Структурный анализ и синтез стержневого механизма

Стр 1 из 3Следующая ⇒

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по ТММ:

«Проектирование и исследование механизмов компрессора»

Выполнил: студент гр. 620832 Решилин А.В.

Консультировал: профессор Крюков В.А.

Тула 2005

Содержание

Введение

1 Структурный анализ и синтез стержневого механизма

1.1 Структурный анализ стержневого механизма

1.2 Структурныйсинтез рационального механизма

2 Кинематический анализ стержневого механизма

2.1 Построение планов положений механизма

2.2 Построение планов скоростей

2.3 Построение планов ускорений

3 Динамический анализ и синтез машинного агрегата

3.1 Динамическая модель машинного агрегата

3.2 Построение графика приведенных моментов сил сопротивления

3.3 Построение графика работ сил сопротивления

3.4 Построение графика движущих сил и определение движущего момента

3.5 Построение графика приращения кинетической энергии

3.6 Построение графика приведенного момента инерции

3.7 Построение диаграммы Виттенбауэра

3.8 Подбор маховика

3.9 Построение графика угловой скорости входного звена стержневого механизма

4 Кинематический расчет передаточного механизма

5 Геометрический синтез эвольвентной цилиндрической зубчатой передачи

5.1 Условия и ограничения синтеза

5.2 Выбор оптимального варианта передачи

5.3 Расчет геометрических параметров, качественных характеристик и контрольных размеров передачи

5.4 Построение картины зацепления

6 Синтез планетарной передачи

6.1 Условия синтеза

6.2 Синтез планетарной передачи

6.3 Построение плана скоростей и диаграммы угловых скоростей

Список используемой литературы

Введение

Механизм компрессора состоит из стержневого механизма, передаточного механизма и исполнительного органа. Функциональная схема механизма показана на рисунке В.1. Передаточный механизм выполнен в виде последовательного соединения планетарной передачи и рядной зубчатой передачи. Стержневой механизм предназначен для преобразования вращательного движения кривошипа во возвратно–поступательного движения ползуна. Передаточный механизм предназначен для уменьшения угловой скорости и увеличения крутящего момента.

Рис. В.1. Функциональная схема машинного агрегата

ЭД – электродвигатель

ПМ – передаточный механизм

СМ – стержневой механизм

ИО – исполнительный орган

Структурный анализ и синтез стержневого механизма

Структурный анализ стержневого механизма

проектирование механизм компрессор

Стержневой механизм предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Стержневой механизм является плоским и состоит из пяти подвижных звеньев и семи кинематических пар. Структурная схема механизма приведена на рисунке 1.1, характеристики звеньев в таблице 1.1., характеристики кинематических пар в таблице 1.2

Рис.1.1 Структурная схема стержневого механизма

В состав механизма входят 5 подвижных звеньев, одно неподвижное звено (стойка) и 7 КП. Характеристики звеньев приведены в таблице 1.1, а характеристики КП в таблице 1.2.

Таблица 1.1

Характеристика звеньев

Номер звена	1	2	3	4	5	0
Название	кривошип	шатун	коромысло	шатун	ползун	стойка
Вид движения	вращательное	плоско-праллельное	возвратно-вращательное	плоско-праллельное	возвратно-поступательное	–
Назначение	вход	промежут.	промежут.	промежут.	выход	–

Таблица 1.2

Характеристика кинематических пар

Обозначение	О1	А	В	О3	С	D45	D50
Название	вращат.	вращат.	вращат.	вращат.	вращат.	вращат.	поступат.
Вид	низшая	низшая	низшая	низшая	низшая	низшая	низшая
Класс	5	5	5	5	5	5	5

Определим число степеней свободы механизма по формуле Чебышева:

где n – число подвижных звеньев;

pн – число низших кинематических пар;

pв – число высших кинематических пар.

Разбиваем механизм на группы Ассура. Структурные схемы группы приведены на рисунке1.2.

Рис.1.2. Структурные группы Ассура

Т.к. в механизм входят группы только второго класса, то весь механизм относится ко второму классу.

Рис. 1.3. Структурная схема рационального механизма

Для проверки определяем число степеней свободы синтезированного механизма.

Рис. 3.1. Динамическая модель машинного агрегата

Рис.3.2 Схема механизма с приложенными силами

На звенья механизма действуют следующие силы:

1. Силы тяжести звеньев

2. Момент сил сопротивления.

Приведенный момент сил сопротивления рассчитываем по формуле:

- углы между направлением соответствующих сил и скоростью их точки приложения.

, т.к.

углы , определяются по планам скоростей.

Индикаторная диаграмма, показывающая давление газов в цилиндре изображена на рисунке 3.3.

Рис. 3.3 Индикаторная диаграмма

Исходные данные для расчета и значения приведенного момента сил сопротивления заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Подбор маховика

Согласно заданию маховик установлен на валу кривошипа. Маховик выполняем в виде стального диска.

Рис. 3.4 Эскиз маховика

Ширину маховика принимаем равной b=0, 12 м. Диаметр маховика рассчитываем по формуле:

где,

плотность материала маховика.

Расчет угловых скоростей

Величина	Номер положения механизма
Величина	0, 12	1	2	3	4	5	5’	6	7	8	9	10	11
	0	60	1200	60	-2040	-2940	-2880	-2580	-1440	-600	-480	-480	-360
	100111	100171	101311	100171	98071	97171	97231	97531	98671	99511	99631	99631	99751
	0, 07	0, 198	0, 54	0, 748	0, 474	0, 095	0, 057	0, 102	0, 314	0, 51	0, 504	0, 315	0, 132
	288, 515	288, 643	288, 985	289, 193	288, 919	288, 54	288, 502	288, 547	288, 759	288, 955	288, 949	288, 76	288, 577
	26, 34	26, 42	26, 48	26, 32	26, 06	25, 95	25, 96	26	26, 14	26, 24	26, 26	26, 27	26, 29
	39, 5	39, 6	39, 7	39, 5	39, 1	38, 9	38, 9	39	39, 2	39, 4	39, 4	39, 4	39, 5

Определив значения угловых скоростей, строим график в масштабе.

Средняя угловая скорость:

Расчетное значение коэффициента неравномерности:

Погрешность:

Ошибка не превышает предельно допустимое значение – 10%.

Рис.4.1. Структурная схема передаточного механизма

Определяем общее передаточное отношение:

С другой стороны общее передаточное отношение равно:

где,

- передаточное отношение рядовой зубчатой передачи

Тогда передаточное отношение планетарной передачи:

Угловая скорость на входе планетарного механизма:

Угловая скорость на выходе планетарного механизма:

Условие синтеза

Структурная схема планетарной передачи приведена на рисунке 6.1.

Рис. 6.1 Структурная схема планетарной передачи

Основным условием синтеза планетарной передачи является обеспечение заданного передаточного отношения (это условие должно выполняться приблизительно, ошибка до 3%).

; ;

Дополнительное условие синтеза:

1. Условие соосности ;

2. Условие соседства где, k – число сателлитов;

3. Условие сборки где, С – любое целое число.

6.2 Синтез планетарной передачи

Принимаем z1=19.

Из основного условия синтеза находим z3:

;

Принимаем z3=45. Рассчитываем фактическое передаточное отношение:

Ошибка воспроизведения передаточного отношения:

Из условия соосности определяем z2:

;

Принимаем число сателлитов k=4.

Проверяем выполнение условия соседства:

;

, условие выполняется.

Проверяем выполнение условия сборки:

;

, условие выполняется.

6.3 Построение плана скоростей и диаграммы угловых скоростей

Рассчитываем делительные диаметры зубчатых колес:

мм

Выбираем масштабный коэффициент , и изображаем кинематическую схему планетарного механизма.

Скорость точки А колеса z1:

;

Выбираем масштабный коэффициент скорости и изображаем отрезок Аaравный:

;

соответствующий скорости точки А.

Соединяя точи a и О1 получаем линию распределения скоростей колеса z1.

Соединяя точки р и a получаем линию распределения скоростей точек сателлита.

Строим отрезок О2о2, изображающий скорость точки О2.

Соединяя точки о2 и О1 получаем линию распределения скоростей водила.

Пользуясь углами строим диаграмму угловых скоростей.

По диаграмме угловых скоростей рассчитываем передаточное отношение.

;

Ошибка составляет 2, 08%.

Список используемой литературы

1. Синтез механизмов с низшими КП. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов машиностроительных специальностей дневного обучения. Тула, 1990.–38с.

2. Синтез механизмов с высшими КП. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов машиностроительных специальностей дневного обучения. Тула, 1991.–68с.

3. Кореняко А.С. и др. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. – Киев: Выща школа, 1970. – 332с.

4. Попов С.А. и др. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. – М.: Высш. шк., 1998. – 351с.