Курсовая работа: Анализ нагруженности плоского рычажного механизма

⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

1.1.3 Определение степени подвижности
1.2 Кинематический анализ механизма
1.2.1 Определение скоростей точек и звеньев механизма
1.2.2 Определение ускорений точек и звеньев механизма
2.3 Подбор сечений элементов механизма
Важнейшими качествами любого механизма являются прочность, надежность и долговечность. Для определения конструктивных размеров и расчета элементов кинематических пар на прочность необходимо вычислить силы, действующие на каждое звено и структурную группу.
Целью динамического анализа является:
а) определение сил и моментов, действующих на звенья механизма, кинематические пары и неподвижные опоры, и выявление способов уменьшения динамических нагрузок, возникающих во время действия механизма;
б) изучение режимов движения механизмов под действием заданных сил и выявления способов, обеспечивающих заданные режимы движения.
Целью расчета звеньев механизма на прочность является оценка прочности элементов механизма с дальнейшим подбором оптимальных размеров сечений звеньев и предложением материала для их изготовления.
Рисунок1.1- Кинематическая схема механизма
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. Её строят в заданном масштабе, придерживаясь заданных размеров и звеньев. На кинематической схеме должны быть сведения про всё необходимое для изучения движения. Кинематическая схема механизма приведена в заданном положении на рисунке 1.1.
Определить характер движения звеньев механизма можно с помощью плана положений. Построения плана начинается с черчения неподвижных опор О1 и О2. Дальше строится траектория движения ведущего звена (окружность) и на ней отмечаются двенадцать положений звена О1A через каждые 30˚, начиная с того положения, которое соответствует самому нижнему положению ползуна.
1.1.2 ПЕРЕЧЕСЛЕНИЕ 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
3-4 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная
4-5 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная
4-1 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная
5-6 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная
6-1 - кинематическая пара 5-го класса, поступательная
1.1.3ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ПОДВИЖНОСТИ МЕХАНИЗМА

Разбиваем механизм на группы Ассура. Это показано на рисунке 1.2. Степень подвижности механизма определяем по уравнению Чебышева:
n - количество подвижных звеньев механизма
р 4
, р 5
- количество кинематических пар 4-го и 5-го класса.
Для данного механизма количество подвижных звеньев n= 5, кинематических пар 5-го класса р 5
= 7; кинематические пары 4-го класса отсутствуют.
Так как степень подвижности механизма равна 1, то для работы данного механизма необходимо одно ведущее звено.
Рисунок 1.2- Структурные группы механизма.
1.2 КИНИМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

Определение скоростей начинаем с ведущего звена, для которого известна ω и L АО1
.
Где, ω АО1
–угловая скорость звена АВ, c -1
;
где, n АО1
– частота вращения звена АО1, об/мин.
В произвольной точке плоскости чертежа выбираем полюс плана скоростей. Из полюса в направлении вращения звена АО1 проводим вектор произвольной длины, соответствующий скорости точки A. Определяем масштаб плана скоростей по формуле
μ v
=V A
/P v
a,((м/с)/мм); (1.2.3),
По принадлежности точки В звену АВ составляем векторное уравнение:
По принадлежности точки В к опоре О2 составляем векторное уравнение:
В уравнении (1.2.9) V А
– полностью определено, а о втором слагаемом известно лишь то, что линия действия этого вектора перпендикулярна AВ.
В уравнении (1.2.10) V O
2
равно нулю, а о втором слагаемом известно лишь то, что линия действия этого вектора перпендикулярна ВО2 . Точкой пересечения этих двух линий будет точка В.
Для нахождения скорости точки S2 на плане, воспользуемся соотношением; т.к. точка S2 лежит на звене AB, содержащим точку S2, то справедливо соотношение:
где l AB
– длина плеча AB по условию;
l AS
2
– длина плеча AS2 по условию;
ab, as2 – длина соответствующих отрезков на плане.
Звено ВО2 выполняет вращятельное движение вокруг точки О2. Точка Е пренодлежит этому звену и лежит на середине зтого звена .Скорость точки Е можна найти так:
Для нахождения скорости точки S3 на плане, воспользуемся соотношением; т.к. точка S3 лежит на звене BО2, содержащим точку S3, то справедливо соотношение:
где l О2
B
– длина плеча О2B по условию;
l О2
S
2
– длина плеча О2S2 по условию;
Факт принадлежности точки D звену ED дает векторное уравнение:
В уравнении (1.2.9) V E
– полностью определено, а о втором слагаемом известно лишь то, что линия действия этого вектора перпендикулярна DE.
Факт принадлежности точки D ползуну О3 дает векторное уравнение:
В уравнении (1.2.10) V O
3
равно нулю, а о втором слагаемом известно лишь то, что линия действия этого вектора перпендикулярна ED . Точкой пересечения этих двух линий будет точка D.
Далее находим скорости всех звеньев:
Определяем угловые скорости звеньев механизма.
При помощи плана скоростей можно определить угловые скорости звеньев механизма.
где V AB
скорость движения точки B относительно точки A:
Скорости всех звеньев сводим в таблицу.
Таблица 1.2.1. –Скорости всех звеньев механизма
Угловые скорости звеньев сведем в таблицу.
При построении ускорений точек и звеньев механизма тоже используем метод планов.
Построение начинаем с ведущего звена, для которого ω = const. В связи с этим
вектор ускорения т.A направлен вдоль звена AO1 от точки A к центру вращения.
На поле чертежа произвольно выбираем полюс. От полюса вдоль звена AO1 проводим вектор скорости т.A произвольной длины. Вычисляем масштабный коэффициент
Ускорение точки C находим из условия принадлежности этой точки двум звеньям AC и стойке, используя теорему о разложении ускорений.
По принадлежности С к звену AС записываем:
В уравнении (1.2.25) известно полностью, направлено от точки C к точке A вдоль движения поршня и равно:
Далее определяем длину этого отрезка на плане:
По принадлежности точки C к звену DCсоставляем векторное уравнение:
Далее определяем длину этого отрезка на плане:
Далее определяем длину этого отрезка на плане:
Для нахождения ускорения точки E на плане, воспользуемся соотношением. Т.к. точка Eлежит на звене AC,то справедливо соотношение:
где l A
E
– длина плеча AE по условию;
ae, ac – длина соответствующих отрезков на плане.
Теперь находим ускорения центров масс звеньев
Полученные данные сведем в таблицу.
Таблица 1.2.3 – Ускорения точек и центров масс звеньев
Определение угловых ускорений звеньев механизма.
Угловые ускорения звеньев сведем в таблицу
Таблица 1.2.4. – Угловые ускорения звеньев.
1.3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

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 F i
и к главному моменту сил M i
.
Знак “-” означает, что вектор силы инерции направлен в сторону противоположную ускорению центра масс.
Массы звеньев рассчитываются с помощью формулы:
Также существует главный момент инерции звена, который приложен к центру масс звена и направлен в противоположную угловому ускорению звена сторону
1.3.1 РАСЧЕТ СИЛ И ГЛАВНЫХ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ЗВЕНЬЕВ МЕХАНИЗМА

Силы и главные моменты инерции приведены в таблице
Таблица 1.3.1. Рассчитанные значения сил и моментов инерции звеньев механизма
Силовой анализ механизма начинаем с группы Ассура 3-5, наиболее удалённой от ведущего звена. Связи в шарнирах заменяются реакциями и .
В шарнире F реакция неизвестна по модулю и направлена по горизонтали. Обозначим в точке силу инерции. Обозначим также вес звена FE и вес ползуна Р.
Сумма моментов относительно точки F равна нулю:
где , — плечи соответствующих силы и веса
С учётом этого уравнения строим замкнутый силовой многоугольник. На чертеже выбираем полюс . От него проводим вектор произвольной длины по направлению силы .Вычисляем масштабный коэффициент:
Далее к вектору достраиваем другие составляющие уравнения (1.3.6), рассчитывая длину векторов при помощи масштабного коэффициента.
Определяют реакции в кинематической паре 2-4. Реакции в шарнирах A и D нужно разложить на составляющие по направлению осей и , и перпендикулярные им: и . Тангенциальные составляющие можно найти, если записать уравнение суммы моментов каждого звена относительно точки С.
Условия равновесия звеньев 2 и 3 соответственно:
Рассмотрим уравнение равновесия группы в целом. Запишем векторное уравнение равновесия этой группы:
В этом уравнении все составляющие, кроме , известны по модулю и по направлению. Нужно построить замкнутый силовой многоугольник, откладывая последовательно векторы сил.
Рассмотрим уравнение равновесия группы в целом. Запишем векторное уравнение равновесия этой группы:
В этом уравнении все составляющие, кроме , известны по модулю и по направлению. Нужно построить замкнутый силовой многоугольник, откладывая последовательно векторы сил.
Теперь определим уравновешивающую силу и уравновешивающий момент, действующий на кривошип AB.
На кривошип AB действует шатун силой . Считается, что сила приложена перпендикулярно звену AB. В этом случае уравнение моментов всех сил, приложенных к кривошипу относительно точки B, имеет вид:
Найденные при силовом анализе механизма величины представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4. Силовой анализ механизма
2. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА НА ПРОЧНОСТЬ

В результате динамического анализа плоского рычажного механизма были определены внешние силы, действующие на каждое звено и кинематическую пару. Этими внешними усилиями являются силы инерции F i
, моменты инерции Mи реакции в кинематических парах R. Под действием внешних сил звенья плоского механизма испытывают деформации. В данном механизме преобладают совместные деформации изгиба и растяжения.
Анализ нагруженной группы Асура 3-5 показывает, что звено 3 во время работы механизма испытывает совместное действие изгиба и растяжения. Для оценки прочности механизма необходимо при помощи метода сечений определить величину внутренних усилий, действующих в сечениях. Значения всех сил сведем в таблицу.
2.1 Построение эпюр
E n

,

N z

,

H
*
M


Нагруженность звена позволяет выделить два участка: ES 3
и S 3
F. Использование метода сечений для нормальной силы N Z
дает следующие уравнения:
Для поперечной силы Q Y
на соответствующих участках записываются такие уравнения:
Согласно с полученными значениями строим эпюру Q Y
.
Аналитические уравнения записываем также для изгибающего момента на участках I и II:
Эпюру М Х
строим по полученным значениям моментов.
Из эпюр М Х
и N Z
видно, что опасное сечение звена проходит через точку S 3
.
2.2.1 Подбор прямоугольного сечения

Пусть для прямоугольного сечения h=2b. Тогда:
где – U и V вычисляются по формулам:
Для круглого сечения используется отношение:
Подстановки и преобразования дают также кубическое уравнение:
где – U 1
и V 1
вычисляются по формулам:
2.2.3 Подбор сечения в виде двутавра

Для сечения в виде двутавра параметры находим подбором, подставляя в выражение (2.16) значение W X
=0,0017см 3
. Принимая [σ] = 140 МПа, выбираем двутавр с параметрами Н = 10 мм, В = 7 мм, S = 0,45 мм, ГОСТ 13621-79, изготовленный из конструкционной стали марки (ГОСТ 8239-56).
Графическая часть II раздела курсовой работы представлена на листе формата А2.
В ходе выполнения курсовой работы были изучены методы анализа и расчёта плоских рычажных механизмов. Структурный анализ механизма показал, что данный плоский рычажный механизм является механизмом второго класса т. е. для его работы необходимо только одно ведущее звено. В результате динамического анализа были определены силы, реакции, моменты, скорости и ускорения, действующие на каждое из звеньев механизма.
Результатом расчета прочностных характеристик плоского рычажного механизма явился подбор параметров опасного сечения. Параметры прямоугольного сечения – b=2,5 мм и h= 5 мм, для круглого – D=5 мм, кроме того подобран профиль Ст3 430001×НД . Наиболее рациональным является прямоугольная форма сечения.
1 Степин П. А. Сопротивление материалов. Изд. 5-е, перераб. и доп. Учебник для студентов машиностроительных вузов. М., «Высшая школа», 2003.
2 Методические указания к курсовой работе по курсу «Теоретическая механика» для студентов специальностей 7.091807 и 7.091002 / Автор Евстратов Н. Д. – Харьков: ХТУРЭ, 1999. – 40 с.
3. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 2002.-640с.
4 Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Высш. Шк. 1999.-416с.
6 Анурьев В.И. Справочник конструктора-приборостроителя. – М.: «Приборостроение» 1997 688 с.

Название: Анализ нагруженности плоского рычажного механизма
Раздел: Рефераты по физике
Тип: курсовая работа
Добавлен 15:28:10 26 августа 2010 Похожие работы
Просмотров: 273
Комментариев: 16
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Анализ нагруженности плоского рычажного механизма
Реферат: Структура теоретичних знань
Занятие с начальниками служб вооружения
Реферат На Тему Развитие Речи Детей
Доклад: Митчелл Маргарет
Реферат по теме Роль идентификации в управлении техническими и технологическими объектами
Контрольные Работы По Геометрии 11 Класс Иченская
Реферат по теме Формы деловой речи, формирующих культуру речи государственного служащего
Курсовая работа по теме Проектирование вагонного депо
Реферат: Plato The Soul And The Theory Of
Дипломная Работа На Тему Организация Сети Передачи Голоса По Ip Протоколу На Базе Распределенной Локальной Вычислительной Сети Агу
Реферат: Снабжение производства
Реферат: АРМ бухгалтера Учет основных средств
Коррекция Девиантного Поведения Подростков Курсовая
Дипломная работа по теме Специфика внутрисемейных ценностей в молодых семьях
Дневник Прохождения Практики В Районном Суде
Реферат по теме Заповідна мережа Рівненщини
Реферат по теме Участие прокурора при рассмотрении судами гражданских дел
Контрольная работа: Человек как субъект, индивидуальность, личность
Сочинение По Картине 7 Класс Ладыженская
Сочинение Описание Кабинета Василия Львовича Пушкина
Статья: Преодоление "великой разрухи" русского государства ополчение 1611 и 1612 годов
Статья: Влияние экзогенных трех- и шестиуглеродных углеводов на биосинтез аскорби-новой кислоты в проростках ячменя
Реферат: Гражданский кодекс Российской Федерации