- •Курсовой проект (пояснительная записка)
- •Содержание
- •1 Описание работы машины и исходные данные для проектирования
- •2 Исследование динамики машинного агрегата
- •3 Динамический синтез и анализ машинного агрегата по заданному коэффициенту неравномерности движения δ
- •3.1 Задачи динамического синтеза и анализа машинного агрегата
- •3.2 Структурный анализ рычажного механизма
- •3.3 Определение размеров звеньев рычажного механизма
- •3.4 Определение кинематических характеристик рычажного механизма
- •3.4.1 Графический метод решения
- •3.4.1.1 Построение плана положений механизма
- •3.4.1.2 Построение плана аналогов скоростей и определение первых передаточных функций механизма
- •3.4.2 Аналитический метод решения
- •3.4 2.1 Составление схемы алгоритма расчета кинематических характеристик механизма
- •3.4.2.2 Расчет кинематических характеристик рычажного механизма
- •3.5 Выбор динамической модели и её обоснование
- •3.6 Построение индикаторной диаграммы и расчет движущей силы для всех положений механизма
- •3.7 Расчет приведенного момента движущих сил в двух контрольных положениях
- •3.8 Построение графика приведенных моментов движущих сил и сил сопротивления
- •3.9 Определение работы движущих сил
- •3.10 Построение графика изменения работы движущих сил и сил сопротивления
- •3.11 Расчет переменной составляющей приведенного момента инерции
- •3.12 Построение графика переменной составляющей приведенного момента инерции
- •3.15 Определение момента инерции маховика и его параметров
- •3.16 Составление схемы алгоритма по определению закона движения звена приведения ω1(t)
- •3.17 Построение графика изменения угловой скорости звена приведения
- •3.18 Составление схемы алгоритма по определению закона движения звена приведения ε1(t)
- •3.19 Построение графика изменения углового ускорения звена приведения
- •3.20 Построение графика кинематических характеристик рычажного механизма
- •3.21 Построение графика изменения кинетической энергии машины
- •3.22 Анализ и выводы по разделу
- •Динамический анализ рычажного механизма
- •4.1 Задачи динамического анализа и методы их решения
- •4.2 Кинематический анализ рычажного механизма в контрольном положении №3
- •4.2.1 Построение плана положения механизма
- •4.2.2 Построение плана скоростей и расчёт скоростей точек и звеньев механизма
- •4.2.3 Построения планов ускорений и расчёт ускорений точек и звеньев механизма
- •4.4.3 Построение плана положения механизма 1 класса
- •4.4.4 Построение плана сил входного звена и определение реакции
- •4.4.5 Определение уравновешивающего момента
- •4.5 Составление схемы алгоритма аналитического определения динамических реакций в группе Асура (2;3) и в механизме 1 класса
- •4.6 Кинематический анализ рычажного механизма в контрольном положении №9
- •4.6.1 Построение плана положения механизма
- •4.6.2 Построение плана скоростей и расчёт скоростей точек и звеньев механизма
- •4.6.3 Построения планов ускорений и расчёт ускорений точек и звеньев механизма
- •4.8.2 Построение плана положения механизма 1 класса
- •4.8.3 Построение плана сил входного звена и определение реакции
- •4.8.4 Определение уравновешивающего момента
- •4.9 Составление схемы алгоритма аналитического определения динамических реакций в группе Асура (2;3) и в механизме 1 класса
- •5.3 Составление схемы алгоритма расчёта кинематических характеристик толкателя
- •Аналог скорости движения толкателя определяется по уравнению:
- •5.4 Расчет значений перемещения толкателя, его аналогов скорости и ускорения для 2-х контрольных положений
- •5.5. Определение экстремальных значений аналогов скорости и ускорения толкателя на фазах удаления и возвращения, а также соответствующих им перемещений
- •5.6 Построение совмещенной диаграммы и определение основных размеров механизма из условия максимально допустимого угла давления
- •А) Кинематическая диаграмма перемещения толкателя
- •Б) Кинематическая диаграмма аналога скорости толкателя:
- •В) Кинематическая диаграмма аналога ускорения толкателя.
- •5.7.2 Определения радиуса ролика толкателя, построение действительного профиля кулачка
- •5.8 Определение угла давления и построение графика зависимости угла давления от угла поворота кулачка
- •5.9 Расчет основных размеров
- •5.10 Составление схемы алгоритма расчета полярных и декартовых координат центрового профиля кулачка
3.5 Выбор динамической модели и её обоснование
Для упрощения составления уравнений движения машины используется условная динамическая модель, которая должна удовлетворять следующим условиям:
1. Число независимых координат модели и механизма машины равны между собой;
2. Кинетическая энергия динамической модели должна быть равна сумме кинетических энергий всех подвижных звеньев машины;
3. Работа всех сил в машине должна быть равна работе сил (моментов) динамической модели на возможном перемещении.
На рисунке 3.6. представлена наиболее простая динамическая модель машинного агрегата.
Рисунок 3.6. Динамическая модель машинного агрегата
В качестве такой модели рассмотрим вращающееся звено - звено приведения, которое имеет момент инерции Iп относительно оси вращения (приведенный момент инерции) и находится под действием приведенного момента сил МП.
МП = МДП + МСП,
где МДП – приведенный момент движущих сил;
МСП – приведенный момент сил сопротивления.
IП = IIП + IIIП,
где IIП - постоянная составляющая приведенного момента инерции;
IIIП - переменная составляющая приведенного момента инерции.
В величину IIП входят:
I01 – cобственный момент инерции кривошипа;
IМ – момент инерции маховика;
IТРП – приведенный момент трансмиссии.
Причем необходимость установки маховика определяется на основании заданной неравномерности движения кривошипа.
3.6 Построение индикаторной диаграммы и расчет движущей силы для всех положений механизма
На индикаторной диаграмме (Л.1 п.3) изображена графическая зависимость давления Р от перемещение ползуна S.
Для определения значений давления Р и силы F для всех 13 положении механизма необходимо выбрать масштабный коэффициент на индикаторной диаграмме.
Примем , тогда
Снимая значения уi с индикаторной диаграммы, рассчитаем давление на поршень по формуле:
Рассчитаем площадь поперечного сечения поршня:
где d – диаметр поршня.
Сила, действующая на поршень, рассчитывается по формуле:
Определим величину давления и силы, действующих на поршень для всех 13 положений, и занесем полученные данные в таблицу 3.7.
Таблица 3.7. Расчетные значения давления и силы
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
yi, мм |
100 |
74 |
50 |
31 |
14,5 |
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
6 |
15 |
20 |
Pi, МПа |
5 |
3,7 |
2,5 |
1,55 |
0,725 |
0,2 |
0 |
0 |
0 |
0,05 |
0,3 |
0,75 |
1 |
-Fi, Н |
90500 |
66970 |
45250 |
28055 |
13122,5 |
3620 |
0 |
0 |
0 |
905 |
5430 |
13575 |
18100 |
Сила Pi для всех 13 положений отрицательна, так как не совпадает по направлению с осью OY.
3.7 Расчет приведенного момента движущих сил в двух контрольных положениях
Приведенный момент сил имеет вид:
МП = МДП + МСП;
Определение МДП выполняется из условия равенства мгновенных мощностей:
Тогда:
где Fx и Fy – проекции силы Fi на оси координат;
хi′ и yi′ – проекции аналога скорости на оси координат;
ii1 – передаточная функция от i-го звена к кривошипу;
sign(ω1)= +1, если ω1 направлена против часовой стрелки;
sign(ω1)= –1, если ω1 направлена по часовой стрелке.
На рисунке 3.7. изображены векторы всех сил, действующих на механизм.
Рисунок 3.7. Направление активных сил
Для данного механизма сила F3. отрицательна.
Рассчитываем приведенный момент движущих сил для контрольного положения №3 (φ1=30º) и №9 (φ1=210º):
где yS2′ - проекция аналога скорости точки S2 на ось у.