Построение схемы механизма.

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЗАДАНИЕ………………………………………………………………………..3

1. СИНТЕЗ, СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ И КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА…………………………..4

1.1. Проектирование кривошипно-шатунного механизма………………….4

1.2. Структурный анализ механизма…………………………………………4

1.3. Построение схемы механизма…………………………………………...5

1.4. Построение планов скоростей…………………………………………...5

1.5. Построение планов ускорений…………………………………………...7

1.6. Годограф скорости центра масс S₂ звена 2……………………………...8

2. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА…………………….9

2.1. Определение силы давления газов на поршень…………………………9

2.2. Определение сил, действующих на звенья……………………………....9

2.3. Силовой расчет структурной группы II₂ (звенья 2 и 3)…………………9

2.4. Силовой расчет ведущего звена………………………………………….11

3. РАСЧЕТ МАХОВИКА ПО МЕТОДУ МЕРЦАЛОВА……………………12

3.1. Построение графиков приведенных моментов, работ и приращения кинетической энергии…………………………………………………………..12

3.2. Построение графика кинетической энергии. Определение момента инерции маховика……………………………………………………………….13

3.3. Определение размеров и массы маховика………………………………14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:………………………………………………………15

 

ЗАДАНИЕ

Задачей данного курсового проекта является проведение структурного, кинематического и силового исследования рычажного механизма двухтактного двигателя внутреннего сгорания, а также проектирования маховика.

Данные для проекта:

 

Длина кривошипа	loA	м	0,05
Отношение длины кривошипа к шатуну	λ=loA/lAB		3,5
Угловая скорость кривошипа	ω1	c-1
Масса кривошипа ОА	m1	кг	3,0
Масса шатуна АВ	m2	кг	3,0
Масса поршня В	m3	кг	2,5
Моменты инерции звеньев относительно осей, проходящий через из центра масс	IO1 IS2	кгм2	0,11 0,022
Диаметр поршня	D	м	0,07
Максимальное давление газов	Pmax	МПа
Коэффициент неравномерности хода	δ		0,03

 

Планы ускорений строим для положений №2, 6, 10 механизма

Силовой расчет провести для положения № 2 механизма.

СИНТЕЗ, СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ И КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

Проектирование кривошипно-шатунного механизма.

Определяем длину шатуна АВ

L_ОA = 0,05м

l_AB = λ ∙ l_ОA = 3,5 ∙ 0,05 = 0,175(м)

 

Структурный анализ механизма.

Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева

W = 3n - 2p₅ – p₄ = 3 ∙ 3 – 2 ∙ 4 – 0 = 1

где: n = 3 – число подвижных звеньев; 1 – кривошип ОА; 2 – шатун АВ; 3 – поршень В;

P₅ = 4 – число кинематических пар пятого класса: 1 – стойка 0 – кривошип ОА; 2 – кривошип ОА – шатун АВ; 3 – шатун АВ – поршень В, 4 – поршень – стойка 0;

P₄ = 0 – число кинематических пар четвертого класса.

Механизм образуется путем последовательного присоединения к ведущему звену и стойке кинематических цепей с нулевой степенью подвижности (групп Ассура).

Входным (ведущим) звеном является кривошип 1, выходным звеном – поршень 3, совершающий возвратно – поступательное движение.

Проводим разложение механизма на структурные группы: ведущее звено является механизмом 1 класса, звенья 2 – 3 образуют структурную группу II класса, второго порядка, второго вида.

 

W = 3n – 2p₅ – p₄ = 3∙1 – 2∙1 – 0 = 1 0,S₁ 1

 

W = 3n – 2p₅ – p₄ = 3∙2 – 2∙3 – 0 = 0 B

А

Структурный анализ показал, что механизм имеет одну степень свободы и относится ко II классу второго порядка.

Структурное строение механизма можно представить формулой: I II₂.

Построение схемы механизма.

Максимальная длина механизма

L = 2L_OA + L_AB = 2 ∙ 0,05 + 0,175 = 0,275 м

Масштаб длин μ_L = = = 0,000786 м/мм

Длины звеньев на чертеже:

OA = = = 64мм

AB = = = 223мм

Проверка: L = 2 ∙ L_OA + L_AB = 2 ∙ 64 + 223 = 351мм

Строим 12 положений звеньев, для этого разделим траекторию движения, описываемую точкой А кривошипа ОА, на 12 равных частей. За нулевое принимаем положение кривошипа ОА, при котором точка В поршня 3 занимает крайнее верхнее положение, соответствующее началу рабочего хода. Из отмеченных на окружности точек А₀, А₁, А₂, … А₁₁ раствором циркуля равным АВ делаем засечки на линии О- Х движения поршня 3, получаем точки В₀, В₁, В₂, … В₁₁. Соединив полученные точки прямыми линиями, получаем 12 положений механизма.

Положения точки центра тяжести звена 2 находим из условия AS₂ = 0,3AB = 0,3 ∙ 223 = 67мм. Положения точек центра тяжести S₂ звена АВ находим для каждого положения, соединив плавной кривой получим траекторию движения т. S₂.

 

Построение планов скоростей.

Определяем скорость точки А кривошипа ОА (ω₁ = const):

V_A = ω₁ ∙ L_OA = 380 ∙ 0,05 = 19 м/с

Вектор скорости V_A перпендикулярен к кривошипу ОА и направлен в сторону вращения кривошипа.

Определяем масштаб плана скоростей:

μ_V = = = 0,19

Затем для структурной группы II₂ (звенья 2-3) составляем векторное уравнение скоростей:

_B = _A + _BA,

ǁOB OA BA

где V_B - скорость точки В поршня 3, направлена паралельно оси О-Х;

V_BA – скорость точки В относительно точки А, направлена перпендикулярно оси звена АВ.

Построение плана скоростей: из точки р (полюс плана скоростейV_p = 0) проводим вектор pa =100 мм, изображающий скорость V_A. Затем из точки a проводим луч перпендикулярный АВ схемы, а из точки р – луч параллельный О-Х. На пересечении лучей получаем точку b, которую соединяем с полюсом р.

Скорость точки центра тяжести звена 2 находим, используя подобие

(as₂) = 0,3(ab).

Результаты расчетов оформляем в виде таблицы.

 

Таблица 1.1 – Значения скоростей точек механизма

Параметр	Размер- ность	Номер положения
0;12	1;11	2;10	3;9	4;8	5;7
VA=ω1 ∙ loA	м/с
	мм
VBA= µv ∙	м/с		16,5	9,7		9,7	16,5
	мм
VB= µv ∙	м/с					14,8
	мм
VS2= µv ∙	м/с	13,3	15,2	18,2		17,3	14,8	13,3
	с-1	108,6	94,3	55,4		55,4	94,3	108,6

 

Направление угловой скорости ₂ определяем следующим образом: мысленно прикладываем вектор ba в точку B и смотрим в какую сторону происходит вращение звена AB относительно точки A.

Определяем кинетическую энергию звеньев второй групп для всех положений механизма

T_п =

где m₂=3,0 кг; m₃=2,5 кг; =0,022 кгм²

 

Таблица 1.2 – Расчет кинетической энергии звеньев II группы

№ положения	VS2, м/с	m2∙ VS22	ω2 , c-1	Js2∙ ω22	VB, м/с	m3∙ VB2	TII,Дж
0;12	13,3	530,7	108,6	259,5
1;11	15,2	693,1	94,3	194,4	11,0	302,5
2;10	18,2	993,7	55,4	67,5	18,0
3;9						902,5
4;8	17,3	897,9	55,4	67,5	14,8	547,6
5;7	14,8	657,1	94,3	194,4	8,0
	13,3	530,7	108,6	259,5

Построение планов ускорений.

Ускорение точки А кривошипа ОА:

a_A = ω₁²∙ l_OA = 380²∙ 0,05 = 7220 м/с²

Вектор ускорения a_A направлен по звену ОА от точки А к точке О.

Определяем масштаб плана ускорений:

µ_a = = = 72,2

II₂ (звенья 2-3)составляем векторное уравнение ускорений:

ǁOВ ǁOA ǁBA

_B – ускорения точки В поршня 3, направлено параллельно оси О-В;

– нормальное ускорение точки В относительно точки А, направленное вдоль АВ от точки В к точки А;

Положение 10: = 55,4² ∙ 0,175 = 537 м/с²;

- тангенциальное ускорение точки В относительно точки А, направленное перпендикулярно к АВ.

Построение плана ускорений (для 10 положения) из точки (полюс плана ускорений (а_π = 0) проводим вектор πα = 100мм, изображающий ускорение a_A. Затем из точки α проводим луч an длина

( мм) параллельный АВ (от точки В к точке А), затем из точки n – луч перпендикулярный АВ (направление ускорения ). Из полюса π проводим луч параллельный О-Х. На пересечении лучей получаем точку b, которую соединяем с полюсом π. Ускорение точки центра тяжести звена 2 находим, используя подобие (as₂) = 0,3∙ (ab)=0,3∙ 88=26мм.

.

. 3 – Значения ускорений точек механизма

Параметр	Размерность	Значения
= ∙	м/с2
	мм
= ∙	м/с2	6281,4
	мм
= ∙	м/с2
2	мм
= ∙ 2	м/с2
=	С-2

Направление углового ускорения образом: мысленно прикладываем вектор bn в точку В и смотрим в какую сторону происходит вращение звена АВ относительно точки А.

1.6 Годограф скорости центра масс S₂ звена 2.

Соединяем концы векторов ps₂ плавной кривой и получаем годограф скорости точки S₂.