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 Fур (или уравновешивающего момента Мур) 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 с качающейся кулисой(рис.2) соответствуют крайнему правому и крайнему левому положениям кулисы 3 - СВ¢ и СВ². В этих положениях кулиса 3 и кривошип 1 взаимно перпендикулярны.
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:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|