Упрощенная методика кинематического и силового расчета

Расчет кинематических и силовых величин, приведенных в разделах 1 и 2, целесообразно производить с применением компьютерной техники. При выполнении курсовой работы по ТММ студентам выдается более простой вариант задания, позволяющий использовать лишь инженерный калькулятор.

Расчет перемещений, аналогов скоростей и ускорений ползуна ведется по приближенным зависимостям (13, 14, 15).

При силовом расчете учитываются лишь наиболее значимые нагрузки, приложенные на ползуне:

а) сила сопротивления P на ползуне, направленная против его скорости ;

б) сила тяжести ползуна ;

в) сила инерции .

Угловую скорость кривошипа считаем постоянной ( ).

В этом случае все зависимости, полученные в разд. 2 значительно упрощаются. Приведем их для двух наиболее распространенных вариантов расположения схемы механизма.

Вертикальное расположение ползуна

Ползун находится ниже центра вращения кривошипа. Угол между осью X и вектором силы тяжести равен . Схема механизма для данного варианта вместе с приложенными силами приведена на рис. 8.

 

Преобразуя зависимости, приведенные в разд. 2, получим: (40)

Здесь (41)

— динамическое усилие на ползуне от действия внешних сил и сил инерции.

. (42)

Если в рассмотренном положении механизма усилие P направлено против оси X, то подставляем его величину в зависимость (42) со знаком “–”.

Так как внешние силы и инерционные нагрузки, приложенные к шатуну и кривошипу, не учитываются . (43)

В проекциях на оси X, Y системы координат

. (44)

Полная величина реакции (по модулю):

. (45)

Уравновешивающий момент на валу кривошипа

. (46)

Знак “+” в результатах при расчете по формуле (46) означает, что — движущий момент, знак “–” - момент сопротивления.

Горизонтальное расположение ползуна

Ползун находится слева от центра вращения кривошипа. Угол между осью X и вектором силы тяжести равен . Схема механизма для данного варианта вместе с приложенными силами приведена на рис.9.

Преобразуя зависимости, приведенные в разд. 2, получим

. (47)

Здесь определяется по зависимости (41). – динамическое усилие на ползуне от действия внешних сил и сил инерции

. (48)

Величину P подставляем в зависимости (48) со знаком “+”, если в данном положении механизма она направлена по оси X, и со знаком “–”, если против оси X. Реакции момент определяются по зависимостям (43), (44), (45), (46) с использованием зависимости (48).

Порядок выполнения работы. Графическая часть и пояснительная записка

Исходные данные для проектирования

Для выполнения курсовой работы студентам выдается индивидуальное задание, которое содержит следующие данные:

– наибольший ход ползуна, м;

– отношение длины кривошипа к длине шатуна;

₁– частота вращения кривошипа, об/мин;

– масса ползуна, кг;

– усилие сопротивления на ползуне в виде графика;

– угол поворота кривошипа, определяющий положение механизма, в котором производится построение планов;

Обычно расчеты делаются для положений механизма . Точность вычислений - четыре значащие цифры. Единицы измерения соответствуют системе СИ.

Содержание и порядок кинематического расчета (I этап)

а) определение размеров механизма:

радиус кривошипа ; длина шатуна . (49)

По полученным размерам вычерчивается в масштабе схема механизма в положении (рис.2).

б) расчет перемещений, аналогов скоростей и ускорений ползуна.

Производится по зависимостям (4), (5), (9), (10) или по приближенным зависимостям (13), (14), (15).

в) построение кинематических диаграмм.

Строятся для наглядного представления о характере изменения кинематических параметров (рис. 10).

При построении необходимо учитывать взаимосвязь между ними, выражающуюся в согласованном расположении характерных точек. Нулевому значению аналога скорости соответствует максимальное (или минимальное) значение перемещения ползуна. Нулевым значениям аналога ускорения соответствуют точки максимума или минимума на графике аналога скорости и точки перегиба на графике перемещения. Точкам максимума или минимума на графике аналога ускорения соответствуют точки перегиба на графике аналога скорости.

г) построение плана скоростей и ускорений.

Производится в положении механизма при (рис. 8 или 9). Методика построения дана в разд. 1.3. Средняя величина угловой скорости определяется по зависимости: ₁= n₁/30. (50)

Значения , полученные из планов, следует сравнить с аналитическими, определяемыми по зависимостям (17) и (21) при .

Содержание и порядок силового расчета (II этап)

а) на схеме механизма (рис. 8 или 9) следует показать (без масштаба), приложенные к звеньям силы и момент на кривошипе. Их направления можно определить, используя план скоростей и план ускорений: сила сопротивления – против , сила инерции – против . Величины и вычисляются по зависимостям (26), (27);

б) для всех положений механизма определить величины , , и . При этом для вертикальной схемы (рис. 8) используем зависимости (42), (41), (40), (44), (46). Для горизонтальной схемы (рис. 9) используем зависимости (48), (41), (47), (44), (46);

в) по результатам расчетов построить годограф реакции (рис. 11) и графики и , в зависимости от угла поворота кривошипа (рис. 12; 13). Следует отметить, что характер графиков зависит от величин исходных данных работы и может отличаться от приведенных на рис. 11, 12, 13;

г) в положении механизма построить проверочный план сил для ползуна (рис. 14). Должно выполняться условие равновесия сил:

. (51)

 

4.4. Содержание и оформление графической части

Все построения выполняются на листах формата А1 или А2 в соответствии с требованиями ECKD [3]. Первый лист отображает результаты кинематического расчета (разд. 4.2) и включает в себя следующее:

а) схема машины (выдается вместе с заданием);

б) схема механизма в положении (рис. 2). Если угол , то линия ползуна должна быть вертикальной, а ось X направлена вверх;

в) графики перемещения, аналога скорости и аналога ускорения ползуна (рис 10);

г) план скоростей и ускорений (рис.3, рис.4).

На втором листе показаны результаты силового расчета (разд. 4.3).Они включают в себя следующее:

а) схема нагружения механизма (рис. 8 или 9);

б) графики динамической нагрузки и реакции (рис.12), момента (рис. 13) и годографа реакции (рис.11);

в) проверочный план сил для ползуна (рис.14).

При выполнении работы допускается применение компьютерной графики. Разрешается выполнение всех рисунков, схем и графиков на отдельных листах формата А4.

4.5. Содержание и оформление пояснительной записки(для курсовой работы)

Выполняется на листах формата А4. Текст должен содержать:

а) введение;

б) исходные данные;

в) расчеты по кинематическому анализу механизма;

г) расчеты по силовому анализу;

д) список использованной литературы.

При проведении расчетов должны быть представлены формулы с необходимыми пояснениями, пример расчета для положения .

Результаты расчетов по каждому этапу для всех положений механизма необходимо представить в таблицах

Таблица 1

	град				……
	град
	м
	м
	м

 

Таблица 2

	град				……
	Н
	Н
	Н
	Н
	Н
	Нм

 

5. Контрольные вопросы

1. Звено-это…

а) любая деталь механизма.

б) одна или несколько деталей, движущихся как одно целое.

2. Кинематическая пара-это…

а) два звена, совершающих одинаковые движения.

б) подвижное соединение двух звеньев.

в) два звена, движущихся с одинаковыми скоростями.

3. Кинематическая пара, имеющая одну связь- это…пара.

а) двухподвижная б) одноподвижная в) пятиподвижная

4. Число степеней свободы механизма равно…

а) числу независимых координат, определяющих положение всех

звеньев механизма в пространстве.

б) числу подвижных звеньев.

в) числу видов движения звеньев.

5. Кривошип- это звено, совершающее …движение.

а) вращательное б) сложно-плоское в) поступательное

6. Шатун- это звено, совершающее …движение.

а) вращательное б) сложно-плоское в) качательное

7. Звено АВ совершает сложно-плоское движение. Известна относительная

скорость V_ВА. Скорости точек В и А связаны векторным уравнением…

а) V_В=V_А+V_ВА б) V_В=V_А- V_ВА в) V_В=V_А× V_ВА

 

8. Центростремительное ускорение точки А, вращающейся вокруг точки O, направлено…

а) к точке О. б) от точки О. в) перпендикулярно ОА.

9. Экстремальным значениям скорости ползуна соответствуют……значения

его ускорения.

а) экстремальные б) нулевые

10. Сила инерции ползуна при поступательном движении направлена…

а) по скорости. б) по ускорению. в) против ускорения.

11. Мощность, затрачиваемая на преодоление силы Р на ползуне, который

движется со скоростью V и ускорением а, определяется по формуле…

а) N= P× V б) N= P× V× Cоs(P, ^V) в) N= P× а

 

 

Рекомендуемая литература

1. Фролов К.В. и др. Теория механизмов и механика машин–М.: Высш. шк., 2005.

2. Кинематический расчет рычажных механизмов методом планов скоростей и ускорений: Метод. указания к выполнению расчетно-графической работы по курсу ТММ. Изд. Кафедры ТМ и ДМ. – СПб.: ПИМаш, 2004.

3. Методические указания к оформлению курсовых проектов. Изд. Кафедры ТМ и ДМ. – СПб.: ПИМаш, 1999.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Популярное:

1. Каналы силового деструктивного воздействия на компьютерные системы
2. Упрощенная процедура банкротства. Понятие, цели и особенности.
3. УПРОЩЕННАЯ СИСТЕМА НАЛОГООБЛОЖЕНИЯ