- •Оглавление
- •1. Техническое задание 2
- •2. Определение закона движения механизмов кислородного двухцилиндрового компрессора 7
- •3. Силовой расчет механизма 18
- •4. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора 24
- •5. Проектирование кулачкового механизма 33
- •1. Техническое задание
- •1.1 Назначение, функциональная схема, принцип работы
- •1.2 Исходные данные
- •2. Определение закона движения механизмов кислородного двухцилиндрового компрессора
- •2.1. Определение размеров звеньев основного механизма
- •2.2. Определение значений передаточных функций и передаточных отношений основного механизма
- •2.3. Построение индикаторной диаграммы p и графиков сил f, действующих на поршни
- •2.4. Определение суммарного приведенного момента
- •2.5. Определение суммарного приведенного момента инерции звеньев II группы
- •2.6. Построение графика суммарной работы
- •2.7. Построение графиков кинетической энергии
- •2.8. Построение графика угловой скорости звена приведения
- •3.3. Определение главных векторов и главных моментов сил инерции
- •3.4. Кинетостатический силовой расчет механизма
- •3.4.1 Силовой расчет группы звеньев 4-5
- •3.4.2 Силовой расчет группы звеньев 2-3
- •3.4.3 Силовой расчет начального звена 1
- •4. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора
- •4.1 Проектирование зубчатой передачи.
- •4.1.1 Выбор коэффициентов смещения.
- •4.1.2 Геометрические параметры
- •4.1.3 Построение станочного зацепления
- •4.1.4 Построение проектируемой зубчатой передачи
- •4.2. Проектирование планетарного редуктора
- •4.2.1. Исходные данные
- •4.2.2 Подбор чисел зубьев
- •4.2.3 Графическая проверка.
- •5. Проектирование кулачкового механизма
- •5.1 Исходные данные для проектирования
- •5.2 Построение кинематических диаграмм методом графического интегрирования.
- •5.3 Определение основных размеров кулачкового механизма.
- •5.4 Построение центрового и конструктивного профилей кулачка.
- •5.5 Построение графика угла давления.
- •Заключение
- •Список литературы
2.4. Определение суммарного приведенного момента
Находим значение суммарного приведенного момента по формуле:
, где
- приведенный момент движущих сил;
- приведенный момент сил сопротивления.
Приведенный момент сил сопротивления, заменяющий силу сопротивления , определяем в каждом положении механизма по формуле:
Приведенными моментами сил сопротивления от звеньев 1, 2, 3 и 5 пренебрегаем, так как значения величин , , и очень малы по сравнению с силами сопротивления.
Приведенный момент движущих сил равен
- угловая координата коленчатого вала.
Расчет приведенных моментов ведется в программе «MathCAD» (см. Приложение 1).
2.5. Определение суммарного приведенного момента инерции звеньев II группы
Сумма приведенных моментов инерции звеньев, совершающих плоское, возвратно-поступательное и возвратно-вращательное движения, является величиной переменной и обозначается – сумма приведенных моментов инерции II группы звеньев, связанных со звеном приведения переменными передаточными функциями скорости и передаточными отношениями. Во вторую группу звеньев входят коромысло 8, 9, 10 и ползун 11. Расчет значений приведенных моментов инерций в зависимости от угла поворота ведем с помощью программы MathCad (см. Приложение 1). Результаты заносим в таблицу 2.4.
Примечание: приведенный момент инерции звена 1 не учитываем (его момент инерции мал)
Таблица
2.4
2.6. Построение графика суммарной работы
Суммарная работа всех сил равна работе :
График строим в программе MathCad.
2.7. Построение графиков кинетической энергии
Решение задачи для компрессора, работающего в установившемся режиме, осуществим методом Мерцалова. Кинетическая энергия и работа связана следующим соотношением:
;
Таким образом, принимая во внимание, что отсчет графиков кинетической энергии и суммарной работы не совпадают (и отличаются на величину ), имеем примерный график кинетической энергии.
, где
- кинетическая энергия I группы звеньев;
- кинетическая энергия II группы звеньев.
График приближенно получаем из графика , пересчитывая следующим образом:
, где
Из соотношения находим график , вычитая необходимые графики, сведенные в один масштаб. Затем находим:
2.8. Построение графика угловой скорости звена приведения
Из теоремы об изменении кинетической энергии:
, где
- кинетическая энергия системы при угле звена приведения;
- кинетическая энергия системы в начальный момент, времени при угле ;
- работа, совершаемая над системой.
Подставляя выражения для и в уравнение теоремы об изменении кинетической энергии, и разрешая его относительно , получаем
График угловой скорости звена приведения строим с помощью программы MathCad (см. Приложение 1).
Определим дополнительную маховую массу по формуле:
Получим Jmax=64.78 Н*м
3. Силовой расчет механизма
Силовой расчет механизма заключается в определении тех
сил, которые действуют на отдельные звенья механизмов при их движении. Для этого применяют метод кинетостатики, то есть останавливают механизм, прикладывая к нему силы инерции. Сущность этого метода сводится к применению при решении задач динамики уравнений равновесия в форме Даламбера.
3.1 Исходные данные для силового расчета механизма
Угловая координата кривошипа для силового расчёта = 300°
В заданном положении механизма угловая скорость равна:
Угловое ускорение:
Значение ε1 посчитаем с помощью программы MathCad (см. Приложение 1)
3.2. Построение планов скоростей и ускорений
Линейную скорость точки A звена 7 находим по формуле для вращательного движения
Определим масштаб плана скоростей:
Для звена 2 записываем:
из графического решения этого уравнения устанавливаем значения скорости
Скорость точки D равна скорости точки B:
Для определения скорости точки F звена 5 составим векторное уравнение сложного движения:
из графического решения этого уравнения находим значения скорости:
Пропорционально разобьем отрезок ab для нахождения на плане точки s2 и соответствующей ей скорости:
Ускорение точки А звена 1 определяем по формуле вращательного движения
где - нормальная составляющая ускорения,
где - тангенциальная составляющая,
Определим масштаб плана ускорений:
Ускорение точки В звена 2 определяется совместным решением векторного уравнения сложного движения точки В относительно точки А:
Часть ускорений найдем аналитически:
Остальные ускорения определим согласно построенному плану ускорений:
По величине тангенциальной составляющей находим угловое ускорение звеньев 2 и 3:
Ускорение точки F звена 4 определяется из решения векторного уравнения сложного движения точки F относительно точки D:
Найдем аналитические зависимости:
Из плана ускорений: