Анализ и синтез машинного агрегата - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Анализ и синтез машинного агрегата

Структурный анализ и синтез плоского рычажного механизма, его кинематический и силовой расчет. Построение схем и вычисление параметров простого и сложного зубчатых механизмов. Звенья кулачкового механизма, его динамический анализ. Синтез профиля кулачка.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
по дисциплине «Теория машин и механизмов»
Тема: « Анализ и синтез машинного агрегата »
1.1 Структурный анализ плоского рычажного механизма
1.1.1 Определение подвижности механизма
1.2 Структурный синтез плоского рычажного механизма
Часть 2. Кинематический анализ плоского рычажного механизма
2.2 Построение планов скоростей относительно 12 планов положений
2.3 Построение планов ускорений относительно 12 планов положений
Часть 3. Силовой анализ плоского рычажного механизма
Часть 4. Динамический анализ рычажных механизмов
4.1 Построение диаграммы момента движущих сил
4.2 Построение диаграммы работ движущих сил и сил сопротивления
4.3 Диаграмма изменения кинетической энергии
Часть 5. Простые зубчатые механизмы
Часть 6. Сложные зубчатые механизмы
6.1 Структурный анализ сложного зубчатого механизма
7.2 Построим диаграммы аналога пути, аналога скорости и аналога ускорения
Рисунок 1. Плоский рычажный механизм
Таблица 1. Исходные данные к плоскому рычажному механизму
Задание для механизмов с высшими кинематическими парами
Таким образом, количество кинематических пар пятого класса: p 5 =7; количество кинематических пар четвертого класса: p 4 =0. Подвижность механизма равна:
Первичный механизм - это элементарный механизма, состоящий из двух звеньев, одно из которых неподвижное, и образующих между собой кинематические пары, подвижность которых соответствует подвижности механизма.
Подвижность первичного механизма равна:
Вывод: Таким образом, данный плоский рычажный механизм обладает одной степенью свободы и является механизмом II класса. Класс механизма определяется наивысшим классом группы Ассура, входящей в данный механизм.
Осуществим метрический синтез плоского рычажного механизма с помощью графоаналитического метода. Для начала зададимся масштабным коэффициентом, то есть определим отношение действительных величин к длинам отрезков, изображающих эту величину в составе соответствующей модели.
Вычислим масштабный коэффициент длины :
где - действительная длина кривошипа в метрах;
- размер кривошипа в миллиметрах принимаемый на чертеже и характеризующий длину кривошипа на кинематической схеме.
Остальные размеры звеньев вычислим по формуле:
где - номер звена, для которого вычисляется длина на кинематической схеме.
Переходим к построению положений звеньев механизма.
Рисунок 7 - Построение положений звеньев механизма
По полученным данным в выбранном масштабном коэффициенте определяю крайние (граничные) положения выходного звена.
Граничные положения - это такие положения выходного звена в которых оси положений совпадают.
Подобные положения точки найдем, проведя из точки О дуги с радиусами:
Часть 2. Кинематический анализ плоского рычажного механизма
Целью кинематического анализа является определение величин и закономерностей изменения кинематических параметров исследуемого механизма. Решать задачи кинематического анализа будем используя метод планов.
Первой задачей кинематического анализа является выявление возможных положений всех звеньев механизма за рассматриваемый промежуток времени.
Решением первой задачи кинематического анализа является план положений механизма. План положений механизма - это графическое изображение взаимного расположения звеньев механизма за определенный промежуток времени и выполненное в масштабном коэффициенте длин.
В рассматриваемом случае движение механизма носит периодичный характер, т.е. по истечении определенного промежутка времени все процессы, имеющие место в механизме повторяются. Исходя из этого, кинематический анализ данного механизма необходимо выполнить за один оборот ведущего звена (кривошипа ОА).
Выполнить 12 положений, следовательно, разбиваем полный цикл на 12 частей через 30 0 и, строим графическое изображение механизма в масштабном коэффициенте длин м=0,0017[м/мм].
2.2 Построение планов скоростей относительно 1 2 планов положений
Для решения второй задачи кинематического анализа строится план скоростей.
План скоростей - это пучок векторов, выполненный в определенном масштабе, лучи которого проходящие через полис изображают вектора линейных скоростей, характерных точек механизма, а отрезки, соединяющие их вершины, соответствуют векторам относительных скоростей.
План скоростей строится в масштабном коэффициенте скоростей .
где модуль скорости V a ; p - полюс плана скоростей; а - вершина вектора V a ; |pa| - длина вектора V a в [мм]. Соответственно размерность масштабного коэффициента скоростей .
Построим план скоростей для 1 положения данного механизма. Отметим точку р - полюс плана скоростей. Рассмотрим характерные точки механизма:
точка О: принадлежит стойке, неподвижная точка => V o =0. Значит точка О совпадает с полюсом р.
точка А: принадлежит кривошипу ОА, совершает вращательное движение => V a направлена перпендикулярно радиусу вращения ОА.
Векторное уравнение скорости точки А:
По формуле определим масштабный коэффициент скоростей:
точка О: принадлежит стойке, неподвижная точка => . Значит точка О совпадает с полюсом р.
точка B : Принадлежит ползуну, совершает поступательное движение. Составим систему векторных уравнений точки B:
Скорость направлена перпендикулярно звену AB. На плане скоростей из полюса р проведем прямую параллельную направлению движения ползуна, а из вершины вектора проведем прямую перпендикулярную AB. Точка пересечения этих двух прямых - точка b.
При проведений построения плана скоростей
Определение искомых величин осуществляется, как произведение длины соответствующего отрезка плана скоростей и масштабного коэффициента скоростей этого плана:
точка D : Принадлежит ползуну, совершает поступательное движение. Составим систему векторных уравнений точки D:
Скорость направлена перпендикулярно звену CD. На плане скоростей из полюса р проведем прямую параллельную направлению движения ползуна, а из вершины вектора проведем прямую перпендикулярную CD. Точка пересечения этих двух прямых - точка d.
замерим линейкой на полученном плане получим что
рассчитаем угловые скорости звеньев:
Ползуны 3 и 5 совершают только поступательные движения, поэтому, угловые скорости этих звеньев равны нулю, .
Находим направление угловой скорости:
На плане скоростей беру вектор относительной скорости звена и мысленно переношу его в ведущую точку звена, а ведущую точку условно остановлю, направление звена при этом, буду характеризовать как направление угловой скорости.
Аналогичные расчеты проведем для всех остальных положений механизма, полученные значения сведем в таблицу 4
2.3 Построение планов ускорений относительно 1 2 планов положений
Для решения третьей задачи кинематического анализа строится план ускорений. План ускорений - это пучок векторов, выполненный в определенном масштабе, лучи которого проходящие через полюс изображают вектора линейных ускорений характерных точек механизма, а отрезки, соединяющие их вершины - соответствуют векторам относительных ускорений.
План ускорений строится в масштабном коэффициенте ускорений .
где а a - модуль ускорения; р - полюс плана скоростей; а - вершина вектора а a ; | рa| - длина вектора V a в [мм]. Соответственно размерность масштабного коэффициента ускорений .
Построим план ускорений для 2 положения данного механизма. Отметим точку р - полюс плана скоростей. Рассмотрим характерные точки механизма:
Точка О: Поскольку точка не подвижна, следовательно а о =0 и она совпадает с полюсом р.
Точка А: Звено совершает вращательное движение. Векторное уравнение выглядит так:
(вектор перпендикулярен АО, параллелен ОА и направлен от точки А к точке О). Рассмотрим составляющие полученного уравнения в отдельности: а о =0; поскольку кривошип 1 вращается с постоянной угловой скоростью щ 1 , следовательно ;
модуль нормального ускорения находится по формуле
Выбираем масштабный коэффициент для построения плана ускорений, для этого принимаем отрезок , который соответствует ускорению в масштабе.
Ускорение точки B определяем на основание двух векторных уравнений движения этой точки:
Найдем длину отрезка |an 1 | равную длине вектора , выполненного в масштабном коэффициенте ускорений :
На плане ускорений проведем из точки n 1 прямую, перпендикулярную АВ, точка пересечения этой прямой с прямой и будет точка в.
Точка С: Система векторных уравнений для рассматриваемой точки C:
Для определения ускорения точки С необходимо воспользоваться теоремой подобия рассмотренной выше.
Точка D : Система векторных уравнений для рассматриваемой точки D:
Точку d получим на пересечении с прямой проходящей через полюс параллельно оси движения ползуна. Полученный отрезок замерим линейкой и получим .
Определим угловые ускорения для каждого из звеньев:
Угловая скорость кривошипа 1 величина постоянная, следовательно, угловое ускорение этого звена равно нулю, . Ползун 3 и 5 совершают только поступательные движения, поэтому, угловые ускорение этих звеньев тоже равны нулю, .
Чтобы найти направление углового ускорения звена необходимо на плане ускорений взять вектор тангенциального ускорения звена и мысленно перенести его в первую точку, стоящую в индексе (ведомую точку) на плане положения. Вторую точку, стоящую в индексе (ведущую) условно остановить направление вращения звена будет характеризовать направление углового ускорения
Аналогичные расчеты проведем для всех остальных положений. Полученные данные сведем в таблицу 5.
Часть 3. Силовой анализ плоского рычажного механизма
Силовой анализ - это вид исследования технической системы, изучающий процессы, имеющие место в этих системах под действием силовых факторов, исходя из условия статики. Силовой анализ преследует две задачи:
1) определение значения уравновешивающей силы и уравновешивающего момента силовых управляющих моментов;
2) определение значений и направлений действия реакций кинематических пар, образованных звеньями системы.
Составляем расчетную схему для проведения анализа. Строим одно положение механизма в соответствующем масштабном коэффициенте, значения скоростей точек которых не равны нулю. Для выбранного положения строим план ускорений. Определяем величины и направления сил, действующих на звенья механизма.
Возьмем положение механизма №4. Найдем массы звеньев по формуле
где - коэффициент удельной массы, имеющий различные значения для различных наименований звеньев. Учитывая это, рассчитаем.
Найдем силы тяжести звеньев по формуле
где . Подставляя соответствующие значения, получим:
Исходя из принципа Даламбера, если к внешним силам, действующим на звенья этой системы добавить силы инерции и моменты пар сил инерции, то данная система будет находиться в квазистатическом равновесии и силовой анализ этой системы можно выполнять с использованием уравнений кинетостатического равновесия.
где - модуль ускорения центра масс соответствующего звена. Его найдем как произведение соответствующего отрезка с плана ускорений на масштабный коэффициент , в котором построен план.
Знак «» в формуле показывает, что вектор силы инерции направлен в противоположную сторону относительно ускорения центра масс .
Теперь мы можем рассчитать силы инерции звеньев.
Определим моменты пар сил инерции по формуле
где - угловое ускорение. Знак «» показывает, что момент инерции пар сил направлен в противоположную сторону относительно углового ускорения. осевой момент инерции.
Подставляя соответствующие значения, получим:
Решение первой задачи силового анализа можно осуществить двумя способами:
Недостатком первого способа является возможность решения только первой задачи силового анализа. Второй способ лишен этого недостатка и решает обе задачи анализа, но он более объемен в вычислениях.
Если механизм, под действием силовых факторов, находится в равновесии, то в равновесии находится и повернутый на 90 градусов план скоростей, рассматриваемый как жесткий рычаг, вращающийся вокруг полюса плана и нагруженный той же системой силовых факторов, приложенных к одноименным точкам плана.
Возьмем план скоростей и повернем его на 90 градусов в направлении вращения кривошипа. Полученный план скоростей называется повернутый план, поскольку вектора в его составе лежат на перпендикулярах к линиям действия действительных векторов данных параметров. Выберем масштабный коэффициент повернутого плана:
Затем составим уравнение равновесия, сумма моментов от сил относительно полюса равна нулю , по которому определим уравновешивающую силу .
План скоростей построим в масштабном коэффициенте
Моменты пар сил инерции преобразуем в силы.
Для нахождения место расположения точек воспользуемся теоремой подобия рассмотренной ранее.
Плечи которые мы получим при измерении линейкой соответствующих длин на плане скоростей.
Данный метод позволяет решить обе задачи силового анализа: нахождение силового управляющего воздействия; определение значений и направлений действия реакций кинематических пар.
Соблюдая взаимное расположение звеньев, используя метод параллельного переноса, в том же масштабном коэффициенте, вынесем структурные группы механизма вместе с силовыми факторами, действующими на звенья этих структурных групп. Получаем структурные действия, находящиеся под действием плоской системы сил, не находящиеся в равновесии. Для того, чтобы привести ее к равновесию заменим связи, которыми были связаны эти структурные группы и первичный механизм, реакциями: параллельно осям - нормальную составляющую, перпендикулярно осям - тангенциальными составляющую, во вращательных парах и перпендикулярно ходу шатуна, в поступательной паре
Для вычисления нам понадобятся силы тяжести.
Остальные данные которые встретятся в дальнейшем берём из вычислений проведенных ранее.
Векторное уравнение данной группы имеет вид:
Таким образом, уравнение стало один раз статически неопределимым. Чтобы раскрыть статическую неопределимость построим силовой многоугольник (план сил), который должен быть замкнутым, так как система плоских сил уравновешена. Для этого выберем масштабный коэффициент плана сил:
чтобы перевести все силы в этот масштаб воспользуемся формулой:
При построении силового многоугольника найдём: замерим эти расстояния линейкой и получим:
при умножении соответствующих длин на масштабный коэффициент сил получим соответствующие силы.
параллельно перенесём на структурную группа Ассура 2-3 с противоположным направлением и поменяем индекс, получим
Для вычисления нам понадобятся силы тяжести.
Плечи мы замерим линейкой из плана силовой группы Асура 2-3
Векторное уравнение данной группы имеет вид:
Остальные данные которые встретятся в дальнейшем берём из вычислений проведенных ранее.
Таким образом, уравнение стало один раз статически неопределимым. Чтобы раскрыть статическую неопределимость построим силовой многоугольник (план сил), который должен быть замкнутым, так как система плоских сил уравновешена. Для этого выберем масштабный коэффициент плана сил:
чтобы найти масштабный коэффициент сил возьмём длину максимальной силы на плане, равную 151,8мм
чтобы перевести все силы в этот масштаб воспользуемся формулой:
При построении найдём: полученные расстояния замеряем линейкой
при умножении соответствующих длин на масштабный коэффициент получим соответствующие силы.
параллельно перенесём на первичный механизм с противоположным направлением и поменяем индекс, получим
Векторное уравнение данной группы имеет вид:
Условие равновесия первичного механизма:
чтобы решить уравнение строится силовой многоугольник в масштабном коэффициенте равном:
чтобы перевести все силы в этот масштаб воспользуемся формулой:
Погрешность между методами силового анализа определяется по формуле:
Часть 4. Динамический анали з рычажных механизмов
Определим фазовые углы рабочего и холостого ходов.
Из чертежа очевидно, что крайние положения выходного звена (в нашем случае - ползунов) №0 и №12. Выберем больший угол, образованный ведущим звеном (кривошипом) в этих положениях (с положения №0 по положение №6, обозначим его буквой ), он и будет являться рабочим ходом ползуна D, а меньший угол (с положения №6 по положение №0, обозначим его буквой ) - будет рабочим ходом ползуна В.
Определим направление силы полезного сопротивления . Она направлена в противоположную сторону относительно движения выходного звена на рабочем ходу. Силу полезного сопротивления учитываем на рабочем ходу и на холостом ходу так как в механизме два ползуна.
На основе планов скоростей построим рычаг Жуковского для каждого положения механизма. Для этого перенесем все силы на план, повернув их на 90 против хода кривошипа и приложим к соответствующим точкам.
Определим значение уравновешивающей силы. Для каждого рычага составим уравнение равновесия .
Для рычага Жуковского, соответствующего положению механизма №1.
Все вычисления для остальных 12-и положений выполняются аналогично.
На положениях холостого хода сила полезного сопротивления учитывается.
Для упрощения занесём результаты в таблице 6
Вычисления для остальных 12-и положений производятся аналогично, результаты занесём в таблицу 6
Зададим масштабный коэффициент приведенных моментов сил .
подставляя соответствующие значения, получим:
Зададим масштабный коэффициент угла поворота кривошипа .
подставляя соответствующие значения, получим:
Переведем все рассчитанные приведенные моменты сил в соответствии с заданным масштабным коэффициентом.
Подставляя соответствующие значения, получим:
Вычисления для остальных 12-и положений производятся аналогично.
4.1 Построение диаграммы момента движущих сил
По данным таблицы 5 в вычисленных масштабных коэффициентах строим диаграмму приведённых моментов сил.
Полученные значения отложим на диаграмме.
С учетом масштабного коэффициента получим:
Полученное значение также откладываем на диаграмме.
Из анализа схемы вытекает: трехрядный зубчатый механизм состоит из стойки 0, представленной тремя шарнирно-неподвижными опорами и трех подвижных звеньев 1, 2, 3, 5, 6. Колеса 2 ? , 3 ? , а так же водило Н и зубчатое колесо 5 жестко соединены друг с другом и образуют блоки зубчатых колес, которые рассматриваются как отдельные подвижные звенья 2, 3 и 5. Колесо 4 является неподвижным звеном, следовательно, оно входит в состав стойки 0 и рассматривается с ней как одно звено. В этом случае .
Механизм имеет в своей структуре дефекты. А именно, все кинематические пары представлены четвертым классом, то есть не имеют осевых ограничений. В этом случае зубчатые колеса могут совершать поступательные движения по своим геометрическим осям, что может привести к выводу колес из зацепления. При этом постоянство зацепления будет нарушено, следовательно, механизм становится не работоспособным.
Так же, в структурном анализе учитывается только один сателлит во второй ступени сложного механизма, так как остальные сателлиты будут являться избыточными связями, вследствие разделения ими потока механической энергии и образования нескольких замкнутых контуров.
На рисунке представлена исправленная структурная схема сложного зубчатого механизма (с осевыми ограничениями).
Исправленная структурная схема сложного зубчатого механизма:
Для определения значений коэффициентов и выявим все кинематические пары, входящие в состав схемы механизма. Результаты анализа заносим в таблицу
Схема механизма содержит пять низших одноподвижных кинематических пар: 0 - 1, 2 - 0, 3 - 5, 5 - 0, 6 - 0 и четыре высшие кинематические пары с подвижностью равной двум: 1 - 2, 2 - 3, 3 - 0 и 5 - 6. Тогда , а .
Подставив выявленные значения коэффициентов в формулу Чебышева, будем иметь:
Полученный результат говорит, что подвижность сложного зубчатого механизма (рисунок 6) равна единице, что подтверждает его принадлежность к плоским механизмам.
Состав структуры зубчатых механизмов не рассматривается, так как они являются не Ассуровскими.
1) Схема сложного зубчатого механизма состоит из 3-х рядов (ступеней)
Первый ряд (ступень): простой механизм 1-2
Второй ряд (ступень): планетарный механизм -4
Третий ряд (ступень): простой механизм 5-6
2) Проверим возможность реализации заданного передаточного отношения
3) Разложим заданное передаточное отношение по рядам (Ступеням)
Подберем значения сомножителей, руководствуясь ограничениями Внешнее зацепление:
Представим число зубьев в виде множителей
9) Определим множители в каждом из вариантов, вычислим числа зубьев и составим таблицу 10
Проверяем условия: Отсутствие подреза ножек зубьев и отсутствие заклинивания во внутреннем зацеплении
Из двух выполняемых условий я выбираю Вариант №3
Найдём диаметры зубчатых колёс механизма:
Изобразим механизм в масштабном коэффициенте длин, равном:
Далее построим планы линейных и угловых скоростей с целью выявления значений и направлений действия кинематических параметров. Скорости точек O, O 2 , O 3 равны нулю, так как они лежат на неподвижных осях вращения. Скорость точки A не равна нулю. Выберем произвольно направление скорости точки A, отложив отрезок произвольной длины (например 15 мм). Зная частоту вращения первого колеса (n 1 =250 об/мин) можем вычислить скорость точки A:
где угловая скорость находится по выражению:
Выберем масштабный коэффициент оси скорости:
Так как скорость точки O 1 равна нулю, то мы соединяем точу A 1 O 1 . Вектор BB 1 - вектор скорости точки B. Скорости остальных точек найдем аналогично.
Параллельно оси скорости чертим ось угловой скорости. Ниже этой оси, на произвольном расстоянии ставим точку p. В данную точку, методом параллельного переноса, сносим прямые параллельно годографам на плане скоростей. На пересечении годографов с осью угловой скорости получаем соответствующие точки. Расстояние от точки начала отсчета, до получившихся точек на оси угловой скорости пропорциональны значениям этих угловых скоростей.
Значения отрезков приведены в таблице:
Следовательно расчеты произведены верно.
Синтез кулачкового механизма и построение его профиля. Кинематический синтез рычажного механизма и его силовой расчет методом планов сил, определение уравновешивающего момента. Динамический анализ и синтез машинного агрегата. Синтез зубчатых механизмов. курсовая работа [744,1 K], добавлен 15.06.2014
Структурный, кинематический и динамический анализ плоского рычажного механизма методом планов скоростей и ускорений. Определение параметров маховика. Силовой расчет плоского шестизвенного рычажного механизма и входного звена. Синтез зубчатой передачи. курсовая работа [604,1 K], добавлен 13.10.2012
Динамический синтез и анализ плоского механизма. Расчет планетарной ступени и синтез цилиндрической зубчатой передачи эвольвентного профиля. Синтез кулачкового механизма. Графическое интегрирование заданного закона движения. Построение профиля кулачка. курсовая работа [793,0 K], добавлен 18.01.2013
Устройство плоского рычажного механизма, его кинематический анализ. Построение плана скоростей и ускорений. Силовой анализ механизма. Синтез кулачкового механизма, определение его основных размеров. Построение профиля кулачка методом обращенного движения. курсовая работа [977,0 K], добавлен 11.10.2015
Постановка задач проекта. Синтез кинематической схемы механизма. Синтез рычажного механизма. Синтез кулачкового механизма. Синтез зубчатого механизма. Кинематический анализ механизма. Динамический анализ механизма. Оптимизация параметров механизма. курсовая работа [142,8 K], добавлен 01.09.2010
Синтез и анализ машинного агрегата. Анализ рычажного механизма. Структурный анализ. Расчёт механизма на ЭВМ. Кинематический анализ методом планов. Силовой расчёт. Сравнение результатов графоаналитического и машинного расчётов. Анализ кулачкового механизма курсовая работа [3,8 M], добавлен 09.06.2008
Структурный и динамический анализ рычажного механизма. Расчет масштаба кинематической схемы. Построение диаграммы приращения кинетической энергии машинного агрегата, звеньев рычажного механизма. Расчет параметров зубчатой передачи, межосевого расстояния. курсовая работа [853,6 K], добавлен 15.05.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Анализ и синтез машинного агрегата курсовая работа. Производство и технологии.
Виды Психологических Тестов Реферат
Сечение поверхности конуса
Дипломная работа: Стратегія розвитку СП Кераміка на ринку України
Реферат: Корейский кодекс делового общения
Сочинение Про Птицу 4 Класс
Контрольная работа по теме Организация специальных мероприятий на примере конкретного фестиваля
Возникновение И Развитие Баскетбола В России Реферат
Орган Зрения Реферат
Универсальный регулятор скорости (УРС)
Титульник Реферата Колледж
Реферат: Толстой Ходите в свете пока есть свет
Список Сокращений В Курсовой Работе
Диссертация Расследования Преступлений
Лучевая Диагностика Рефераты
Реферат по теме Антимонопольное регулирование в рыночной экономике
Контрольная работа по теме Система каталогов и картотек библиотеки
Реферат: Право наследования 3
Спор Курсовая
Реферат: Состав и структура доходов и расходов населения
Контрольные Работы По Математике Планета Знаний
Зарождение и развитие электроники. Изобретение радио - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат
Основы методологии физики в курсе средней школы - Педагогика курсовая работа
Обучающие программы по информатике - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа