ориМинистерство сельского хозяйства Российской Федерации

Алтайский государственный аграрный университет

Кафедра механики машин и сооружений

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по теории механизмов и машин

Вариант 9.1

Выполнил: ст-т 291 гр.

Попов И.А.

Проверил: Левищев И.В.

Барнаул 2011

Содержание

Задание на курсовой проект 3

Введение 4

1. Структурный анализ механизма 2^х ступенчатого воздушного

компрессора 5

2. Кинематический анализ механизма 2^х ступенчатого воздушного

компрессора 5

3. Проектирование профиля кулачка и зубчатого механизма 11

3.1 Проектирование профиля кулачка 11

3.2 Проектирование зубчатого механизма 13

4. Кинетостатическое исследование плоского механизма 17

1. Силового расчет механизма в 5^ом положении 17

4.2 Силовой расчет механизма в 11^ом положении 21

5. Расчет маховика и исследование движения механизма 24

Список используемой литературы 29

Задание на курсовой проект по ТММ задание № 9.1.

Механизм 2^х ступенчатого воздушного компрессора

Наим.	Ед. изм.
lOA	м	0,10
lAB	м	0,40
lAC	м	0,40
lAS2	м	0,12
lAS4	м	0,12
n1	об/мин	480
m2=m4	кг	8
m3	кг	10
m5	кг	6
I01	кгм2	0,25
d3	м	0,20
d5	м	0,11
	–	0,04
PBmax	МПа	0,4
PCmax	МПа	1.2

S₁ совпадает с точкой О

Давление воздуха в долях максимального P_Bmax, P_Cmax

Относительное перемещение поршня		0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
Поршень В	Движение вверх	1	1	1	0,58	0,40	0,25	0,20	0,13	0,08	0,03	0
	Движение вниз	1	0,33	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Поршень С	Движение вверх	1	1	1	0,75	0,67	0,58	0,52	0,47	0,41	0,35	0,3
	Движение вниз	1	0,52	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3

Зубчатый механизм

Наим.	z1	z2	z'2	z3	z4	z5	z'5	z6	m,мм	h*0	c*	, град
	34	30	22	86	16	30	18	40	6	1	0.25	20

Кулачковый механизм

Наим.	Smax, м	φу,	φд,	φс,	φб,	max,	е,мм	dрол мм
	0,036	150	30	150	30	25	8	12

Механизм с роликовым толкателем,

не центральный

Введение.

Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха с избыточным давлением 0,1–1 МПа. Они служат для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента на промышленных и металлургических предприятиях, в горной промышленности, в двигателестроении, а так же для обеспечения сжатым воздухом тормозных систем на транспорте, пневматических систем управления.

В двухступенчатом компрессоре воздух из первой ступени нагнетается во вторую, из второй в баллон. Объем последующей ступени меньше предыдущей, поэтому происходит сжатие воздуха.

При работе двигателя оба поршня 3 и 5 совершают возвратно-поступательное движение. При движении поршня 3 вниз создается разряжение в первой ступени и открывается всасывающий клапан. Воздух, поступая через всасывающий клапан, заполняет объем первой ступени. При обратном движении поршня всасывающий клапан первой ступени закрывается, а второй – открывается. В этот момент поршень 5 движется вниз и в увеличивающийся объем второй ступени поступает воздух из первой. При последующем движении поршня 5 вверх всасывающий клапан второй ступени закрывается и через открывшийся нагнетательный клапан второй ступени происходит нагнетание воздуха в систему.

1. Структурный анализ механизма 2х ступенчатого воздушного компрессора.

1. Степень подвижности.

,

где

n – число звеньев,

Р₅ – число пар 5 класса,

Р₄ – число пар 4 класса.

2. Разбиваем механизм на группы Ассура и определяем класс, вид и порядок каждой группы.

(0;1) I класс

(2;3) II класс 2 вид 2 порядок

(4;5) II класс 2 вид 2 порядок

механизм второго класса.

3. Структурная формула.

I(0;1)  II(2;3)  II(4;5)

2. Кинематический анализ механизма 2х ступенчатого воздушного компрессора.

   1. Масштаб кинематической схемы.

2. Рассчитываем длины всех звеньев.

, ,

, .

3. Вычерчиваем механизм в 12 положениях.

За первое положение принимаем такое положение механизма, при котором ползун В находится в НМТ, а ползун С движется вверх.

4. Строим план скоростей в масштабе кривошипа.

1. Порядок построения плана скоростей для первого положения.

1. Выбираем произвольный полюс р.

2. Определяем скорость ведущего звена.

, и направляем в сторону .

3. Определяем скорость точки В.

Для этого составим и решим систему двух уравнений:

т.к. т. В движется по направляющей, то ее скорость направлена параллельно ей. Т.о., из полюса проводим линию, параллельную направляющей. Из т. А проводим линию перпендикулярную АВ. На пересечении этих линий получим точку b. (pb) – скорость точки В.

4. Определяем скорость точки С.

Для этого составим и решим систему двух уравнений:

т.к. т. С движется по направляющей, то ее скорость направлена параллельно направляющей. Т.о., из полюса проводим линию, параллельную направляющей. Из т. А проводим линию перпендикулярную АС. На пересечении этих линий получим точку c. (pc) – скорость точки C.

5. Положение точек s₂ и s₄ находим из пропорций:

Соединив полученные точки с полюсом получим скорости центров тяжести звеньев 2 и 4.

Планы скоростей для остальных положений строятся аналогично.

6. Строим план ускорений в масштабе кривошипа.

1. Порядок построения плана ускорений для первого положения.

1. Выбираем произвольный полюс .

2. Определим ускорение точки А.

Вектор ускорения точки А параллелен звену ОА, направлен к центру вращения (от т. А к т. О) и по длине равен звену ().

3. Определим ускорение точки В.

Для этого составим и решим систему уравнений:

Подсчитываем нормальное ускорение: . an₁ откладываем из точки а параллельно звену АВ к центру вращения (т.е. к точке А). Из конца вектора an₁ проведем линию, параллельную касательному ускорению. Т.к. ускорение точки В направлено по направляющей, из полюса  проводим линию, параллельную направляющей. На пересечении этих линий получим искомую точку b. Соединяем ее с полюсом и получаем направление вектора ускорения точки В.

4. Определим ускорение точки С.

Для этого составим и решим систему уравнений:

Подсчитываем нормальное ускорение: . an₂ откладываем из точки а параллельно звену АС к центру вращения (т.е. к точке А). Из конца вектора an₂ проведем линию, параллельную касательному ускорению. Т.к. ускорение точки С направлено по направляющей, из полюса  проводим линию, параллельную направляющей. На пересечении этих линий получим искомую точку с. Соединяем ее с полюсом и получаем направление вектора ускорения точки С.

5. Ускорение точек S₂ и S₄ находим из пропорций.

Соединив полученные точки с полюсом получим ускорения центров тяжести звеньев 2 и 4.

Планы ускорений для остальных положений строятся аналогично.

Таблица 2.1.

Нормальные ускорения

	ед. изм.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
an1	мм	12.5	9.5	3.3	0	3.3	9.5	12.5	9.5	3.3	0	3.3	9.5
an2	мм	0	3.3	9.5	12.5	9.5	3.3	0	3.3	9.5	12.5	9.5	3.3

Таблица 2.2.

Скорости и ускорения для ползунов В и С, точек S₂ и S₄.

Параметр		ед. изм.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
т. В	VB	м/с	0	1,96	3,79	5,025	4,91	3,06	0	3,06	4,91	5,025	3,79	1,96
	аB	м/с2	189,38	186,24	157,66	65,15	94,84	249,17	315,63	251,09	94,84	65,15	157,66	186,24
т. С	VC	м/с	5,025	4,91	3,06	0	3,06	4,91	5,025	3,79	1,96	0	1,96	3,79
	аC	м/с2	65,15	94,84	251,14	315,63	251,14	94,84	65,15	157,66	186,24	189,38	186,24	157,66
S2	VS2	м/с	3,52	3,85	4,54	5,025	4,85	4,06	3,52	4,06	4,85	5,025	4,54	3,85
	aS2	м/с2	233,56	226,99	204,63	177,81	192,66	244,93	271,44	244,93	192,66	177,81	204,63	226,99
S4	Vs4	м/с	5,025	4,85	4,06	3,52	4,06	4,85	5,025	4,54	3,85	3,52	3,85	4,54
	as4	м/с2	177,81	192,66	244,93	271,44	244,66	192,66	177,81	204,63	226,99	233,56	226,99	204,63

8. Строим графики изменения угловой скорости и углового ускорения звена АВ.

Для первого положения:

Аналогично вычисляем значения угловых скоростей и угловых ускорений для остальных положений.

Таблица 2.3.

Значения угловых скоростей и ускорений для звеньев АВ и АС

Параметры		ед. изм.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
АВ	2	с-1	12,56	10,96	6,43	0	6,43	10,96	12,56	10,96	6,43	0	6,43	10,96
	2	с-2	0	303	550,7	651,96	550,7	303	0	303	550,7	651,96	550,7	303
АС	4	с-1	0	6,43	10,96	12,56	10,96	6,43	0	6,43	10,96	12,56	10,96	6,43
	4	с-2	651,96	550,7	303	0	303	550,7	651,96	550,7	303	0	303	550,7

Для построения графика угловой скорости откладываем на оси ординат величину вектора относительной скорости звена АВ (ab), принимая масштаб угловой скорости . Для построения графика углового ускорения откладываем на оси ординат величину вектора нормального ускорения звена АВ (n₁b), принимая масштаб углового ускорения . Знак «+» или «–» выбирается в зависимости от направления угловой скорости и углового ускорения звена АВ.

9. Строим годографы скорости и ускорения точки S₂.

Для построения годографа скорости (ускорения) точки выбираем произвольно полюс, в эту точку параллельно переносим векторы скоростей (ускорений) точки с планов скоростей (ускорений). Последовательно соединяем концы векторов плавной кривой.

Масштабы годографов принимаем равными масштабам планов скоростей и ускорений.

10. Строим график перемещений ползуна В.

Принимаем положение ползуна в первом положении за начало отсчета. На оси ординат откладываем расстояние от начала отсчета до текущего положения ползуна.

11. Построение графика скоростей ползуна В.

Скорости ползуна В определяем методом графического дифференцирования.

1. На всех участках графика перемещений заменяем дуги хордами.

2. Строим координатные оси (V,).

3. По оси абсцисс откладываем произвольный отрезок Н=20 мм.

4. Из конца этого отрезка Р проводим лучи до пересечения с осью ординат.

5. Точки диаграммы скорости будут лежать на пересечении прямых, проходящих через точки пересечения лучей с осью ординат и параллельных оси абсцисс с соответствующими прямыми, параллельными оси ординат, проведенных через середины участков 1–2, 2–3, …, 12–1.

Масштаб скорости:

12. Построение графика ускорений ползуна В.

Ускорение точки В вычисляется по формуле:

,

где а_В – ускорение ползуна В,

b –ускорение ползуна В на плане ускорений,

_а – масштаб ускорений.

Для построения графика ускорений ползуна В откладываем на оси ординат длину вектора b для каждого положения. Принимаем .