Выдержка из текста работы
|
Параметр и размерность |
Обозначение |
Числовое значение |
|
|
Длина звена 1, м |
L1 |
0,12 |
|
|
Длина звена 2, м |
L2 |
0,45 |
|
|
Относительное положение центра масс S2 шатуна |
BS2/BC |
0,30 |
|
|
Угловая средняя скорость звена 1, RAD/c |
щ1ср |
8 |
|
|
Масса звена 2, кг |
M2 |
16 |
|
|
Масса звена 3, кг |
M3 |
24 |
|
|
Момент инерции звена 2 относительно центра масс кг.м.кв |
JS2 |
0,32 |
|
|
Момент инерции коленчатого вала относительно оси вращения |
JА1 |
0,08 |
|
|
Момент инерции вращающихся масс приведённый звену 1 |
Jвр |
0,85 |
|
|
Давление нагнетания МПа |
Р1 |
1,5 |
|
|
Давление всасывания МПа |
Р2 |
0,05 |
|
|
Диаметр цилиндра м. |
D |
0,22 |
|
|
Допустимый коэффициент неравномерности вращения коленчатого вала |
д |
0,04 |
|
|
Угловая координата кривошипа для силового расчета, град |
ц |
270 |
Таблица 1.
Кинематическая схема механизма скорости для двенадцати равноотстоящих положений кривошипа (звено 1) в масштабе м1
Крайнее верхнее положение точки В соответствует верхнему мёртвому положению поршня 3, принимается за 0 .
Планы возможных скоростей для 12 положений механизма строятся на основании векторных уравнений.
Vc = VB + VCB
Из условия видно, что направления скоростей точки С совпадают с осью цилиндра
Построение планов начинаем с задания длинны вектора VB=50mm одинаковой для всех положений механизма. На планах скоростей наносится точка, соответствующая центру масс звена 2
VB = LAB * щ1ср
VB = 0,12 * 8 = 0.96 м/с
мv = VB ? VB М/С *ММ
мv = 0,96 : 50 = 0,0192 М/С *ММ
Закон движения определяется по методу Мерцалова. Метод позволяет определить скорость ведущего звена механизма без дифференцирования уравнения динамической модели.
Метод основан на предположении, что в установившемся режиме изменение угловой скорости не велико.
д = щmax — щmin д = 0,04
Суть метода заключается в следующем: изменение угловой скорости начального звена происходит прямопропорционально изменению кинетической энергии звеньев первой группы.
? щ1= k * ? Т1
Где ? щ1 — изменение угловой скорости,
? Т1 — изменение кинематической энергии звеньев первой
группы
Т| (ц) = ТУ (ц) — Т|| (ц)
где ТУ (ц)=УА1 (ц) — суммарная кинематическая
энергии всех звеньев механизма
УА1 (ц) = ?(ц) M (ц)d ц
где M У — суммарный момент от всех сил и моментов в
механизме приведенной к начальному звену
M У (ц) = MD (ц)+ MC (ц)
где MD (ц) — приведенный момент движущих сил
MC (ц) — приведенный момент сил сопротивления
Т| | (ц) — кинематическая энергия звеньев второй группы
Т| | (ц) ? J| |(ц) * щср
J| |(ц) ? m1 * VІS1 + JS1(ц) * щІ1
щІ1ср щІ1ср
J| | = J3(ц) + J2(ц) + J2B(ц)
J3(ц) = m3 * VІc(ц) J2(ц) = m3 * VІS2(ц)
щІср щІср
J2B(ц) = VІS2(ц) * щІ2 (ц) щ2(ц) = VCB (ц)
щІср LCB
м1= 0,012 кг*мІ/мм
Где VC, VS2 — скорости точек С1 S2 соответственно и
Снимаются с планов скоростей все рассчитанные параметры заносим в таблицу 2
С учетом равенства работ движущих сил и сил сопротивления в установленном режиме АD=АC
Т| | = J| | * щІ1 щ1 = щср мTB =м1* щІср
Т| | (ц) = k * J| | (ц)
мTB = 0,000384 кДж?мм
Определение приведенного момента всех движущих сил и сил сопротивления
UУ(ц) = MD (ц)+ MC (ц)
M (ц) =F1D * cos (F1; VC) * VC * 1 + M1 * щ1 * 1
щср щср
MD(ц)= FDC (ц) * VC (ц) MC (ц) = FCC (ц) * VC (ц)
щср щср
Таблица 2.
|
Обозначение параметра |
Положение механизма |
||||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
||
|
Рс,мм |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
|
мр кН./мм |
0,570 |
||||||||||||
|
Рс=Рс * мр , кН |
1,71 |
1,71 |
1,71 |
1,71 |
1,71 |
1,71 |
57 |
57 |
57 |
57 |
57 |
57 |
|
|
L1 , м |
0,12 |
||||||||||||
|
Рв , мм |
50 |
||||||||||||
|
Рс , mm |
0 |
32 |
50 |
50 |
37,5 |
20 |
0 |
20 |
37,5 |
50 |
50 |
32 |
|
|
Рс ? Рв |
0 |
0,64 |
1 |
1 |
0,75 |
0,4 |
0 |
0,4 |
0,75 |
1 |
1 |
0,64 |
|
|
Мс= Рс*L1* *(Рс ? Рв) кНм |
0 |
0,13 |
0,20 |
0,20 |
0,03 |
0,008 |
0 |
2,74 |
5,13 |
6,84 |
6,84 |
4,38 |
|
|
M2 , кг |
16 |
||||||||||||
|
PS2 , mm |
34,4 |
40 |
48 |
50 |
44 |
38 |
34,4 |
38 |
44 |
50 |
48 |
40 |
|
|
(PS2 ? Рв )І |
0,473 |
0,64 |
0,92 |
1 |
0,77 |
0,57 |
0,473 |
0,57 |
0,77 |
1 |
0,92 |
0,64 |
|
|
J2n=m2*L1І* * (PS2 ?Рв)І, кг*мІ |
0,9 |
1,22 |
1,76 |
1.92 |
1,47 |
1,09 |
0,9 |
1,09 |
1,47 |
1,92 |
1,76 |
1.22 |
|
|
JS2 , кг* мІ |
0,32 |
||||||||||||
|
L2 , м |
0,45 |
||||||||||||
|
(L1 ? L2) І |
0,071 |
||||||||||||
|
BC , мм |
50 |
44 |
25 |
0 |
27 |
45 |
50 |
45 |
27 |
0 |
25 |
44 |
|
|
(Вс ? Рв )І |
1 |
0,77 |
0,25 |
0 |
0,29 |
0,81 |
1 |
0,81 |
0,29 |
0 |
0,25 |
0,77 |
|
|
J2В= JS2(L1?L2)І * *(Вс?Рв)І, кг*мІ |
0,02 |
0,01 |
0,005 |
0 |
0,006 |
0,017 |
0,021 |
0,017 |
0,006 |
0 |
0,005 |
0,01 |
|
|
M3 |
24 |
||||||||||||
|
J3=m3*L1І* * (Pc ?Рв)І, кг*мІ |
0 |
0,141 |
0,345 |
0,345 |
0,194 |
0,055 |
0 |
0,055 |
0,194 |
0,345 |
0,345 |
0,141 |
|
|
J| | кг*мІ |
0,92 |
1,371 |
2,11 |
2,265 |
1,67 |
1,162 |
0,921 |
1,162 |
1,67 |
2,265 |
2,11 |
1,371 |
|
|
J| | кг*мІ |
40,62 |
60,53 |
93,16 |
100 |
73,7 |
51,3 |
40,66 |
51,3 |
73,7 |
100 |
93,16 |
60,53 |
|
|
J3 |
0 |
6,23 |
15,23 |
15,23 |
8,57 |
2,43 |
0 |
2,43 |
8,57 |
15,23 |
15,23 |
6,23 |
|
|
J2В |
0,88 |
0,44 |
0,22 |
0 |
0,24 |
0,75 |
0,93 |
0,75 |
0,24 |
0 |
0,22 |
0,44 |
|
|
J2n |
39,74 |
53,86 |
77,7 |
84,77 |
64,9 |
48,12 |
39,7 |
48,12 |
64,9 |
84,77 |
77,7 |
53,86 |
|
|
(Рс ? Рв )І |
0 |
0,409 |
1 |
1 |
0,562 |
0,16 |
0 |
0,16 |
0,562 |
1 |
1 |
0,409 |
где Рс — зависимость сил сопротивления в цилиндре
Рс — зависимость скорости точки С от угла поворота
MC — приведенный момент от сил сопротивлений в цилиндре С
MУ — суммарный приведенный момент всех сил сопротивления
Построение графика зависимости угловой скорости звена 1 от угла поворота строится график суммы работ УБ(ц) методом графического интегрирования графика МУ (ц)
Масштаб ординат графика суммы работ:
мА = мJ * мц * k
где k — полюсное расстояние при интегрировании , мм
мА = 0,01* 0,034* 60 =0,0204 кДж/мм
Кинетическая энергия звеньев первой группы определяется
на зависимости
Т| = TУ — T||
График T(ц) строим вычитанием кривой TУ ординат кривой T||
Т| (ц) = k* щkp ? щmax= д * щkp ? щmax=0,04 *8 = 0,32 Rad/c
где д — коэффициент неравномерности
|
Пол-оборота звена |
12/0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
TУ |
0 |
0,0204 |
0,040 |
0,042 |
0,045 |
0,0553 |
0,0561 |
0,102 |
0,245 |
0,2856 |
0,347 |
0,4488 |
|
|
T|| |
0,032 |
0,0439 |
0,06752 |
0,07241 |
0,0534 |
0,0372 |
0,0295 |
0,0372 |
0,0534 |
0,07248 |
0,06752 |
0,0439 |
|
|
Т| |
-0,032 |
-0,0235 |
-0,02752 |
-0,03048 |
-0,0084 |
0,0081 |
0,017 |
0,63 |
0,192 |
0,211 |
0,2809 |
0,401 |
мщ = ? щmax = 0,32= 0,004 Rad/c* mm
? щmax 82
щср = щср = 8 = 1637,5 mm мM = 0,0684 kHm/mm
мщ 0,005
|
12/0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
||
|
MC |
0 |
1,9 |
2,9 |
2,9 |
0,44 |
0,12 |
0 |
40 |
75 |
100 |
100 |
64 |
? Тнаиб = 39 мм мщ = 0,32= 0,008 Rad/c* mm
Определение моментов инерции маховика и его размеров
Необходимый момент инерции звеньев первой группы обеспечивающий заданную неравномерность движения определяется следующим образом:
J1 = ? Тнаиб = 39 = 15,23 кг*мІ
щІср 8І * 0,04
J1 = Jм + Jвр + JА1 = const
закон движение рычажный инерция
где Jм — момент инерции маховика которым должен обладать механизм чтобы обеспечить величину заданного коэффициента неравномерности
Jвр = 0,85 кг*мІ — момент всех вращающихся частей механизма которые связаны с кривошипом
JА | = 0,08 кг*мІ — момент инерции коленчатого вала
Jм = J1 — Jвр — JА1 = 15,23 — 0,85 — 0,08 = 14.3 кг.м
Размеры маховика определяем по формуле
Jм = m * DІ m = p * р * DІ * b
где m — масса маховика кг.
D =v 14,3 * 32 = 0,66 м m = 7800 * 3,14 * (0,66)І = 226 кг
7800*3,14*0,1 4
где p = 7800 — плотность материала
Определение угловой скорости и углового ускорения для силового анализа
Линия средней скорости на графике щ1 (ц1) проводится через середину отрезка ? Тнаиб Расстояние от линии средней скорости до оси абсцисс графика щ1 (ц1) в масштабе мщ равно.
Истинная угловая скорость щ1 (ц1) начального звена в заданном положении для которого в дальнейшем будет производиться силовой анализ определяем по формуле
щ1(цС) =щ1ср ± ? щ* мщ1 = 8+20*0,008=8,16 Rad/c
Угловое ускорение начального звена определяется из уравнения движения механизма в дифференциальной форме
е1= MУ — щІ(ц1) *? J| |
J 2 * J ?ц
где значение MУ снимается с графика
J = 15,23 + 2,265 = 17,495 кг*мІ
MУ = MУ * мm = 6,84 kHm=0,684 Hm
? J| | = 0,02265 * tg14 = 0,166
?ц 0,034
еc= 6840 — (8,16) І * 0,166 =390,65 Rad/cІ
17,495 2 *17,495
2. Кинематический и силовой анализ рычажного механизма для заданного положения
Силовой анализ производится методом планов сил по группам Асура с использованием принципа Даламбера, целью которого является определение реакций в кинематических парах и проверку точности определения момента сопротивления.
Кинематический анализ проводится для одного положения механизма определяется по формуле (1)
Vc = VB + VCB
VCB — с плана скоостей
VCB = CB *м Vc= 0,96 m/c VCB = 0
щ2 = VCB = 0
Определяем ускорения:
ЬB= щІ * L 1= 8І * 0,12 =7,68 m/c І
ЬB= е 1 * L 1= 390,65 * 0,12 =46,88 m/c І
ЬCB= щІ2 * L 2= 0
ЬC= Пс*м = 30,8І * 0,0768 =2,365 m/c І
Ьs2=Пs2 * м =83,1 *0,0 *768 =6,382 m/c І
е2 = ЬB = 98 =217,78 Rad/cІ
L 2 0,45
Кинематический анализ групп асура
Fu3 = m3 * ЬC =24 *2,365 =56,76 H
Fu3 = m2 * ЬS2 =16 * 6,382 =102,112 H
M u2 = е2* JS2=217,78 * 0,32 = 69,69 H*m
Fc=2800H
Внутренние силы реакции в клименных парах определяем по следующему уравнению составляем уравнение моментов сил относительно точки С для звена 2
? MC(F)=0 -M u2 — Fu2 *h2 +R12 * L 2 =0
откуда
hc = M u2 =0,6
R12 = M u2 + Fu2 * h2 =69,69+102,112 *60,5 =138,32 H
L 2 90
где h2 — плечо действия сил равное 60,5мм
Суммарная сила действующая на кривошип определяется как векторная сумма действующих сил
R12 = R12*мR=138*4,08=563,04 H
момент инерции кривошипа:
M u = е1*J1=390,65*15,23=5949,6 H * m
?M A (F) =0
-M u1 +R12 * h 1* мC -MD =0
MD = R12 * h1 * мC — M u1= 563,04 * 0,1125 — 5949,6 = 5886,3 H * m
Момент инерции по уравнению движения механизма
MD = MD * мm = 77 * 0,0684 = 5,47 kH
Подсчитываем погрешность определения М двумя способами- из уравнения движения механизма и с помощью планов сил
ДM= MD — MD* * 100%= 5896,3 — 5473,8 =7,2%
MD 5896,3
Погрешность расчетов не превышает 10% что находится в допустимых пределах
Составляем векторное уравнение сил для звена 1
R01 = R01 + R01
Строится план сил из него находим модули неизвестных реакций
мp=10,58 H/mm
R01 = 201,02 H
R01 = 507,84 H
R01 = v RІ01 + RІ01 =v 507,84І + 201,02І = 546,18 H
Список используемой литературы
1. БартенеВ В.И., Лезин Д.Л. Правила оформления учебных конструкторских документацией. Методические указания Новосибирск: НГАВТ, 1991 — 56 с
2 Лезин Л Д. Теория механизмов и машин. Методические указания и задания на курсовую работу для студентов специальности 14.02 «Судовые энергетические установки». Новосибирск- НГАВТ, 1993. — 35 с.
3. Лезин Д.Л. Кинематический и силовой анализ рычажных механизмов. Методические указания для курсового проектирования по теории механизмов и машин для студентов специальности 052^- «Судовые машины и механизмы». Новосибирск- НГАВТ, 1993, — 62с.
4.Лезин Д Л. Определение закона движения рычажных механизмов. Meтодические указания для курсового проектирования по теории механизмов и машин для студентов по специальности 0524 «Судовые машины и механизмы». Новосибирск НГАВТ 1982-78с.
Размещено на
