Крайние положения механизма

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

Кафедра «Теория механизмов и машин»

Одобрено

методической комиссией

общетехнических дисциплин

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА

Методические указания к курсовому проектированию по теории

механизмов и машин

Москва 2004

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………… 3

1. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА………………………. 3

2. ПОСТРОЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЙ МЕХАНИЗМА…………………… 4

2.1. Крайние положения механизма………………………………… 4

2.2. Выбор положений механизма, соответствующих рабочему

и холостому ходу, и определение внешней силы

Для механизмов станков и прессов……………………….. 6

Для механизмов компрессоров……………………………. 8

Для механизмов двигателей внутреннего сгорания……… 9

3. ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНОВ СКОРОСТЕЙ И УСКОРЕНИЙ………… 11

4. КИНЕТОСТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА……………… 19

4.1. Определение сил инерции звеньев………………………………. 19

4.2. Определение реакций в кинематических парах и

уравновешивающей силы……………………………………… 21

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРАВНОВЕШИВАЮЩЕЙ СИЛЫ

С ПОМОЩЬЮ РЫЧАГА ЖУКОВСКОГО…………………………… 27

6. ПРИМЕР КИНЕМАТИЧЕСКОГО И КИНЕТОСТАТИЧЕСКОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА…………………………………… 27

6.1. Структурный анализ механизма………………………………… 29

6.2. Построение положений механизма……………………………… 30

6.3. Построение планов скоростей и ускорений…………………… 30

6.4. Кинетостатический расчет механизма…………………………….35

6.4.1. Определение сил инерции звеньев…………………………. 35

6.4.2. Определение реакций в кинематических парах

и уравновешивающей силы…………………………………. 36

6.5. Определение уравновешивающей силы с помощью

рычага Жуковского…………………………………………………. 43

___________________________________________________________________

В в е д е н и е

В настоящих методических указаниях рассматривается решение задач кинематического анализа и силового расчета плоских рычажных механизмов.

Задачи кинематического анализа: определение положений механизма по заданному положению начального звена (за начальное звено во всех механизмах, данных в заданиях на курсовой проект, принимаем кривошип); определение скоростей и ускорений характерных точек механизма по заданной скорости и ускорению начального звена. Кинематический анализ проводим графическими методами: положения звеньев механизма определяем методом засечек; скорости и ускорения различных точек звеньев определяем методом построения планов скоростей и ускорений.

Задачи силового расчета: определение реакций во всех кинематических парах и уравновешивающей силы F_ур (или уравновешивающего момента М_ур) на кривошипе. Силовой расчет выполняем на основе принципа Даламбера, согласно которому в число заданных сил включаем силы инерции и рассматриваем равновесие полученной системы. Такой расчет механизма называется кинетостатическим.

Все исследования проводим, вводя следующие допущения:

1. Считаем, что кривошип вращается равномерно (w₁ = const).

2. Не учитываем трение в кинематических парах.

3. Считаем, что все силы действуют в одной плоскости.

При выполнении листа курсового проекта требуется:

1. Провести структурный анализ механизма.

2. Построить механизм в четырех положениях: два крайних положения, одно положение, соответствующее рабочему ходу выходного звена, и одно положение, соответствующее холостому ходу.

3. Построить планы скоростей и ускорений для трех положений механизма: для положений, соответствующих рабочему и холостому ходу, и для одного из крайних положений.

4. Для положения механизма, соответствующего рабочему ходу, провести кинетостатический расчет:

а) определить силы инерции звеньев,

б) определить реакции во всех кинематических парах и уравновешивающую F _ур силу на кривошипе.

5. Для проверки определить уравновешивающую силу с помощью рычага Жуковского.

Структурный анализ механизма

Методика и порядок кинематического и кинетостатического исследования механизма определяется в результате структурного анализа.

У механизмов с числом степеней свободы W = 1 одно начальное звено.

При кинематическом анализе за начальное звено принимается звено с заданным движением. При кинетостатическом расчете за начальное принимается звено, на котором требуется определить уравновешивающую силу. Во всех механизмах, предлагаемых в заданиях на курсовой проект, задано движение кривошипа и требуется определить уравновешивающую силу на кривошипе. Поэтому за начальное звено для всех схем механизмов принимаем кривошип.

После выделения начального звена и стойки необходимо оставшуюся кинематическую цепь, образованную звеньями механизма, разбить на группы Ассура.

Пример структурного анализа механизма приведен в разделе 6.1.

Дальнейшее исследование механизма проводят по группам Ассура.

Кинематическое исследование начинают с начального звена (кривошипа) и далее рассматривают группы Ассура в порядке присоединения их к начальному звену и стойке.

Кинетостатический расчет начинают с последней присоединенной группы Ассура и заканчивают рассмотрением начального звена (т.е. порядок силового расчета обратен порядку присоединения групп Ассура к начальному звену и стойке).

Построение положений механизма

Крайние положения механизма

Крайним положением механизма называется положение, в котором выходное звено механизма занимает крайнее положение, т.е. положение, из которого оно может двигаться только в одном направлении. Рассмотрим построение крайних положений для некоторых механизмов.

Крайние положения кривошипно-ползунного механизма(рис. 1)

Правое крайнее положение (ПКП) ползун 3 займет, когда кривошип 1 и шатун 2 вытянутся в одну прямую линию (АС¢). При этом точку С¢ получим, делая засечку из точки А радиусом (АВ+ВС) на оси Х-Х направляющих. Точка В кривошипа займет в этом случае положение В¢. Левое крайнее положение (ЛКП) ползун займет, когда шатун с кривошипом совместятся на одной прямой (В²С²). При этом точку С² получим, делая засечку из точки А радиусом (ВС – АВ) на оси Х-Х направляющих. Точка В кривошипа займет соответственно положение В².

В механизмах двигателей внутреннего сгорания (задания 12, 13, 14) крайние положения механизма условно следует определять по правому ползуну. Крайние положения левого ползуна в задании 13 можно не находить.

Крайние положения механизма шарнирного четырехзвенника(рис.3) соответствуют крайним положениям коромысла 3 - С¢D и С²D. Эти положения получаются, когда кривошип 1 и шатун 2 располагаются на одной прямой, соответственно вытягиваясь или складываясь. Поэтому для определения точки С¢ ,радиусом (АВ+ВС) делаем засечку из точки А на дуге радиуса СD. При этом точка В займет положение В¢. Точку С² получим, делая засечку радиусом (ВС-АВ) из точки А на дуге радиуса СD. Точка В займет положение В².

В многозвенных механизмах станков, прессов и компрессоров крайние положения следует определять по крайним положениям ведомого ползуна, к которому приложена заданная сила F .

В большинстве заданий построение выполняется методом засечек. Однако следует иметь в виду, что в некоторых механизмах крайние положения зависят от траектории движения кинематической пары, которой последняя группа Ассура присоединяется к промежуточному механизму.

Так в механизме листоштамповочного пресса (задание № 9) для нахождения крайних положений ведомого ползуна 5 (рис.4) следует построить траекторию центра шарнира С, через который движение передается последующим звеньям. Для этого разбиваем окружности точки В кривошипа на 12 равных частей, начиная деление от произвольного положения точки В. Для каждого из 12 положений кривошипа строим положения звеньев 2 и 3, полученные точки С (1,2,3,…..) соединяем плавной кривой. Крайнее верхнее и крайнее нижнее положения ползуна получим, если отыщем такие точки на оси направляющих Х-Х, которые будут являться центрами дуг радиуса ЕС, касательных к траектории точки С (шатунной кривой) соответственно сверху и снизу, проведенных из точек С¢ и С².

При необходимости таким же методом могут быть найдены крайние положения левого ползуна в задании 13.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: