- •Кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма.
- •1.2 Определение величин скоростей и построение плана скоростей.
- •4. Построение диаграмм.
- •2.1. Расчет замещающих масс
- •2.2. Расчет сил инерции и построение годографа сил инерции без противовеса.
- •2.3 Расчет сил инерции с противовесом.
- •2.4 Расчет противовеса.
- •3.Выравнивание угловой скорости вала компрессора с помощью маховика.
- •3.1 Расчет и построение графиков приведенного к кривошипу момента инерции машины.
- •3.2. Определение избыточной работы сил полезного сопротивления
- •3.2 Графическое интегрирование, график избыточной работы.
- •3.4 Построение диаграммы энергомасс и определение момента инерции маховика.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автомобильно-дорожный
Кафедра Транспортно-технологических машин и оборудования
Дисциплина: Теория механизмов и машин
Курсовой проект по теории
и механизмов и машин
«Кинематическое и динамическое исследование машины с кривошипно-ползунным механизмом»
(Компрессор 2-цилиндровый простого действия)
Выполнилa студентка группы ОП-2 Д. Л. Степанова _______________
Проект защищен с оценкой: _______________________________
Доцент кафедры ТТМ Л. П. Байдаркова _________________________
СПб 2011
Содержание
Содержание…………………………………………………………………………………..2
1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА……………………………………………………………………………………..3
1.1 Определение геометрических параметров звеньев для построения кинематической схемы………………………………………………………………………….4
1.2 Определение величин скоростей и построение планов скоростей…….................6
1.3 Определение величин ускорений и построение планов ускорений……………….8
1.4 Проверка расчетов…………………………………………………………………………11
1.5 Построение диаграмм:……………………………….11
2. УРАВНОВЕШИВАНИЕ СИЛ ИНЕРЦИИ И РАСЧЕТ ПРОТИВОВЕСА…............12
2.1 Расчет замещающих масс………………………………………………………………..13
2.2 Расчет сил инерции и построение годографа сил инерции без противовеса……………………………………………………………………………………..13
2.3 Расчет сил с противовесом………………………………………………………...........13
2.4 Расчет противовеса……………………………………………………….......................14
3. ВЫРАВНИВАНИЕ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВАЛА КОМПРЕССОРА С ПОМОЩЬЮ МАХОВИКА………………………………………………………......................15
3.1 Расчет и построение графиков приведенного к пальцу кривошипа момента инерции компрессора и энергии вращения приведенных масс.……………………….15
3.2 Определение избыточной работы сил полезного сопротивления ………………..16
3.3 Графическое интегрирование, график избыточной работы……………………..…17
3.4 Построение диаграммы энергомасс и определение момента инерции маховика………………………………………………………………………..........................18
Кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма.
1.1 Определение перемещений и построение плана положений механизма
1) Масштабный коэффициент для схемы механизма
Ks=, Ks=, где - длина кривошипа на чертеже, принимаем, тогда;.
2) ,.
3) .На чертеже строим 8 основных положений кривошипа механизма с интервалом , нумеруем положения точкиА, начиная с , против часовой стрелки через. Известно, что экстремальные значения скорости точки В достигается при углахи ,определяем их из условия, что ,- дано, тогда , а.В этих точках Ub=max, а ускорение Wb=0. Две точки дополнительного положения механизма.
Откладываем на оси Х точки 0..8, соответствующие началу хода поршня, для этого необходимо, длину кривошипа r на чертеже и шатуна l наложить на ось Х r+l. от точки 0 откладываем заданный максимальный ход поршня S4 = 100мм на чертеже.
Откладываем от точек 1, 1’, 2, 3, 4, 5, 6, 6’, 7 длину шатуна в масштабе чертежа. Откладываем от данных точек до пересечения с осью Х и наносим на ось Х точки1, 7; 1’, 6’; 2, 6; 3, 5; 4.
Строим на чертеже длины хода поршня от начальной точки 0..8 .Находим действительный ход поршня в метрах .Полученные значения заносим в таблицу 1:
Табл. 1 |
|
|
Позиция |
Sb, м | |
0 |
0,00 |
0,00 |
1 |
17,50 |
0,07 |
1' |
44,75 |
0,179 |
2 |
55,0 |
0,22 |
3 |
87,50 |
0,35 |
4 |
100,00 |
0,42 |
5 |
87,50 |
0,35 |
6 |
55,0 |
0,22 |
6' |
44,75 |
0,179 |
7 |
17,50 |
0,07 |
8 |
0,00 |
0,00 |
1.2 Определение величин скоростей и построение плана скоростей.
Абсолютная скорость точки А:
, м/с , где- угловая скорость кривошипа;r – радиус кривошипа.
, n1 = 450 об/мин – дано, =47,1 рад/сек,Ua=9,42 м/сек = const.
Находим масштабный коэффициент плана скоростей .- длина вектора скорости на чертеже, принимаем=60мм..
Построение плана скоростей. Пример для точки 1.
1) Из полюса -скоростей проводим линию действия вектора скорости точки В.
2) От полюса откладываем в масштабе чертежа.
3) Откладываем из точки а вектор на чертеже - это вектор относительного вращательного движения точки В вокруг точки А, при не связанном шатуне. Искомая точка b даст длину отрезка скорости .
Таким образом 48мм.
4) Угловая скорость шатуна :
,,,,.
Аналогично строим планы скоростей для остальных позиций кривошипа, находим значения угловой скорости шатуна и полученные значения заносим в таблицу 2.
Табл. 2 |
Ku= |
0,157 |
Ua=9,42m/s |
Ua=60mm |
w1=47,1 rad/s |
Позиция |
Uba , мм |
Uba, м/с |
w2, рад/с |
Ub, мм |
Ub, м/с |
0 |
60,00 |
9,42 |
9,42 |
0,00 |
0,00 |
1 |
43 |
6,7 |
6,7 |
48 |
7,536 |
1' |
10 |
1,57 |
1,57 |
61,2 |
9,6 |
2 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
60,00 |
9,42 |
3 |
43 |
6,7 |
6,7 |
36 |
5,6 |
4 |
60,00 |
9,42 |
9,42 |
0,00 |
0,00 |
5 |
43 |
6,7 |
6,7 |
36 |
5,6 |
6 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
60,00 |
9,42 |
6' |
10 |
1,57 |
1,57 |
61,2 |
9,6 |
7 |
43 |
6,7 |
6,7 |
48 |
7,536 |
8 |
60,00 |
9,42 |
9,42 |
0,00 |
0,00 |
3. Планы ускорений, определение величин ускорений. Ускорение точки А.
.
,443,7 м/с2 , т. к. , тои.Тогда полное ускорение точки А: .
Масштабный коэффициент планов ускорений:
,,7,395(м/с2)/.
Нормальная составляющая ускорения точки В относительно точки А равно
, где берем из плана скоростей. АВ – длина шатуна,→Вычисляем значения и переводим его в отрезки вектора,при 7,395(м/с2)/ , определяем для всех положений механизма по формуле, полученные значения заносим в таблицу 3.
Табл. 3 |
Kw= |
19,72 |
|
Позиция |
w2 |
Wba, м/с2 |
Wba, мм |
0 |
9,42 |
91,01 |
12,3 |
1 |
6,7 |
44,89 |
6 |
1' |
1,57 |
2,46 |
3,3 |
2 |
0,00 |
0 |
0 |
3 |
6,7 |
44,89 |
6 |
4 |
9,42 |
91,01 |
12,3 |
5 |
6,7 |
44,89 |
6 |
6 |
0,00 |
0 |
0 |
6' |
1,57 |
2,46 |
3,3 |
7 |
6,7 |
44,89 |
6 |
8 |
9,42 |
91,01 |
12,3 |
Ускорение точки В, .Поскольку траектория точки В прямолинейна, то по этой прямой направлены ускорения точки В.
Порядок построения планов ускорений.
Из полюса проводим горизонталь, т.е. линию действия ускорении точки В. В масштабе откладываем =60 мм. Из точки а проводим в масштабе вектор ускорения параллельныйАВ. Из конца вектора провести-рдо пересечения с линией действия вектора Wb, строим замыкающий вектор .
Находим угловое ускорение звена 2 из выражения следовательно. Полученные расчетно-графическим методом значенияWb можно проверить по формуле , м/с2.
Полученные результаты расчетов заносим в таблицу 4.
Табл. 4 |
Kw= |
7,395 |
Позиция |
Wb, мм |
Wb, м/с2 |
0 |
72 |
532,44 |
1 |
41 |
303,2 |
1' |
4 |
29,58 |
2 |
9 |
66,5 |
3 |
41 |
303,2 |
4 |
48 |
354,9 |
5 |
41 |
303,2 |
6 |
9 |
66,5 |
6' |
4 |
29,58 |
7 |
41 |
303,2 |
8 |
72 |
532,44 |