Кинематическое и динамическое исследование кривошипно-ползунного механизма

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕЕНЫЙ

АРХИТЕКТЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет безотрывных форм обучения

 

Кафедра транспортно-технологических

машин

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Кинематическое и динамическое исследование

кривошипно-ползунного механизма»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила студентка:

группы НТТС-IV

Борисова Виктория Игоревна

шифр 11-212

 

Работа защищена с оценкой

Руководитель: Тихомиров Владимир Владимирович

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2014

Содержание

• Кинематическое исследование механизма………………………………...
• Уравновешивание сил инерции…………………………………………….
• Противовес…………………………………………………………………...
• Список использованной литературы……………………………………….

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

Ход ползуна	Sm	0,24м
Отношение длины кривошипа к длине шатуна	λ	1/4
Диаметр поршня	D	0,12м
Число оборотов кривошипа	n1	450об/мин
Масса кривошипа	m1	5
Масса шатуна	m2	16
Масса ползуна	m3	30
Коэффициент уравновешивания сил инерции ползуна	k	0,5
КПД двигателя	η	0,85
Степень неравномерности хода	δ	1/90
Число оборотов нагрузочного генератора	nэ	750об/мин
Момент инерции ротора генератора	Jэ	0,05кгм²
Момент инерции шкива генератора	Jш	0,02кгм²
Момент инерции шкива на валу кривошипа	Jк	0,08кгм²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требование и рекомендации

Графические построения к разделу кинематического исследования механизма выполняем на листе чертёжной бумаги формата А1 в следующем объёме: строим 8 различных положений механизма в зависимости от положения кривошипа, определяемого углом равным 0…360º. В качестве начального берём такое положение, когда угол ОАВ, составленный звеньями механизма, равен 180º. Следующие 8 положений строим через угол 45º. Каждое из них отмечаем цифрами 1,2…8 на окружности – траектория точки А кривошипа.

 

Длина кривошипа на чертеже

 

В истинных величинах

 

Масштабный коэффициент плана положеий

 

 

Найти величины перемещений Si ползуна

 

                                    , i=1…8

 

Здесь Si – расстояние между положением точки В, ползуна в его начальном и текущем положении

 

S1=S7=0,0432м

S2=S6=0,1368м

S3=S5=0,2136м

S4=0,24м

S0=S8=0м

 

 

 

Для всех положений механизма строим планы скоростей и ускорений. Полюсы всех планов скоростей Pv можно располагать в одной и той же точке на поле чертежа. Это же допускается при построении планов ускорений. Масштабные коэффициенты определяются по формулам:

 

                              

 

                              

 

Для определения Wba используем формулу

 

, где 

Wba0,8 = 66,6088 м/с²

Wba1 = Wba3 = 36,4827 м/с²

Wba2 = Wba6 = 0 м/с²

Wba4 = 66,6088 м/с²

Wba5 = 34,537 м/с²

Wba7 = 32,6453 м/с²

 

Используя планы скоростей и ускорений, найдём Vb, Wb для всех положений механизма по формулам:

 

                                                        

Vb0,8 = Vb4 = 0 м/с

Vb1 = Vb7 = 43*0,1131 = 4,863 м/с

Vb2 = Vb6 = 50*0,1131 =5,6544 м/с

Vb3 = 29*0,1131 = 3,2799 м/с

Vb5 = 30*0,1131 = 3,393 м/с

 

                                                         

 

Wb0,8 = 63*5,3288 = 335,7144 м/с²

Wb1 = Wb7 = 36*5,3288 = 191,8368 м/с²

Wb2 = Wb6 = 13*5,3288 = 69,2744 м/с²

Wb3 = Wb5 = 35*5,3288 = 186,508 м/с²

Wb4 = 38*5,3288 = 202,4944 м/с²

 

           Построим с помощью лекала диаграммы S=S(φ) , Vb=V(φ) , Wb=W(φ) . Принять S, Vb, Wb направление в сторону точки О механизма. Масштабный коэффициент оси определяется по формуле:

 

,  где 

 

             Результаты расчётов и построений впишем в таблицу расчётов величин на поле чертежа

 

n	Обозн.	Ед. изм.	1	2	3	4	5	6	7	0, 8
1			18	57	89	100	89	57	18	0
2			0,0432	0,1368	0,2136	0,24	0,2136	0,1368	0,0432	0
3			37	0	37	50	36	0	35	50
4			4,1847	0	4,1847	5,6544	4,0716	0	3,9585	5,6544
5			43	50	29	0	30	50	43	0
6			4,8633	5,6544	3,2799	0	3,393	5,6544	4,8633	0
7			6,8	0	6,8	12,5	6,5	0	6,1	12,5
8			36,4827	0	36,4827	66,6088	34,537	0	32,6453	66,6088
9			36	13	35	38	35	13	36	63
10			191,837	69,274	186,508	202,494	186,508	69,274	191,837	335,714

 

 

 

 

                            Аналитическая кинематика механизма

            Для того чтобы проверить правильность  вычислений графическим способом  найдём значения перемещения, скорости  и ускорения точки В по формулам:

 

 

 

n	Обозн.	Ед. изм.	1	2	3	4	5	6	7	0,8
1			0,0426	0,135	0,2124	0,24	0,2124	0,135	0,0432	0
2			4,863	5,6544	3,2799	0	3,393	5,6544	4,8633	0
3			188,4015	66,61	188,4015	199,83	188,4015	66,61	188,4015	335,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравновешивание сил инерции

Силы, действующие в точке А и В – Fиа и Fив

 

Fиа = ma* r *ω1² = 12,9*266,44 = 3437,076 Н

Fиb = mb * Wb

Fиb1 = Fиb7 = 35,6 * 191,8368 = 6,71 кН

Fиb2 = Fиb6 = 35,6 * 69,2744 = 34,5 кН

Fиb3 = Fиb5 = 35,6 * 186,508 = 97,6 кН

Fиb4 = 35,6 * 202,4944 = 103,4 кН

Fиb0,8 = 35,6 * 335,7144 = 97,6 кН

 

Усилие, с которым действует на стойку фундамента в точке О:

 

Fио = Fиа = Fиb

mпр = (ma+k*mb)*OA/OE = (12,9+0,5*35,6)*0,12/0,12 = 30,7  кг

k -  коэффициент уравновешивания сил инерции ползуна

k = 0,5

 

Требование и рекомендации:

1. Рассчитать замещающиеся массы механизма, сосредоточенные в точках А и В.

 

           ma = 0,5*m1 + 0,65*m2 = 12,9 кг

           mb = m3 + 0,35*m2 = 35,6 кг

 

2. Рассчитать величину mпр

Построить векторные треугольники для восьми положений механизма без противовеса. Fиа, Fиb подсчитать по формулам выше. Через концы векторов Fио провести плавную кривую годографа. Величину масштабного коэффициента принять (при Fиа= )

 

KF=Fиа/ иа = 3437,076/50=68,742

 

3. Перечисленное в пункте 2 сделать, используя уравнения

 

Где

 

4. Рассчитаем конструктивные размеры противовеса, учитывая, что он состоит из двух симметричных щёк в форме секторов диска Rп с толщиной щеки bп

 

 

Где ρ=7,8кг/м³ (плотность  чугуна)

 

n	Обозн.	Ед.изм.	1	2	3	4	5	6	7	0,8
1			6,71	2,37	6,71	7,11	6,71	2,37	6,71	11,93
2			97,6	34,5	97,6	103,4	97,6	34,5	97,6	173,5
3			9,6	4,1	9,6	10,6	9,6	4,1	9,6	15,4
4			139	60	139	154	139	60	139	224
5			8,18	8,18	8,18	8,18	8,18	8,18	8,18	8,18
6			119	119	119	119	119	119	119	119

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Теория механизмов и машин: Учебно-методическое пособие. –  СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 288с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература).