Динамический расчёт машины

Санкт-Петербургский институт машиностроения

Кафедра теории механизмов и деталей машин

Динамический расчёт машины

Курсовая работа по ТММ

Выполнил ст.

Группа

Содержание

стр.

Введение …………………………………………………………………

Исходные данные …………………………………………………………

1. Кинематический расчёт механизма………………………………………

1.1 Определение размеров механизма ………………………………………

1.2 Аналитическое определение перемещений, скоростей и ускорений…..

1.3 Определение скоростей и ускорений методом планов…………………

2. Силовой расчёт механизма…………………………………………… .

3. Выравнивание хода машины. Расчёт маховика…………………………

3.1 Расчёт работы сил сопротивления, движущей и избыточной работ….

3.2 Расчёт изменения кинетической энергии агрегата………………………

3.3 Определение размеров маховика…………………………………………

3.4 Контрольный анализ хода машины……………………………………

Литература…………………………………………………………………

Введение

Целью курсовой работы является освоение методики динамического анализа движения машинного агрегата в установившемся режиме и его регулирование с помощью маховика. Рассматривается машинный агрегат, включающий в себя исполнительный рычажный механизм, с приводом от электродвигателя через ременную и зубчатую передачу.

Предполагаются уже известными размеры звеньев исполнительного механизма, массы и моменты инерции звеньев, средняя частота вращения ведущего звена исполнительного механизма, технологические нагрузки на ведомом звене.

Целью кинематического расчета является определение перемещений, скоростей и ускорений звеньев и их точек при заданных размерах и движении ведущего звена. Результаты кинематического расчета используются при выполнении следующих этапов работы. Целью силового расчета механизма является определение реакций в кинематических парах, усилий, приложенных к звеньям. Результаты могут быть использованы при проектировочных расчетах механизма. В данной работе рассмотрен расчет аналитическим и графическими методами применительно к кривошипно-ползунному механизму, который является основным объектом в курсовых и расчётно-графических работах по ТММ.

В результате выполнения третьего этапа работы рассчитывается маховик, обеспечивающий нормальную работу привода, определяется закон движения ведущего звена. Расчёты выполняются с использованием аналитического метода. Они сопровождаются построением графиков.

Исходные данные (бланк задания)

1. Кинематический расчёт механизма.

1.1 Определение размеров звеньев.

радиус кривошипа r= ОА=0,5 = = м.

длина шатуна l= АВ=ОА/λ= = м.

По полученным размерам вычерчиваем в масштабе схему механизма в положении (рис. 1).

1.2 Аналитическое определение перемещений, аналогов скоростей и ускорений ползуна.

При значениях для определения перемещения, аналогов скорости и ускорения ползуна можно использовать приближенные зависимости: .

.

S^′′=r(Cos ).

Угол наклона шатуна относительно оси Х

Результаты расчётов сведены в табл.1 и представлены на графике (рис.2).

Для положения здесь и далее во всей работе даётся пример расчётов.

S= = м.

S^′= = м.

S^′′= = м.

= град.

1.3 Определение скоростей и ускорений методом планов.

Угловая скорость кривошипа считается в 1 и 2 этапах работы постоянной

= _ср= n₁/30= = с^-1.

Построение плана скоростей (рис.3).

Используется векторное уравнение сложения скоростей в плоском движении

.

Вектор направлен перпендикулярно ОА в сторону .

Угловая скорость кривошипа считается в 1 и 2 этапах работы постоянной

= n₁/30= = с^-1.

V_A= = м/с.

Линия действия скорости V_B проходит вдоль оси Х. Линия действия относительной скорости V_BA перпендикулярна линии АВ шатуна.

Из полюса р откладываем V_A в виде отрезка ра=100 мм. Масштаб плана скоростей K_V=(V_A/pa )= = (м/с)/мм.

Из точек р и а проводятся, соответственно линии действия скоростей V_B и

V_BA. Точка b пересечения этих линий определяет величины векторов.

= = м/с.

= = м/с.

Cравниваем полученный результат с аналитическим.

V_B= S^′* = = м/с.

Построение плана ускорений (рис 4).

Используется векторное уравнение сложения ускорений в плоском движении.

.

Так как считаем постоянной ,

= = м/с².

Вектор направлен параллельно ОА к центру вращения. Центростремительное ускорение направлено параллельно шатуну от точки В к точке А. = = м/с².

Из полюса проводим отрезок =100мм., изображающий вектор . Масштаб плана ускорений Кa=a^ц_А/qa= = (м/с²)/мм.

Далее, из точки откладываем в виде отрезка параллельно АВ в направлении от точки В к точке А. = = мм.

.Из точки проводим линию действия перпендикулярно шатуну АВ, а из полюса линию действия параллельно линии хода ползуна. Точка пересечения этих линий определяет величины ускорений.

= = м/с².

Сравниваем полученный результат с аналитическим.

а_В= S^′′* ² = = м/с^2.

Схема механизма (β=270⁰)

Рис.1

Рис.2

Рис.3 План скоростей

Рис.4 План ускорений

Табл.1

φ град.	S м	S’ м	S’’ м	γ град.

Силовой расчёт механизма

При силовом расчете учитываются лишь наиболее значимые нагрузки, приложенные на ползунe:

1. Сила сопротивления P на ползуне, направленная против его скорости .

Её величину в каждом положении определяем по диаграмме в задании.

2. Сила тяжести ползуна = = н.

Силы тяжести кривошипа и шатуна не учитываем.

3. Силы трения в кинематических парах не учитываем.

4. Движущий момент М₁ на кривошипе подлежит определению.

5. Используем метод кинетостатики. К движущемуся механизму применяем уравнения равновесия статики, но при этом вводим в рассмотрение инерционные нагрузки.

Сила инерции ползуна .

Знак “-“ означает, что сила инерции направлена против ускорения ползуна.

Силы инерции кривошипа, шатуна, инерционный момент шатуна не учитываем.

Ф₃=-m₃* S^′′* ² = = = н.

Находим динамическое усилие на ползуне от действия внешних сил и сил инерции.

Q_дин=(Р+G₃*Cosβ-m₃*S''*ω²)

Здесь β –угол между положительным направлением оси х и вектором силы тяжести.

Q_дин = = н.