Сделай Сам Свою Работу на 5

Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма





Содержание и порядок выполнения проекта

Курсовой проект состоит из четырех графических листов формата А1(594 841) и расчетно-пояснительной записки объемом 30-35 страниц формата А4. Проект включает в себя разработку и практическое применение следующих разделов курса:

1. Структурный анализ и синтез рычажного механизма.

2. Кинематический анализ рычажного механизма.

3. Силовой расчет механизма.

4. Динамическое исследование машинного агрегата (регулирование периодической неравномерности вращения ведущего вала).

5. Проектирование зубчатого механизма.

Примерный характер оформления листов курсового проекта показан в прилож. 3. Расчетно-пояснительная записка оформляется в соответствии с ГОСТ 2.105-95 ЕСКД «Общие требования к текстовым документам» (с изменением №1). Условные обозначения основных величин машинного агрегата и единиц их измерения приведены в прилож. 1. В прилож. 2 представлены условные обозначения звеньев и кинематических пар механизмов.


3.1. Альбом заданий

Задание 1. Грузовая тележка

Кривошипно-ползунный механизм двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа 1. Цикл движения поршня включает такты расширения и сжатия. При расширении взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из в.м.т. в н.м.т. При подходе поршня к н.м.т. открываются продувочные окна в цилиндре и выпускные клапаны. Продукты горения удаляются из цилиндра в выхлопную систему, а цилиндр заполняется чистым воздухом. После перекрытия поршнем продувочных окон и закрытия клапанов начинается сжатие воздуха в цилиндре, заканчивающееся в в.м.т. взрывом впрыснутого топлива. В расчетах принять: 1. Массы звеньев: а) шатуна АВm2 = ql2, где q = 10 кГ/м; б) ползуна Вm3 = 0,3m2; в) кривошипа ОАm1 = 2m2; 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой АS2= 0,35АВ; кривошип уравновешен. 3. Момент инерции относительно центров масс шатуна JS2 = 0,15 m2l22.

Таблица 3.1



Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1
Ход ползуна (поршня) S, м 0,15 0,145 0,14 0,135 0,13 0,125 0,12 0,115 0,11 0,105
Отношение длины кривошипа к длине шатуна λ=l1/l2 0,17 0,18 0,19 0,2 0,18 0,19 0,21 0,22 0,23 0,24
Диаметр поршня D, м 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,11 0,1 0,09 0,09 0,1
Мом. инерции трансмисс. Iп0, кг.м2 0,2 0,3 2,1 2,0 1,3 1,4 1,5 0,9 2,3 2,0
Коэффициент неравномерностивращения кривошипа δ 1/80 1/90 1/100 1/85 1/95 1/110 1/80 1/90 1/95 1/100
Число зубьев Z1,
Число зубьев Z2,
Модуль передачи, m 2,5 2,5

Задание 2. Горизонтально-ковочная машина



w1

Горизонтально-ковочная машина c вертикальным разъемом матриц и безмуфтовым приводом предназначена для горячей высадки изделий из прутковых заготовок. Для всех вариантов принять: 1. Кривошип уравновешен. 2. Момент инерции центра масс шатуна (звена 2) JS2 = 0,17 m2l22. 3. АS2 = 0,35 АВ.  

Таблица 3.2

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Ход ползуна (поршня) S, м 0,12 0,14 0,2 0,21 0,13 0,3 0,25 0,23 0,18 0,17
Отношение длины кривошипа к длине шатуна λ=l1/l2 1/3 1/3,3 1/3,2 1/3,3 1/3,5 1/3 1/3,6 1/3 1/3,2 1/3
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1 5,0 7,0 8,0 8,5 6,0 6,5 7,5 9,0 8,0 7,5
Массы звеньев, кг m1 m2 m3
Приведенный момент инерции Iп0, кг.м2 0,2 0,3 0,5 0,35 0,6 0,65 0,2 0,25 0,4 0,36
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ 1/18 1/20 1/17 1/19 1/2 1/18 1/17 1/20 1/21 1/18
Максимальное усилие высадки Fпсmax, кН
Число зубьев Z1,
Число зубьев Z2,
Модуль передачи, m

Задание 3. Грузовая тележка



w1

Грузовая тележка с двухтактным двигателем внутреннего сгорания предназначена для перемещения грузов. Кривошипно-ползунный механизм двигателя преобразует возвратно-поступательное движение поршня 3 во вращательное движение кривошипа. Цикл движения поршня включает такты расширения, когда взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. (в конце такта открываются выпускные клапаны и продувочные окна цилиндра и продукты горения удаляются в выпускную систему), и такт сжатия, заканчивающийся взрывом впрыснутого в цилиндр топлива. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: шатуна m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; ползуна m3 = 0,3 m2 , кривошипа m1 = 2m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 = 0,35 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . Кривошип уравновешен.

Таблица 3.3

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Максимальный угол давления , град 11,0 11,2 11,4 11,6 11,8 12,0 12,4 12,8 13,0 13,5
Ход ползуна S, м 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11
Частота вращения кривошипа n, об/мин.
Диаметр поршня Dм 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,16 0,17 0,18 0,2
Момент инерции Iп0, кг.м2 0,4 0,38 0,36 0,35 0,34 0,32 0,30 0,28 0,25 0,22
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ 0,01 0,015 0,011 0,012 0,013 0,014 0,016 0,017 0,018 0,019
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m

Задание 4. Самоходное шасси

w1

Основным механизмом двигателя внутреннего сгорания является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня 3 диаметром D во вращательное движение кривошипа 1. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2. Цикл движения поршней включает такты расширения, выпуска и сжатия. Взорвавшаяся в камере сгорания рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. Отработанный газ удаляется в выпускную систему. При выпуске цилиндр заполняется чистым воздухом, который в такте сжатия сжимается до 1,5 мПа. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: шатуна m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; ползуна m3 = 0,3 m2 , кривошипа m1 = 2m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 = 0,35 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . Кривошип уравновешен.

Таблица 3. 4

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1
Ход ползуна (поршня) S, м 0,1 0,11 0,12 0,11 0,1 0,09 0,085 0,08 0,09 0,1
Отношение хода поршня к его диаметру S/D, м 1,0 1,05 1,11 1,12 1,13 1,15 1,18 1,2 1,25 1,3
Максимальный угол давления , град 10,5 11,0 11,5 12,0 11,0 10,5 11,0 12,0 13,0 14,0
Момент инерции трансмиссии Iп0, кг.м2 0,2 0,25 0,3 0,35 0,2 0,15 0,12 0,2 0,22 0,25
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ 1/90 1/95 1/100 1/105 1/110 1/115 1/120 1/110 1/100 1/90
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m

Задание 5. Мототележка

 
w1

Кривошипно-ползунный механизмдвигателя внутреннего сгорания мототележки преобразует возвратно-поступательное движение поршня 3 диаметром D во вращательное движение кривошипа 1. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2. Цикл движения поршня включает такты расширения, когда взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. (в конце такта открываются выпускные клапаны и продувочные окна цилиндра и продукты горения удаляются в выпускную систему), и такт сжатия, заканчивающийся взрывом впрыснутого в цилиндр топлива. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: шатуна m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; ползуна m3 = 0,3 m2 , кривошипа m1 = 2m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 = 0,35 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . Кривошип уравновешен.

Таблица 3.5

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1
Ход ползуна (поршня) S, м 0,14 0,135 0,13 0,125 0,12 0,115 0,11 0,105 0,1 0,09
Отношение длины кривошипа к длине шатуна λ=l1/l2 0,2 0,2 0,22 0,24 0,22 0,24 0,25 0,25 0,26 0,26
Отношение хода поршня к его диаметру S/D, м 1,0 1,05 1,1 1,1 1,0 1,0 1,2 1,3 1,25 1,2
Приведенный момент инерции трансмиссии Iп0, кг.м2 1,8 1,7 1,5 1,6 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа, δ 0,012 0,012 0,011 0,011 0,01 0,01 0,012 0,012 0,011 0,011
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m 2,5 2,5 3,5

Задание 6. Одноцилиндровый поршневой компрессор

w1

Основным механизмом компрессора является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует вращательное движение кривошипа 1 в поступательное движение ползуна (поршня) 3. Цикл движения поршня совершается за один поворот кривошипа и включает такты всасывания, сжатия, нагнетания и расширения. Изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня показано на индикаторной диаграмме. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: шатуна m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; ползуна m3 = 0,3 m2 , кривошипа m1 = 2m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 = 0,33 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . Кривошип уравновешен.  

Таблица 3.6

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Длина кривошипа l1, м 0,11 0,12 0,1 0,09 0,08 0,12 0,1 0,11 0,13 0,142
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1
Отношение длин шатуна к длине кривошипа λ=l2/l1, м 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4
Максимальное давление Fmax , КН 0,7 1,0 0,5 0,6 0,8 1,0 0,5 0,7 0,45 1,2
Момент инерции трансмиссии Iп0, кг.м2 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа, δ 0,015 0,015 0,015 0,015 0,02 0,02 0,02 0,025 0,025 0,025
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m 2,5 2,5

Задание 7. Автономная электроустановка

w1

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания автономной электроустановки приводит в движение электрогенератор, вырабатывающий электрический ток. В кривошипно-ползунном механизме двигателя, состоящего из кривошипа 1, шатуна 2 и ползуна 3. Возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа. Рабочий цикл в цилиндре двигателя совершается за один оборот коленчатого вала. Изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня показано на индикаторной диаграмме. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; m1=m3=0,75m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 =1/3 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . 4. Диаметр поршня D =1,5l1. Кривошип уравновешен.

Таблица 3.7

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1
Ход ползуна (поршня) S, м 0,13 0,124 0,12 0,118 0,116 0,10 0,132 0,136 0,12 0,11
Максимальный угол давления , град 14,0 14,0 16,0 15,0 12,6 14,5 13,5 16,5 13,5 14,2
Момент инерции трансмиссии Iп0, кг.м2 0,12 0,1 0,1 0,09 0,09 0,08 0,1 0,105 0,1 0,09
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ 0,04 0,03 0,02 0,04 0,035 0,04 0,03 0,02 0,03 0,04
Максимальное давление Рпсmax, МПа 4,0 4,0 3,6 3,8 3,4 3,2 3,0 3,6 3,8 4,0
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m 2,5

Задание 8. Бетононасос

w1

Основным механизмом бетононасоса является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует вращательное движение кривошипа 1 в поступательное движение ползуна (поршня) 3. Цикл движения поршня совершается за один поворот кривошипа и включает такты всасывания и нагнетания. Рабочий цикл в цилиндре двигателя совершается за один оборот кривошипа. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: шатуна m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; ползуна m3 = 2,5 m2 , кривошипа m1 = 2m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 = 0,25 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . Кривошип уравновешен.

Таблица 3. 8

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Длина кривошипа l1, м 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1 4,5 5,5 6,5 6,4 6,2 5,8 5,6
Отношение длины шатуна к длине кривошипа λ=l2/l1, м 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4
Максимальное значение силы полезного сопротивления Fпсmax, КН
Приведенный к момент инерции трансмиссии Iп0, кг.м2 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ 0,06 0,065 0,055 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m

 

Задание 9. Автомобиль с четырехтактным двигателем внутреннего сгорания

 
w1

Основным механизмом двигателя внутреннего сгорания является кривошипно-ползунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня 3 диаметром D во вращательное движение кривошипа 1. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2. Цикл движения поршней включает такты расширения, выпуска и сжатия. Взорвавшаяся в камере сгорания рабочая смесь перемещает поршень из н.м.т. в в.м.т. Отработанные газы удаляются в выпускную систему. При выпуске цилиндр заполняется чистым воздухом, который в такте сжатия сжимается до 1,5 мПа. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: шатуна m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; ползуна m3 = 0,3 m2 ; кривошипа m1 = 2m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 = 0,35 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . Кривошип уравновешен.

Таблица 3.9

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1
Ход ползуна (поршня) S, м 0,15 0,145 0,14 0,13 0,135 0,12 0,125 0,1 0,15 0,105
Отношение S/D, м 1,0 1,1 1,15 1,2 1,22 1,24 1,25 1,3 1,28 1,14
Максимальный угол давления , град 12,5 12,7 13,0 11,0 11,2 11,4 11,5 12,1 11,8 10,7
Приведенный момент инерции трансмиссии Iп0, кг.м2 0,2 0,19 0,18 0,17 0,18 0,16 0,17 0,15 0,2 0,21
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ 0,01 0,01 0,01 0,009 0,009 0,01 0,011 0,011 0,011 0,011
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m

Задание 10. Самоходное шасси

w1

Самоходное шасси с двухтактным двигателем внутреннего сгорания предназначено для перемещения грузов. Кривошипно-ползунный механизм двигателя преобразует возвратно-поступательное движение поршня 3 диаметром D во вращательное движение кривошипа 1. Цикл движения поршней включает такты расширения (в конце такта открываются выпускные клапаны и продувочные окна, цилиндра и продукты горения удаляются в выпускную систему) и такт сжатия, заканчивающийся взрывом впрыснутого в цилиндр топлива. При расчетах принять: 1. Масса звеньев: шатуна m2 = ql2,гдеq = 10 кг/м; ползуна m3 = 0,3 m2; кривошипа m1 = 2m2. 2. Центр масс шатуна в точке S2 с координатой AS2 = 0,35 AB. 3. Момент инерции относительно центра масс шатуна . Кривошип уравновешен.

Таблица 3.10

Исходные данные

ПАРАМЕТР ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Средняя угловая скорость вращения кривошипа ω1, с-1
Ход ползуна (поршня) S, м 0,08 0,085 0,09 0,095 0,1 0,105 0,11 0,115 0,12 0,125
Отношение хода поршня к его диаметру S/D, м 1,0 0,8 0,9 1,0 0,8 1,2 1,1 1,25 1,15 1,0
Отношение длины кривошипа к длине шатуна λ=l1/l2 0,2 0,2 0,22 0,25 0,24 0,25 0,25 0,2 0,2 0,24
Приведенный момент инерции трансмиссии Iп0, кг.м2 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 2,0
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ 0,01 0,009 0,01 0,011 0,012 0,011 0,01 0,009 0,013 0,012
Число зубьев Z1
Число зубьев Z2
Модуль передачи, m

3.2. Методические указания по выполнению
курсового проекта

Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма

В курсовом проекте предлагается анализ четырех схем кривошипно-ползунных механизмов, представленных на рис. 3.1.

На рис. 3.1 приняты следующие обозначения: N – номер схемы кривошипно-ползунного механизма; а – признак сборки механизма: а=1, если ползун расположен справа (сверху) от начала координат; а= -1, если ползун слева (снизу) от начала координат; l1 – длина кривошипа ОА; l2длина шатуна АВ; е – эксцентриситет (смещение); S – ход ползуна В; – углы, образованные кривошипом 1 и шатуном 2 с осью X, отсчитываются от положительного направления оси Х против часовой стрелки.

               
   
N=3 a=-1
   
N=1 a=1
 
y
     
 
 

 


B
S
l2
e
S2
x
A
j1
y
y
x
O
l1
j1
A
j2
S2
e
l2
B
S
N=2 a=1
N=4 a=-1
x
O
e
O
S2
j1
x
l1
l2
S
S
e
j2
B
B
S2
l2
l1
l1
j1
j2
A
A
O

Р и с. 3.1. Схемы кривошипно-ползунных механизмов

Первоочередной задачей проектирования кривошипно-ползунного механизма является его синтез, т.е. определение недостающих размеров звеньев по некоторым данным входных параметров. Примеры синтеза:

Задача 1

Спроектировать кривошипно-ползунный механизм, схема которого приведена на рис. 3.2. Входные параметры: ход ползуна S, средняя скорость движения ползуна Vср, максимальный угол давления между шатуном и ползуном [J].

Решение:

Отношение длины кривошипа к длине шатуна l=l1/l2=tg[J]. Длина кривошипа l1 соответственно равна l1=S/2 (м). Длина шатуна l2=l1/ (м). Время одного оборота вала кривошипа (период), c, t=2S/Vср. Частота вращения вала кривошипа n1=60/t об/мин, а его угловая скорость n1/30 (c-1).

 
 
B1


A
A1
B2
[J]
A2
S
B
O

 

Р и с. 3.2. Синтез кривошипно-ползунного механизма по углу давления

 

e
l2
S
B1
B2
C
A1
l1
A2

 

 

Р и с. 3.3. Синтез кривошипно-ползунного механизма

с эксцентриситетом

Задача 2

Спроектировать кривошипно-ползунный механизм, схема которого приведена на рис. 3.3. Входные параметры: ход ползуна S, отношение длины кривошипа к длине шатуна l=l1/l2; отношение эксцентриситета к длине кривошипа .

Решение:

Длина шатуна l2, (м);

Длина кривошипа l1 = l × l2 , м. Эксцентриситет е = e×l1 , м.

Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма

Студенту предлагается произвести кинематический анализ механизма на стадии установившегося движения тремя методами: планов, кинематических диаграмм и замкнутого векторного контура.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.