньев
Момент пар сил инерции
2.4. Силовой расчёт механизма в положении №2
Силовой расчёт группы 2,3
Выделяем группу механизма. Нарушенную в точке А связь заменяем реакцией Q12 которая неизвестна, поэтому разложим ее на составляющие:
Условие равновесия 2-го звена.
Принимаем масштаб
Строим план сил структурной группы 2,3.
Из построения получаем
Строим план сил звена 2
Принимаем масштаб
Из построения получаем
Силовой расчёт группы 4,5
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
Выделяем группу механизма. Нарушенную в точке С связь заменяем реакцией Q14 которая неизвестна, поэтому разложим ее на составляющие:
Условие равновесия 4-го звена.
Принимаем масштаб
Строим план сил структурной группы 4,5.
Из построения получаем
Строим план сил звена 4
Принимаем масштаб
Из построения получаем
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
21
Силовой расчёт ведущего звена.
Условие равновесия 1-го звена.
Находим уравновешивающий момент
Находим уравновешивающую силу
Строим план сил звена 1
Принимаем масштаб
Из построения
2.5. Определение уравновешивающей силы методом
«рычага Жуковского» в положении №2.
Раскладываем моменты инерции на пары сил
Строим рычаг Жуковского и записываем сумму моментов относительно полюса.
Находим уравновешивающую силу
(-208 ∙ 50-282,5539,57+4226,4515,57+4575,1930,67-130,830,67-10331,730,67+4575,1930,67+4226,4515,57-282,5539,57-282,553,83-282,553,83)/50 = 1131,9Н
Сравниваем величину уравновешивающей силы, которая получена методом плана сил и методом «рычага Жуковского».
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
22
2.6. Определение сил действующих на звенья механизма в
положении №12.
Силы тяжести звеньев
где - масса звена, g – ускорение свободного падения = 9,81 м/
Силы инерции звеньев
Момент пар сил инерции
2.7. Силовой расчёт механизма в положении №12
Силовой расчёт группы 2,3
Выделяем группу механизма. Нарушенную в точке А связь заменяем реакцией Q12 которая неизвестна, поэтому разложим ее на составляющие:
Условие равновесия 2-го звена.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
23
Принимаем масштаб
Строим план сил структурной группы 2,3.
Из построения получаем
Строим план сил звена 2
Принимаем масштаб
Из построения получаем
Силовой расчёт группы 4,5
Выделяем группу механизма. Нарушенную в точке С связь заменяем реакцией Q14 которая неизвестна, поэтому разложим ее на составляющие:
Условие равновесия 4-го звена.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
24
Принимаем масштаб
Строим план сил структурной группы 4,5.
Из построения получаем
Строим план сил звена 4
Принимаем масштаб
Из построения получаем
Силовой расчёт ведущего звена.
Условие равновесия 1-го звена.
Находим уравновешивающий момент
Находим уравновешивающую силу
Строим план сил звена 1
Принимаем масштаб
Из построения
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
25
2.8. Определение уравновешивающей силы методом
«рычага Жуковского» в положении №12.
Раскладываем моменты инерции на пары сил
Строим рычаг Жуковского и записываем сумму моментов относительно полюса.
Находим уравновешивающую силу
(-2527,7∙50 + 282,3 ∙ 39,57 + 3973 ∙ 15,17 + 4302,86 ∙ 30,67 – 10331,7 ∙ 30,67 + 282,3∙ 3,83 –
130,8 ∙ 30,67 + 4302,86 ∙ 30,67 + 282,3∙ 3,83 + 3973 ∙ 15,17 – 282,3 ∙ 39,57)/50 = 4099,44 Н
Сравниваем величину уравновешивающей силы, которая получена методом плана сил и методом «рычага Жуковского».
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
26
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
27
3. Синтез зубчатых механизмов.
3.1. Синтез планетарной ступени редуктора.
Из условия соосности и формулы передаточного отношения
выражаем отношение
1.5, следовательно – меньшее колесо.
Принимаем
Тогда ;
Из условия сборки определяем возможное значение числа сателлитов К
Принимаем С=40, тогда число сателлитов будет
По условию соседства определяем максимально возможное значение К
4,563 условие соседства соблюдается
Окончательно принимаем число сателлитов К=3
По заданному модулю m=3,5 и найденным числам зубьев вычисляем диаметры делительных окружностей колёс планетарного редуктора
Строим схему планетарного редуктора в двух проекциях
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
28
, приняв масштаб
3.2. Расчёт параметров внешнего эвольвентного зацепления.
Определяем минимальное значение коэффициента смещения
Определяем угол зацепления
Инволюта угла зацепления
inv = inv =0,029849
Суммарный коэффициент смещения
Принимаем значение коэффициента смещения , тогда
Определяем радиусы окружностей зубчатых колёс.
Радиусы делительных окружностей:
Радиусы основных окружностей:
Радиусы начальных окружностей:
Радиусы окружностей впадин зубьев:
Радиусы окружностей вершин зубьев:
Окружной шаг по делительной окружности :
P = π ∙ m = 3.14 ∙8 =25,12 мм
По основной окружности:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
29
Коэффициент торцевого перекрытия:
По полученным данным строим схему эвольвентного зацепления,
приняв масштаб
3.3. Построение графиков коэффициентов удельного скольжения.
Значения коэффициентов удельного скольжения шестерни и колеса вычисляются по формулам:
где L –длина линии зацепления, l – текущее расстояние от начала линии зацепления до рассматриваемой точки контакта зубьев.
Результаты вычислений заносим в таблицу 4.
Таблица 4. Значения коэффициентов удельного скольжения.
|
a |
P |
b |
|||
|
-6,01 |
0 |
0,6986 |
1 |
||
|
1 |
0,8 |
0 |
-2,318 |
По данным таблицы 4 строим графики коэффициентов удельного скольжения, приняв масштаб
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
30
4. Синтез кулачкового механизма.
4.1. Построение кинематических диаграмм движения толкателя.
Соотношение ординат графика аналога ускорения толкателя
Принимаем
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
31
, тогда
Принимаем длину оси φ равной L=248 мм
Строим график аналога ускорения .
Путем графического интегрирования строим график аналога скорости толкателя .
Путём повторного графического интегрирования строим график перемещения толкателя S.
Определяем масштабы вышеуказаных графиков.
Масштаб угла поворота
Масштаб графика перемещения толкателя
Масштаб графика аналога скорости толкателя
Масштаб графика аналога ускорения толкателя
4.2. Построение профиля кулачка.
Определяем минимальный радиус кулачка
Принимаем минимальный радиус кулачка
Определяем радиус тарелки тарелчатого толкалеля
Частота вращения кулачка
Угловая скорость кулачка
Наибольшая сила инерции для поступательно движущегося толкателя
Наибольшая сила замыкающей пружины
Сила предварительного натяжения пружины
Строим профиль кулачка, как огибающую последовательных положений тарелки толкателя.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
32
Список использованной литературы
1. Гутыря С.С., Мотулько Б.В. «Теория механизмов и машин. Проектирование», - Одесса: Феникс, 2005. - 182 с.
2. Справочник погеометрическому расчёту эвольвентных зубчатых и червячных передач. Под редакцией Болотовского И. А., Москва, 1986. – 538 с
3. Методические указания к выполнению лабораторной работы «Синтез эвольвентной зубчатой цилиндрической передачи». Одесса: ОПИ 1990. –120с
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
33
4. «Теория механизмов и машин» К. И. Заблонский, И.М. Белоконев, Б. М. Щекин. – К.:Высшая школа, 1989.- 376 с.
5. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. А. С. Кореняко,
Л.И. Кременштейн. Высшая школа. 1995 – 405с.