Анализ работы плоского рычажного механизма - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Определение степени подвижности, скоростей и ускорений точек устройства. Произведение расчета сил и главных моментов инерции, действующих на звенья рычажного механизма, кинематические пары и неподвижные опоры. Построение эпюр Эп Nz, Эп Qy и Эп Mx.


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.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра инженерной и компьютерной графики
Тема работы: "Анализ работы плоского рычажного механизма"
Целью расчета звеньев механизма на прочность является оценка прочности элементов механизма с дальнейшим подбором оптимальных размеров сечений звеньев и предложением материала для их изготовления.
Центры тяжести S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , S 5 расположены посередине соответствующих звеньев
Наибольшая сила сопротивления P, кH
Для изучения движения механизма необходимо знать его структуру: количество звеньев, количество и классы кинематических пар. Необходимыми также являются знания о взаимном расположении звеньев. Поэтому первым этапом кинематического анализа является построение кинематической схемы механизма. В данной курсовой работе рассмотрен механизм схемы № 5. Её построение выполнено в масштабе ? l = 0,001 м .
Определить характер движения звеньев механизма можно с помощью плана положений. Построения плана начинается с черчения неподвижных опор B и D. Дальше строится траектория движения ведущего звена АВ (окружность) и на ней отмечаются двенадцать положений звена АС через каждые 30 0 , начиная с того положения, которое соответствует самому верхнему положению ползуна, которое мы и принимаем за нулевое. По условию необходимо рассмотреть данный механизм в положении № 3. Кинематическая схема механизма приведена в заданном положении на рисунке 1.1.
1.1.2 ПЕРЕЧИСЛЕНИЕ ЗВЕНЬЕВ МЕХАНИЗМА
Рассмотрев характер движения, в механизме можно выделить следующие звенья:
Звенья механизма соединены кинематическими парами:
1-2 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная;
2-3 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная;
2-4 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная;
3-5 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная;
6-1 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная;
7-4 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная;
3-5 - кинематическая пара 5-го класса, поступательная.
1.1.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ПОДВИЖНОСТИ МЕХАНИЗМА
Разбиваем механизм на группы Ассура. Это показано на рисунке 1.2. Степень подвижности механизма определяем по уравнению Чебышева:
где n - количество подвижных звеньев механизма;
p 5, p 4 - количество кинематических пар 4-го и 5-го класса.
Для данного механизма количество подвижных звеньев n = 5, кинематических пар 5-го класса p 5 = 7; кинематические пары 4-го класса отсутствуют p 4 = 0.
Так как степень подвижности механизма равна 1, то для работы данного механизма необходимо одно ведущее звено.
a n АС=V 2 АС/ lAC =( V ac ) 2 / l AC =(0,02 12) 2 /0,09 = 0,64 м/с 2 (1.2.23).
Длина соответствующего отрезка на плане ускорений:
nАС=a n АС/ а = 0,64/2 = 0,32 мм (1.2.24).
На плане ускорений проводим вектор из точки а' вдоль звена АС длиной nАС = 0,32 мм. Про третье составляющее векторного уравнения, так называемое ускорение звена АС тангенциальное, известно лишь его направление - перпендикулярно звену. Потому на плане ускорений перпендикулярно звену nАС из его конца проводим перпендикуляр.
Принадлежность точки С звену С D дает возможность записать уравнение:
Точка D является неподвижной, ее ускорение равно 0, на плане ускорений точка d ' находится в полюсе П а .
Скалярное значение вектора a n С D определяется из соотношения:
a n С D =V 2 CD/ lCD =( V cd ) 2 / l CD =(0,02 152) 2 /0,06 = 154,02 м/с 2 (1.2.26).
Длина соответствующего отрезка на плане ускорений:
nС D =a n DС/ а = 154,02/2 = 77 мм (1.2.27).
К точке d ', которая находится в полюсе, достраивается вектор длиной nС D = 77 мм, по направлению параллельный звену С D , а из его конца проводится вектор, который перпендикулярен ему, и соответствует третьей составляющей векторного уравнения - a С D . На пересечении линий a АС и a С D находится точка с' . Чтобы найти ускорение точки с' соединим ее с полюсом П а . Численно значение ускорения точки С равно:
аС = а · П а c' = 2 · 86 = 172 м/с 2 (1.2.28).
где П а c' - длина вектора, который соединяет полюс с точкой с' .
Точку е' можно найти на отрезке a'c' из соотношения:
l АС / l ЕС = а'с' / е'с'. (1.2.29),
е'с' - длина вектора на плане ускорений.
Соединим найденную точку е' с полюсом, чтобы получить ее численное значение:
аЕ = а · П а е' = 2 · 100 = 200 м/с 2 (1.2.30),
где П а е' - длина вектора, который соединяет полюс с точкой е' .
Найдем местоположение на плане ускорения точки F . Для этого составим уравнение плоско-паралельного движения звена EF относительно точки Е :
Нормальное ускорение a n E F звена ED найдем следующим образом:
a n EF = V 2 EF / lEF =( V ef ) 2 / lEF =(0,02 136) 2 /0,11 = 67,25 м/с 2 (1.2.32),
длина соответствующего вектора на плане ускорений составляет:
nEF=a n EF/ а = 67,25/2 = 33,62 мм (1.2.33).
На плане ускорений из точки е' проводим вектор nEF , параллельный звену EF и направленный от E к F , а с конца этого вектора перпендикуляр, который соответствует направлению a E F . Для исследования движения ползуна необходимо использовать точку F 0 на неподвижной направляющей. Тогда уравнение движения точки F :
Так как точка F 0 неподвижна, то на плане ускорений точка f 0 ' находится в полюсе. Про ускорение a FF 0 известно лишь то, что оно параллельно направляющей. Потому на плане через точку f 0 ' строится горизонтальная линия. На пересечении этой линии и линии a E F находится точка f '. Численное значение ускорения точки F:
а F = а · П а f' = 2 · 63 = 126 м/с 2 , (1.2.35),
где П а f' - длина вектора, который соединяет полюс с точкой f' .
Расставим на плане ускорений центры масс каждого звена данного механизма. Для звена BA вектор центра масс S 1' на плане скоростей будет направлен из полюса вдоль вектора b ' a ' величиной равной его половине.
Численное значение ускорения аS 1 равно:
а S 1 = а · П а S 1' = 2 · 67 = 134 м/с 2 (1.2.36).
Для звена АС вектор его центра масс S 2 на плане ускорений будет направлен из полюса в точку соответствующую середине отрезка а'с' .
Численное значение ускорения а S 2 равно:
а S 2 = а · П а S 2' = 2 · 109 = 218 м/с 2 (1.2.37).
Вектор центра масс S 3 звена Е F на плане ускорений будет направлен из полюса в точку соответствующую середине отрезка е' f ' на плане ускорений.
Численное значение ускорения а S 3 равно:
а S 3 = а · П а S 3' = 2 · 82 = 164 м/с 2 (1.2.38).
Для звена DC вектор центра масс S 4 на плане ускорений будет направлен из полюса вдоль вектора d ' c ' величиной равной его половине.
Численное значение ускорения а S 4 равно:
а S 4 = а · П а S 4' = 2 · 43 = 86 м/с 2 (1.2.39).
С помощью плана ускорений можно определить угловые ускорения звеньев механизма. Угловое ускорение звена АС равно:
? АС = а AC / l AC = а · AC / l AC = 2 · 53/ 0,09 = 1177,77 рад/с 2 (1.2.40)
где l AC - длина звена; а AC - ускорение движения точки А относительно точки С . Аналогично для звена EF вычислим его угловое ускорение ? EF :
? EF = а EF / l EF = а · EF / l EF = 2 · 35/ 0,11 = 636,36 рад/с 2 (1.2.41)
Таким же образом для звена СD вычислим его угловое ускорение ? CD :
? CD = а CD / l CD = а · CD / l CD = 2 · 37/ 0,06 = 1233,33 рад/с 2 (1.2.42).
Угловое ускорение звена АВ ? АВ = 0.
Полученные при построении плана ускорений данные сведем в таблицу 1.2.
Кинетостатический расчет, положенный в основу силового расчета механизма, базируется на принципе Д' Аламбера, который в общем случае движения звеньев механизмов, совершающих сложное плоское движение, позволяет решить задачу путем сведения сил инерции звеньев к главному вектору инерции Fi и к главному моменту сил М i .
Знак "-" означает, что вектор силы инерции направлен в сторону противоположную ускорению центра масс.
Массы звеньев рассчитываются с помощью формулы:
где g- ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с 2
Также существует главный момент инерции звена, который приложен к центру масс звена и направлен в противоположную сторону угловому ускорению звена.
Далее к вектору G 3 достраиваем другие составляющие уравнения (1.3.6), рассчитывая длину векторов при помощи масштабного коэффициента. Находим неизвестные силы R '' E и R 56 , зная их направление. Определив их численное значения в мм, переводим это значение в Н с помощью масштабного коэффициента.
R '' E = F · П F R '' E = 0,02 · 84= 1,68 H (1.3.8),
где, П F R '' E - положение R '' E на плане сил.
R 56 = F · П F R 56 = 0,02 · 37,5 = 0,75 H (1.3.9),
где, П F R 56 - положение R 56 на плане сил.
Найдем R E - результирующую силу в паре Е, соединив начало R ' E и конец R " E . Определив его численное значения в мм, переводим это значение в Н с помощью масштабного коэффициента.
R E = F · П F R E = 0,02 · 85= 1,7 H (1.3.10),
где, П F R E - положение R E на плане сил.
Для определения реакции в кинематической паре 2-4 к шарниру АС необходимо приложить силу R E того же значения, но противоположного направления. Реакции в шарнирах А и D нужно разложить на составляющие по направлению осей R ' А и R ' D , и перпендикулярные к ним: R '' А и R '' D . Известна точка приложения сил - центр шарнира, запишем уравнения сумм моментов каждого звена относительно точки С.
? M С = R' А · l АС - F i2 · h i5 + M i2 - G 2 h 6 + R E = 0 (1.3.11),
R' A = (- G 2 h 6 - F i2 · h i5 + M i2 ) / l AC = (-0,09·0,036 +1,9·0,023 - 0,7·10 -2 ) / 0,09 = 1,9 H
Для звена С D сумма моментов относительно точки С равна нулю.
? M С = R' D · l DС + F i4 · h i3 + M i4 + G 4 h 4 = 0 (1.3.12),
R' D = (- F i4 · h i3 - M i4 - G 4 h 4 ) / l DС = (0,5 · 0,012 + 0,2·10 -2 - 0,06 · 0,02) / 0,06 = 0,1 H
Рассмотрим уравнение равновесия группы в целом. Запишем векторное уравнение равновесия этой группы:
R ' D + R '' D + G 4 + F i 4 + R ' A + R '' A + G 2 + F i 2 + R E = 0 (1.3.13).
В этом уравнении известны все составляющие по модулю и по направлению кроме R '' D и R '' A (они известны только по направлению). Для их нахождения необходимо построить силовой многоугольник, откладывая последовательно векторы сил.
? F = R ' D / P F R ' D (1.3.14),
Далее к вектору R ' D достраиваем другие составляющие уравнения (1.3.13), рассчитывая длину векторов при помощи масштабного коэффициента. Находим неизвестные силы R '' D и R " A , зная их направление. Определив их численное значения в мм, переводим это значение в Н с помощью масштабного коэффициента.
R '' D = F · П F R '' D = 0,04 · 140 = 5,6 H (1.3.15),
где, П F R '' D - положение R '' D на плане сил.
R " A = F · П F R " A = 0,04 · 35 = 1,4 H (1.3.16),
где, П F R " A - положение R " A на плане сил.
Найдем R D - результирующую силу в паре D , соединив начало R ' D и конец R " D .
Определив его численное значения в мм, переводим это значение в Н с помощью масштабного коэффициента.
R D = F · П F R D = 0,04 · 141= 5,64 H (1.3.17),
где, П F R D - положение R D на плане сил.
Аналогично найдем R А - результирующую силу в паре АС, соединив начало R ' А и конец R " А .
Определив его численное значения в мм, переводим это значение в Н с помощью масштабного коэффициента.
R A = F · П F R A = 0,04 · 60 = 2, 4 H (1.3.18),
где, П F R A - положение R A на плане сил.
Теперь определим уравновешивающую силу и уравновешивающий момент, действующий на кривошип АВ.
На кривошип АВ действует шатун силой R A . Считается, что сила F ур приложена перпендикулярно звену АВ. В этом случае уравнение моментов всех сил, приложенных к кривошипу относительно точки В , имеет вид:
?М В = R A · h 8 + F ур · l AB + G 1 · h 9 = 0 (1.3.19)
F ур = G 1 · h 9 + R A · h 8 / l AB = 0,03 · 0,007 + 2,4 · 0,008 / 0,034 = 0,57 H
Найденные при силовом анализе механизма величины представлены в таблице 1.4.
Проектный расчет механизма на прочность необходимо выполнять в следующей последовательности:
определить величину, направление, точку приложения и характер действия прикладываемых к механизму усилий;
выяснить вид деформаций в элементах механизма и составить расчетные уравнения;
выбрать марку материала для изготовления механизма и определить величину допускаемых напряжений;
определить размеры детали и округлить их до ближайших стандартных, согласно которым будет производится подбор сечений.
В результате динамического анализа плоского рычажного механизма были определены внешние силы, которые действуют на каждое звено и кинематическую пару.
Проектный расчет на прочность будем производить для группы Ассура 2-4 данного механизма. Под действием внешних сил звенья плоского механизма поддаются деформациям. Анализ роботы механизма показывает, что звено 2 претерпевает деформацию вида изгиб, а звено 4 - совместное действие изгиба и растяжения.
Для дальнейшего расчета прочности кинематической пары 2-4 будем рассматривать звено А'С' по длине соответствующее звену АС , которое необходимо расположить параллельно оси ОХ координатной плоскости. Для этого величину всех сил звена АС , приложенных к точке А , перенесем с учетом угла поворота в точку А' . Силу R A ' направим вдоль звена А'С', а силу R A " перпендикулярно звену .
R A " = 1,4 · cos 50 0 = 0,89 H (2.1.1)
R A ' = 1,9 · cos 78 0 = 0,39 H (2.1.2)
Силы действующие в точке S 2 звена АС перенесем соответственно в точку S 2 ' с учетом угла поворота сил. Силы G 2 и F i 2 разложим по вертикали ( G 2 " и F i 2 " ) и по горизонтали ( G 2 ' и F i 2 ').
G 2 " = 0,09 · sin 50 0 = 0,06 H (2.1.3)
F i2 " = 1,9 · sin 63 0 = 1,78 H (2.1.4)
G 2 ' = 0,09 · cos 50 0 = 0,05 H (2.1.5)
F i 2 ' = 1,9 · cos 63 0 = 0,86 H (2.1.6)
Силы действующие на звено С D перенесем в точку С с учетом угла поворота сил. Силы G 4 и F i 4 разложим по вертикали ( G 4 " и F i 4 " ) и по горизонтали ( G 4 ' и F i 4 '). Силу R D ' направим вдоль звена А'С', а силу R D " перпендикулярно звену .
G 4 " = 0,06 · sin 50 0 = 0,04 H (2.1.7)
F i4 " = 0,5 · sin 70 0 = 0,46 H (2.1.8)
G 2 ' = 0,06 · cos 50 0 = 0,03 H (2.1.9)
F i2 ' = 0,5 · cos 70 0 = 0,17 H (2.1.10)
R D " = 5,6 · cos 60 0 = 2,8 H (2.1.11)
R A ' = 0,1 · sin 143 0 = 0,06 H (2.1.12)
Учтем момент инерции звена АС M i 2 = 0,007 H , направленный по часовой стрелке, и перенесем его в точку S 2 ' . А также момент инерции звена С D M i 4 = 0,002 H , направленный против часовой стрелки, и перенесем его в точку С' .
Нагруженость звена позволяет выделить два участка: A ' S 2 ' и S 2 ' С'. С помощью метода сечений построим эпюру Эп Nz записав уравнения действующих сил в точках А' и С' по горизонтали.
Nz 2 = - Fi 4 ' - G 4 ' - R D ' = - 0,55 Н (2.2.2)
Согласно уравнений (2.2.1) и (2.2.2) построим эпюру Эп Nz. Произведем контроль построенной эпюры, согласно которому необходимо соответствие приложенных внешних сил Fi 2 ' и G 2 ' в центре звена S 2 ' и так называемого скачка эпюры Nz размером равным сумме Fi 2 ' и G 2 ' .
Fi 2 ' + G 2 ' = Nz 1 + Nz 2 (2.2.3)
На звено A ' C ' действуют поперечные силы . Для построения эпюры Q y необходимо определить знак действующих сил , сумма которых равна силе Q y . Поперечная сила Q y считается позитивной если она вращает звено по часовой стрелке, в противном случае эта сила считается отрицательной. Воспользовавшись этим правилом составим уравнения поперечных сил, действующих в точках А' и С' по вертикали.
Q y 1 = - R A " = - 0,89 Н (2.2.4)
Q y 2 = Fi 4 " - G 4 " - R D " = - 2,66 Н (2.2.5)
Согласно уравнений (2.2.4) и (2.2.5) построим эпюру Эп Q y . Произведем контроль построенной эпюры, согласно которому необходимо соответствие приложенных внешних сил Fi 2 " и G 2 " в центре звена S 2 ' и так называемого скачка эпюры Q y размером равным сумме Fi 2 " и G 2 " .
Fi 2 " + G 2 " = Q y 1 + Q y 2 (2.2.6)
На звено A ' C ' действуют два сгибающих момента равных моментам инерции M i 2 = 0,007 H , приложенного в точке S 2 ' , и M i 2 = 0,002 H в точке C ' . Для определения знака сгибающего момента необходимо представить волокна звена при деформации, если же момент растягивает нижние волокна бруска в рассматриваемом разрезе, то он считается положительным. Воспользовавшись этим правилом составим уравнения моментов для звена А'С' .
M x 1 = - R A " · z 1 0 ? z 1 ? 0,045 (2.2.7)
M x 2 = - R A " · l 2 + F i 2 " ( l 2 - l 1 ) - G 2 " ( l 2 - l 1 ) + M i 2 0,045 ? z 1 ? 0,09 (2.2.8)
M 2 ¦ z 1=0 = - 0,04 + 0,007 = - 0,033
M 2 ¦ z 1=0,045 = - 0,08 + 0,045 (1,78 - 0,05) + 0,007 = 0,003
Согласно уравнений (2.2.7) и (2.2.8) построим эпюру Эп M x . Произведем контроль построенной эпюры, согласно которому необходимо соответствие приложенных моментов M i 2 и M i 4 со скачками эпюры M x , что и было доказано.
Запись условий работы устройства управления и графическая модель цикла работы механизма. Синтез отдельных блоков. Граф состояний и переходов минимизированного автомата. Определение функций возбуждения памяти. Проверка правильности работы устройства. курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.02.2015
Работа визира оптического устройства. Разработка конструкции механизма выверки. Анализ каталога и разнесенной сборки. Инженерный анализ корпуса линзы методом конечных элементов. Технологический процесс детали "корпус". Программа механической обработки. дипломная работа [1,3 M], добавлен 08.11.2016
Разработка устройства контроля позиционирования исполнительного механизма. Проектирование принципиальной схемы и программного обеспечения микропроцессора, печатной платы. Аппаратные диагностические средства для проверки работоспособности устройства. курсовая работа [5,0 M], добавлен 19.12.2010
Циклограмма работы механизма, таблица включений. Минимизация логических функций с помощью программы MINWIN-Professional. Построение функциональной схемы дискретного автомата. Выбор элементной базы из интегральных микросхем средней степени интеграции. курсовая работа [7,2 M], добавлен 24.04.2014
Назначение и принципы построения диспетчерского контроля. Построение и расчёт принципиальной схемы устройства. Патентный поиск и анализ существующих систем. Расчёт частот для использования микроконтроллера. Описание альтернативной модели устройства. дипломная работа [4,8 M], добавлен 15.03.2013
Расчет и выбор основных элементов силовой схемы: инвертора, выпрямителя, фильтра. Расчет и построение статических характеристик в разомкнутой и замкнутой системе. Разработка функциональной схемы системы управления электропривода и описание ее работы. дипломная работа [1,3 M], добавлен 25.10.2011
Конструкция полупроводникового проходного фазовращателя. Произведение электрического расчета устройства, разработка конструкции, выполнение компьютерного моделирования характеристик устройства дискретного фазовращателя в программе Microwave Office 2008. контрольная работа [703,9 K], добавлен 30.11.2012
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 работы плоского рычажного механизма курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат по теме Святой Иоанн Дамаскин и его литературная деятельность
Реферат: Головино - история, современность и будущее
Реферат: Учёт на предприятии
Средневековые Города Востока Реферат
Управление Адаптацией Персонала В Организации Курсовая
Реферат: Лабораторне заняття як форма організації навчання
Доклад по теме Апраксин Федор Матвеевич
Дипломная работа: Анализ себестоимости продукции животноводства
Реферат по теме Дифференцировка эмбриональных клеток
Оформление Реферата Шаблон Скачать
Дипломная работа по теме Способы перевода на русский язык английских терминов в области автомобильной промышленности
Дипломные работы: Спорт и туризм.
Дипломная Работа На Тему Материальная Ответственность Работника
Реферат по теме Приёмы политической борьбы в середине XVI начале XVII веков в России
Методы Оценки Коррекции Осанки И Телосложения Реферат
Конспект Статьи Мильон Терзаний Сочинение
Контрольная работа по теме Сигнали цифрового лінійного тракту
Реферат по теме Генеалогический метод
Учебное пособие: Грошові розрахунки підприємств
Как Искать Источники Для Дипломной Работы
Кассовые операции - Бухгалтерский учет и аудит статья
Необходимая оборона - Государство и право дипломная работа
Система органов, осуществляющих государственный контроль и надзор - Государство и право контрольная работа