Рычажный механизм
МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
УРАЛЬСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра
графики и деталей машин
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
к курсовой
работе
по
теории механизмов и машин
Екатеринбург
2015 г.
1. Исходные данные
Схема механизма
Рис. 1
Дано:
ОА = 0,75 м;
АВ = 1,8 м;
у = 0 м;
ω = 9 с-1;
2.
Структурный
анализ рычажного механизма
Дана структурная схема механизма.
Рис. 2
Механизм предназначен для преобразования
вращательного движения кривошипа - 1 в возвратно-поступательное движение
ползуна 3.
2.1 Наименование звеньев
Таблица 2.1
- Звенья механизма
|
№
п/п Обознач. звена Название звена Вид дв-ния звена 0. О стойка неподвижная
ОА кривошип вращательное АВ шатун плоское В ползун поступательное
|
Вывод: Механизм кривошипно-ползунный. Число
подвижных звеньев n=3.
2.2. Кинематические пары и их
модификация
Таблица 2.2 - Кинематические пары механизма
|
Обозначение
К.П.
|
Звенья
составляющие К.П.
|
Вид
относительно движения в паре
|
Число
условных связей, (класс)
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
|
О
|
0-1
|
вращательное
|
5
(V кл.)
|
|
|
А
|
1-2
|
вращательное
|
5
(V кл.)
|
|
|
В
|
2-3
|
вращательное
|
5
(V кл.)
|
|
|
В
|
3-0
|
поступательное
|
5
(V кл.)
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: Одноподвижных кинематических пар V кл. р5
= 4
2.3 Степень подвижности механизма
W = 3n - 2р5 = 3 ×
3 - 2 ×
4 = 1
где n = 3 - число подвижных звеньев; р5 = 4 -
число кинемат. пар V класса.
Вывод: так как W = 1, механизм имеет одно
ведущее звено - 1.
2.4 Разделение механизма на
структурные группы (группы Ассура)
Таблица 2.3 - Структурные группы механизма
|
Группа
|
Эскиз
группы
|
Звенья,
составляющие группу
|
Пары,
входящие в группу
|
Класс,
и вид группы
|
|
Ведущая
(нач. мех.)
|
|
0-1
|
вр.
|
1
кл.
|
|
2
группа Ассура
|
 2-3
|
2
кл. 2 вид
|
|
Вывод: механизм - 2-го класса.
2.5 Структурная формула механизма
(порядок сборки)
Структурная формула составляется, начиная
сведущего звена и присоединением последующих групп Ассура по порядку. Вывод:1
кл. (нач. мех.) ® 2 кл. 2в. (2-3). Механизм
последовательный.
3.
Построение
плана положений
Кривошип ОА вращается с постоянной скоростью w,
поэтому положение точки А известно для любого момента времени (любого угла
поворота звена ОА).
Дано: ОА = 0,75м; АВ = 1,8 м; у = 0 м;
Выбираем масштаб длин по формуле (1)
ml
= 
= 
= 0,03 м/мм
Заполняем таблицу длин звеньев:
Таблица длин звеньев.
|
№
п/п
|
Название
и обозначение звена
|
Действительная
длина звена [м]
|
Длина
отрезка на чертеже [мм]
|
|
1
|
ОА
|
0,75
|
25
мм
|
|
2
|
АВ
|
1,8
|
60мм
|
|
3
|
у
|
0
|
0
мм
|
На чертеже произвольно выбирается точка О и от
нее строится направляющая ползуна В по размеру «у»;
Из точки О строится окружность
радиуса 
- это
траектория движения точки А;
Задаемся крайним положением
кривошипа (кривошип и шатун вытягиваются в одну линию).
Для точки В это происходит в двух
положениях:
мертвое положение: звенья ОА и АВ
вытянутся в одну линию.
+ 
= 25 мм + 60 мм = 85 мм - правая
мертвая точка (ПМТ);
2 мертвое положение: звенья ОА и АВ
сложатся в одну линию
- ОА = 60мм - 25мм = 35 мм - левая
мертвая точка (ЛМТ).
Построим 1-е мертвое положение точки
В0:
Из точки О1 раствором циркуля 85мм
сделаем засечку на траектории движения точки В - получим ПМТ - В0.
Соединяем точки В0 и О, при этом на
окружности точки А образуются точка А0. Таким образом, построено положение
кривошипа ОА и шатуна АВ в крайнем мертвом положении.
. Делим окружность траектории
движения точки. А радиуса ОА на равные части, например на 6. Деление окружности
начинается от точки А0 по ходу вращения кривошипа, указанному в исходных
данных. Получаем точки А1, А2, А3, и т.д.;
.Затем строятся все точки В.Точка В,
принадлежащая ползуну, движется всегда вдоль направляющей, поэтому из точек
деления (А1, А2...) делаем засечки на траектории движения ползуна радиусом,
равным длине отрезка шатуна в масштабе - 
.В результате получаем точки В1, В2
и т.д.
Найденные положения точки В
определяют положение поршня (ползуна) на рабочем ходу - В1, В2, В3; на холостом
ходу - В4, В5. Соединив одноименные точки (А1 и В1, А2 и В2...) получим
положения шатуна АВ за один оборот кривошипа.
План положений механизма построен,
т.к. определены положения всех точек и звеньев механизма за один оборот
кривошипа (цикл механизма).
4. Построение
кинематических диаграмм для точки В
4.1 Построение
диаграммы перемещений «S - t»
звено рычажный механизм
скорость
Рассчитываем период вращения
кривошипа:
;
Для построения на чертеже выбираем
длину временной линии 
=120 мм.
Рассчитаем масштаб времени:
µt=
;
Масштаб перемещений µS возьмем
равным масштабу плана положений µl:
µS= µl=0,03 м/мм
Разделим временную линию на 6 частей
и обозначим номера положений кривошипа.
Размер перемещения ползуна в каждом
положении кривошипа будем замерять на плане положений механизма всегда от
крайней точки В0.. Затем переносить этот замер на диаграмму в соответствующем
положении и откладывать его по вертикали от временной линии.
Получившиеся точки соединим плавной
кривой и получим диаграмму перемещений «S - t».
4.2 Построение диаграммы скоростей
«V -t»
Построение выполняется методом графического
дифференцирования.
Межполюсное расстояние возьмём равное Н=40 мм.
Рассчитаем масштаб диаграммы скоростей:
;
5. Построение
планов скоростей
5.1 Размеры
звеньев механизма
ОА = 0,75 м; АВ = 1,8 м;
3. Угловая скорость ведущего звена ω = 9 с-1.
5.2 Виды
движений звеньев механизма
звено 0А (кривошип) - вращательное
движение;
звено АВ (шатун) - плоское движение;
звено В (ползун) - поступательное
движение.
5.3 Структурные
группы Асура
Механизм состоит из следующих
структурных групп:
Рис. 3
Составление уравнения скорости для группы Ассура
1кл.1вида.
Рис. 4
Так как звено ОА совершает вращательное
движение, составляем уравнение скорости А по формуле:
(1)
В данной группе Ассура известна
скорость точки О, которая равна нулю:
.
Находим скорость вращения точки А
вокруг точки О1 - 
, которая
перпендикулярна звену О1А (
):
.
Нахождение масштабного коэффициента
скоростей μV.
Производится по формуле (1):
(6)
где: VА -
величина скорости (∙) А в м/сек;
рV а - отрезок, изображающий
скорость на чертеже в
мм.
Подбираем масштабный коэффициент
скорости μV
по
формуле (6):
(7)
Построение векторного уравнения группы 1класса
1вида.
Построение векторного уравнения (1)производится
на чертеже, следующим образом.
Из произвольно выбранной точки РV
(полюса плана скоростей) строим вектор скорости , который на чертеже будет
изображаться отрезком РVа равным 60 мм.
Скоростьоткладывается
из (∙)РV, так как скорость точки 
в уравнении (1) равна нулю.
Отрезок (РV а) откладывается
перпендикулярно направлению звена ОА на плане положений - РVа 
ОА, так как ОА. Таким образом, построен вектор
скорости
Конец вектора обозначаем
строчной буквой «а».
Составление векторных уравнений для
группы 2класса2вида.
В данной группе Ассура векторные
уравнения составляются для точки, являющейся внутренней парой группы - это (∙)В.
Уравнения составляются для звеньев:
шатуна АВ;
ползуна Д.
Рис. 5
Звено АВ совершает
плоскопараллельное движение и у него известна скорость точки А - , поэтому
составим векторное уравнение для скорости точки В по формуле:
(2);
Ползун В совершает поступательное
прямолинейное движение и известна скорость направляющей ползуна - скорость
стойки 
, поэтому
составим векторное уравнение для скорости точки В по формуле:
(3);
Чтобы получить 
необходимо
решить графически уравнения (2) и (3) совместно.
Графическое решение уравнений для
группы 2класса 2вида.
Решение уравнения (2) начинаем от а
плана скоростей, согласно правилу сложения скоростей - правилу многоугольника.
Из (∙)а откладываем АВ - это
направление скорости 
.
Решение уравнения (3) начинаем из РV, т.к.
скорость . Из РV
откладываем линию параллельную направляющей ползуна, т.к. 
(рис.11).
На пересечении перпендикуляра к
звену АВ и линии параллельной направляющей ползуна находится (∙)b плана
скоростей, а отрезок (РVb) - есть изображение скорости .
Определение абсолютных скоростей
точек механизма.
Абсолютные скорости точек на плане
скоростей изображаются отрезками между точкой полюса РV и соответствующей
буквой плана скоростей, например, РVа, РVb, и т.д.
Действительные величины абсолютных
скоростей определяются с помощью масштабного коэффициента скоростей по
формулам:
,
,
Отрезки (РVа), (РVb) берутся с плана
скоростей в миллиметрах.
Определение относительных скоростей
точек механизма.
Относительные скорости точек на
плане скоростей изображаются отрезками между точками плана скоростей:- скорость
;
Направление относительных скоростей
точек определяется от точки, обозначающей внешнюю пару группы Ассура к точке
обозначающей внутреннюю пару.
Действительная величина
относительных скоростей определяется по формулам:
,
Отрезок аb берётся с плана скоростей
в миллиметрах.
Определение угловых скоростей
звеньев.
Производится по следующим формулам:
при плоскопараллельном движении
звена
.
|
Таблица
расчёта скоростей точек и звеньев механизма
|
|
Скорости
|
Размерность
|
Положения
механизма
|
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Данные
для расчёта
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω
|
рад/сек
|
9
|
9
|
9
|
9
|
9
|
|
ОА
|
м
|
0,75
|
0,75
|
0,75
|
0,75
|
0,75
|
0,75
|
|
АВ
|
м
|
1,8
|
1,8
|
1,8
|
1,8
|
1,8
|
1,8
|
|
Pva
|
мм
|
32,17
|
32,17
|
32,2
|
32,2
|
32,2
|
32,17
|
|
Pvb
(замерить на плане скоростей для каждого положения мех-ма)
|
мм
|
0
|
63,57
|
40,4
|
0
|
40,4
|
63,57
|
|
ab
(замерить на плане скоростей для каждого положения мех-ма)
|
мм
|
|
|
|
|
|
|
|
Линейные,
абсолютные скорости точек
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VA
= ω·OA
|
м/с
|
6,75
|
6,75
|
6,75
|
6,75
|
6,75
|
6,75
|
|
Расчёт
масштаба скоростей
|
|
|
|
|
|
|
|
|
µV
= VA/Pva
|
м/с/мм
|
0,21
|
0,21
|
0,21
|
0,21
|
0,21
|
0,21
|
|
VВ
=Pvb·µV
|
м/с
|
0
|
13,34
|
8,47
|
0
|
8,47
|
13,34
|
|
Относительная
скорость
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VAВ=ab·µV
|
м/с
|
|
|
|
|
|
|
|
Угловая
скорость
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωАВ=VAB/AB
|
рад/сек
Похожие работы на - Рычажный механизм
|