Анализ рычажного механизма

Содержание

1. Введение……………………………………………………………..2
2. Исходные данные…………………………………………………...4
3. Структурный анализ механизма…………………………………...5
4. Кинематический анализ рычажного механизма………………….6
5. Кинетостатический анализ рычажного механизма……………....8
6. Зубчатое зацепление……………………………………………….11
7. Список литературы………………………………………………...12

 

Введение

Револьверные  черепичные прессы предназначены для  штамповки пазовой черепицы с  поперечными закроями.

Процесс изготовления черепицы состоит из следующих основных операций: I – загрузка материала в формы пресса, II – прессование материала, III – обрезка заусенцев, IV – съем черепицы с пресса. Кинематическая схема механизмов пресса, реализующих эти операции, показана на рис. 1. Материал загружается в формы 17, закрепленные на барабане 16. Выходные звенья исполнительных механизмов расположены вокруг барабана в позициях, обозначенных римскими цифрами на рис. 1. Номер позиции соответствует номеру технологической операции, выполняемой механизмом при неподвижном барабане 16. Перемещение материала между позициями происходит при повороте барабана на 1/5 оборота, когда исполнительные механизмы совершают холостой ход. Вращательное движение барабану 16 передается от электродвигателя 6 через редуктор 7, зубчатые колеса 8, 9 и мальтийский механизм, состоящий из звеньев 19 и 18. В задании рассматриваются только механизмы прессования и обрезки заусенцев.

Механизм  прессования представляет собой  рычажный механизм с входным звеном – кривошипом 1 и выходным звеном – ползуном 5. Прессование осуществляется при ходе ползуна 5 вниз. Вращательное движение кривошипу 1 передается от двигателя 6 через редуктор 7 и зубчатые колеса 8, 9, 10, 11.

Механизм  обрезки заусенцев состоит из кулачка 13 и толкателя 14, на котором  установлены ножи 15. Вращательное движение кулачку передается от вала кривошипа 1 через цепную передачу 12.

Примечания: 1. Координаты центров масс подвижных звеньев механизма прессования определить из соотношений OS₁=0.5*OA, AS₂=0.4*AB, DS₄=BS₄=0.2*DE.

2. График закономерности изменения силы полезного сопротивления при рабочем ходе (вниз) ползуна 5. Ход ползуна S_Emax измеряется на плане положений механизма прессования.

 

 

 

 

Рис. 1 

Исходные данные

Размеры звеньев  рычажного механизма, м:

l_OA=0.12; l_AB=0.45; l_BC=0.22; l_CD=0.16; l_DE=0.5; a=0.46; b=0.15;

Частота вращения электродвигателя, мин^-1

n=940;

Передаточное  число редуктора – 14;

Число зубьев колес 8 и 9:

Z₈=13; Z₉=22;

Модуль зубчатых колес 8 и 9, мм:

m=7;

Масса звеньев  рычажного механизма, кг:

m₁=70; m₂=35; m₄=70; m₅=50;

Масса инерции  звеньев, кг*м²:

I_s1=1.6; I_s2=4; I_s3=2; I_s4=3;

Максимальное  усилие прессования, кН:

F_Cmax=55;

Коэффициент неравномерности вращения кривошипа:

δ=0,2;

Ход толкателя  кулачкового механизма, мм:

h=25

Внеосность толкателя, мм:

e=10;

Фазовый угол поворота кулачка, град:

на фазе удаления _уд=50;

на фазе дальнего стояния  _дс=12;

на фазе приближения  _п=70;

Допускаемый угол давления, град:

α_max=27;

Закон изменения  аналога ускорения толкателя:

на фазе удаления косинусоидальный

на фазе приближения линейно - убывающий

 

 

 

 

Структурный анализ механизма.

 

Для определения  степени подвижности используют следующую формулу:

, где

 - число всех подвижных звеньев;

- число вращательных или поступательных  пар;

- число высших кинематических пар;

 

 

Рычажный  механизм можно разделить следующим  образом:

 
группа звеньев 4-5 – структурная  группа 2-го класса, 2-го вида. 
 
 

группа звеньев 2-3 структурная группа 2-го класса 1-го вида

 
 группа звеньев 0-1 – механизм 1-го класса.

Порядок образования  данного механизма можно записать с помощью формулы:

_{Данный  механизм 2-го класса}

 

 

 

 

 

 

Кинематический анализ рычажного  механизма.

 

1. Построение  положений звеньев механизма.

Зная  кинематическую схему и закон  движения ведущего звена строим положения  звеньев механизма относительно 12 положений входного звена.

Масштаб м/мм.

 

2. Кинематическое  исследование механизмов методом планов скоростей и ускорений.

Определим угловую скорость ведомого звена:

, где  - угловая скорость звена ОА

 - частота вращения электродвигателя

 

- общее передаточное число  привода

, где U_ред=14- передаточное число редуктора

- передаточное число зубчатого  зацепления

, где  , - число зубьев

Следовательно  , откуда угловая скорость:

 рад/с

_{Определим значение скорости точки А:}

 м/с

Найдя скорость точки, можем приступить к графическому построению векторов скоростей, масштаб  при этом примем

_{Строим  план скоростей для  первого положения  кривошипа.}

Составим  систему уравнений для нахождения вектора скорости точки В:

Построив  вектор скорости точки В, и зная, что скорость точки С равна нулю, исходя из отношения BC к CD строят вектор скорости точки D. Далее составим систему уравнений для нахождения вектора скорости точки Е:

_{Построим  вектора скоростей  центра масс.}

Далее делают то же самое для остальных 11 положений.

Полученные  результаты можно занести в таблицу:

	VA	VB	VC	VD	VE	S1	S2	S4
1	0.69	0.77	0	0.7	0.56	0.42	0.77	0.665

 

 

 

 

 

Кинетостатический анализ рычажного механизма.

 

Строим план скоростей. Определим чему равно  ускорение точки А м/с². Масштаб для плана скоростей равен: .

Составим  систему уравнений для нахождения вектора ускорения точки В:

 

 Найдем  значение нормальных ускорений звеньев ВА и ВС:

 м/с², где - угловая скорость звена АВ

 м/с², где - угловая скорость звена ВС

Учитывая  масштаб, на плане ускорений вектора будут равны    мм, мм соответственно.

Т. к. ускорение  точки С равно нулю, имеются все данные для построения вектора ускорения точки В.

Построив  вектор ускорения точки В, строим из заданной пропорции вектор ускорения точки D.

Найдём значение нормального ускорения звена  CD:

, где  - угловая скорость звена ED

Учитывая  масштаб, на плане ускорений мм

 Составим систему уравнений для нахождения вектора ускорения точки Е:

Найдем значение нормального ускорения звена  ED:

, где  - угловая скорость звена ED

Построим  вектора ускорений центра масс звеньев. Они равны:

 м/с²

м/с²

 м/с²

 

 

 

 

Определим значения и направления сил инерции, веса звеньев, моментов инерции:

Н   Н

Н   Н

Н   Н

Н   Н

 

, где 

Н*м, где

, Н*м где

, Н*м где

Перейдем  к расчету сил групп Ассура:

Для звеньев 4-5:

;

;

;

;

 

Н;

Из плана  сил Н, Н.

Н;

Для звеньев 2-3:

;

;

;

;

H;

Из проекций на оси координат R₄₃^t=50914 Н и R₄₃ⁿ=26481 Н.

;

;

  

;

 

 

Из плана  сил: , , .

Н;

Н;

Для входного звена:

;

;

;

;

Из плана  сил: Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

Зубчатое зацепление.

 

, , , , , . Т. к. зацепление равносмещенное.

Шаг зацепления по делительной окружности:

Радиус делительной  окружности:

Радиус основной окружности:

Толщина зуба по делительной окружности:

Радиус окружности впадин:

Межцентровое  расстояние:

Радиус начальной  окружности:

Глубина захода зубьев:

Высота зуба:

Радиус окружности выступов:

Коэффициент перекрытия:

 

 

 

 

Список используемой литературы:

1. Гончаров С.И., Суслов В.И., Уральский В.И. Теория механизмов и машин: Методические указания и задания к выполнению курсового проекта. – Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2002. – 83 с.
2. Гончаров С.И., Суслов В.И., Уральский В.И. Теория механизмов и машин: Методические указания к выполнению лабораторных работ. – Белгород: Изд-во БТИСМ, 1993. – 59 с.
3. Гончаров С.И., Суслов В.И., Уральский В.И. Теория механизмов: Методы структурного, кинематического и силового анализа плоских механизмов: учебное пособие/ Часть 1 – Белгород: Изд-во БГТУ                  им. В.Г. Шухова, 2007. – 122 с.
4. Гончаров С.И., Суслов В.И., Уральский В.И. Теория механизмов:  механизмов и машин: учебное пособие/ Часть 2 – Белгород:        Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2009. – 75 с.
5. Кореняко А.С. и др. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: Учебное пособие для вузов под ред. канд. тех. наук А.С. Кореняко. – М.: ООО «МедиаСтар», 2006. – 332 с.