Кинематическое и силовое исследование механизма.

Структурный анализ механизма

Исходные данные:

Н₁=300 мм.

ОА=r=38 мм.

АB=ℓ₁=150 мм.

β°=50°

CF=ℓ₂=120 мм.

AF₂=48 мм.

CF₄=48 мм.

α°=50°

Рис.1- схема ДВС

D=160 мм.

АВ= λ·ОА= 600мм

z₁=15

z₂=30

ξ₁=0,908

ξ₂=0,428

m_I=3 мм.

m_II=6 мм. m₁=14 кг

m₂=12 кг m₃=19 кг

m₄=3,5 кг m₅=9 кг

J_s2= 0,1 кг*м² n₁=4000 об/мин

J_s4= 0,1 кг*м² n₂=1270 об/мин

λ=4

γ=75º

h=50 мм Рис.2 – схема планетарного редуктора

φ_y=60º

Cтруктурный анализ механизма

Кривошипно-шатунный механизм V-образного ДВС состоит из 5 подвижных звеньев: О-стойка; 1- кривошип ОА; 2 и 4 – шатуны; 3 и 5 ползуны (поршни), и 7 кинематических пар: I – стойка-кривошип ОА; II – кривошип ОА шатун АВС; III – штун АВ – ползун В; IV – шатун В – стойка; V - шатун АВС – шатун CF; VI - шатун CF – поршень F; VII - поршень F – стойка.

Все кинематические пары – низшие. Подвижных звеньев n=5; число низших кинематических пар Р₅=7, Р₄=0. степень подвижности определяем по формуле Чебышева: W_III=3n-2p₅-p₄=3·5-2·7=1

Согласно классификации Артоболевского данный механизм состоит из механизма 1 класса (стойка-кривошип) и структурных групп 2-го класса второго порядка (группа 5, 4 и группа 2, 3). Поэтому механизм является механизмом 2 класса, второго порядка.

По классификации Асура данный механизм является механизмом1 класса, второго порядка.

1 кл. 1 пор. по Ассуру

1 кл. 1 пор. по Артоболевскому

Рис.3 – группы Ассура

Кинематическое и силовое исследование механизма.

2.1 Планы положений механизма.

1. Под углами к вертикали проводим направляющие 1 и 2, проходящие через центр вращения кривошипа.

2. Из центра О – вращения кривошипа ОА₁ радиусами, равными длине (ℓ+r) и (ℓ-r) отмечаем – верхнее и - нижнее крайнее положение поршня .

Рис.4

3. Траектория пальца А кривошипа от точки А₀ делим на 12 равных частей и из полученных точек А₁, А₂, … А₁₁ отмечаем положения В₁, В₂, … В₁₁ на линии О₁.

Соединяем полученные точки А₁, А₂, … А₁₁ с центром О и соответствующими точками В₁, В₂, … В₁₁.

4. Определяем положение точек С кривошипа АВС для чего откладываем угол β и расстояние АС.

5. Из центров С радиусом CF делаем засечки (положение поршня F) на траектории движения.

6. Соединяем точки С и F, находим положение кривошипа CF и поршня F.

Таким образом получаем 12 планов положений механизма, соответствующие разным положениям кривошипа ОА.

2.2 Определение линейных скоростей точек механизма.

1. Угловая скорость вращения кривошипа.

2. Скорость точки А кривошипа.

υ_А=τ·ω₁=l_ОА·ω₁=0,15·418,6= 62,7м/с

υ_А О₁А и направлена в сторону ω₁

= , пусть =90 мм.

3. Масштаб плана скоростей.

4. Скорость точки В шатуна АВС

1)

Скорость точки В находится графическим решением уравнений (построением плана скоростей)

5. Скорость точки С шатуна АВС определим из подобия треугольников

∆АВС~ ∆авс

6. Скорость точки F шатуна CF находим совместным графическим решением уравнений 3)

3)

Полученные значения скоростей сводим в таблицу.

2.3 Угловые скорости звеньев механизма

Положение механизма	ω1	ω2	ω4
Величина 1/с	Направление	Величина 1/с	Направление	Величина 1/с	Направление
	418,6		81,4		12,38
	418,6		82,5		28,9
	418,6		9,9		96,25
	418,6		9,9		96,25

Условные скорости звеньев определяем аналитически с использованием данных планов скоростей. Величины и направление условных скоростей звеньев сведены в таблицу.

2.4 Определение ускорений точек механизма двигателя.

1. Ускорение точки А

2. Масштаб плана ускорений

3. Ускорение точки В (4 положение)

1)

направлена по ВА от В к А.

Значение найдём графическим решением уравнения 1)

4. Ускорение точки С шатуна АВС

2)

Где направлена по СА от С к А

∆АВС ~ ∆а’в’с’

направлена по CВ от С к В

Величину ускорения точки С находим графически решением уравнения 2)

Положение точки С на плече ускорений можно также найти, построив ∆авс~∆ABC (т. С находится на пересечении лучей проведенных из точек а и в отрезка ав под углами β и γ)

5. Ускорение точки F шатуна CF

3)

направлена по FC от F к С

Значение найдем графическим решением уравнения 3)

Полученные значения уравнений сведём в таблицу 2.

Таблица 2 – линейные ускорения.

Положение механизма	Размер- ность	Ускорения точек
ωА			ωВ, ωS3	ωC			ωf, ωS5	ωS2	ωS4
	мм
м/с2
	мм
м/с2

2.5 Определение угловых ускорений звеньев механизма.

Угловые ускорения звеньев определяем аналитически с использованием плана ускорений.

ε₁=0, т.к. ω₁=const

Величины и направления угловых ускорений звеньев сведены в таблицу.

Положение механизма	ε 1	ε 2	ε 4
Величина	Направление	Величина	Направление	Величина	Направление
		-			33258,3
		-

3. Кинематическое исследование механизма ДВС

3.1 Определение избыточного давления Р газов на поршень.

Избыточное давление P_i=h_i∙μ_p∙A, где

h_i – ординаты индикаторной диаграммы, измеренные от линии атмосферного давления по кривой измерения давления в цилиндре.

μ_p – масштаб индикаторной диаграммы.

А – площадь поперечного сечения цилиндра. Находим величину ординат индикаторной диаграммы h_i , соответствующие i-тому положению кривошипа ОА.

Величина избыточного давления.

3.2 Определение сил инерции звеньев.

Результирующая сила инерции звеньев

Положение №4

Р_и1=0

Р_и2=m₂∙μ_W(πs₂’)=12∙8100=97 580 H

Р_и3=m₃∙ μ_W(πв’)=18∙5346=96 238 H

Р_и4=m₄∙ μ_W(πs₄’)=5∙1260=64 846 H

Р_и3= m₅∙ μ_W(πf’)=18∙1290=233 280H

Положение №10

Р_и1=0

Р_и2=m₂∙ μ_W(πs₂’)=12∙7938=95 256 Н

Р_и3=m₃∙ μ_W(πв’)=18∙3078=55 404 Н

Р_и3=m₄∙ μ_W(πs₄’)=5∙8748=43 740 Н

Р_и3=m₅∙ μ_W(πf’)=18∙12798=230 364 Н

Результирующие сил инерции проходит через полюсы инерции τ2 и τ4 шатунов, положение которых определяется отрезками.

3.3 Определение сил тяжести звеньев.

G₁=0

G₂=m₂∙g= 117,6 H

G₃=m₃∙g=176,4 H

G₄=m₄∙g=49 H

G₅=m₅∙g=176,4 H

3.4 Определение давления в кинематических парах.

3.4.1 Pассмотрение равновесия двухповодковой группы

звеньев 4 и 5 (положение 4).

Действующие на группу силы:

Р5=161553 Н – давление газов на поршень F/

Gi – силы тяжести.

Pи – силы инерции.

- давление направляющих на ползун F и давление шатуна 2 на шатун 4.

Условие равновесия группы 4, 5.

R₀₅ находится из уравнения моментов всех сил действующих на группу относительно точки С.

Положение №4 .

ΣМ_F=0

3.4.2 Равновесие двухповодковой группы 2,3 (положение №4)

3.4.3 Равновесие кривошипа (положение №4)

3.4.4 Проверка (положение №4)

3.4.5 Равновесие двухповодковой группы 2,3 (положение №10)

3.4.6 Равновесие кривошипа (положение №10)

Проверка проводится аналогично положению №4.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: