Проектний розрахунок ланок механізму на міцність

В результаті динамічного аналізу плоского важільного механізму визначено зовнішні сили, які діють на кожну ланку та кінематичну пару. Такими зовнішніми зусиллями є сили інерції , моменти інерції , а також реакції в кінематичних парах R. Під дією зовнішніх сил ланки плоского механізму зазнають деформацій. Для даного плоского важільного механізму (рис. 6.1) переважаючими є сумісні деформації згину та розтягнення (або стиснення).

Аналіз навантаження групи Асура 4–5 (рис. 6.3) показує, що ланка 4 під час роботи механізму зазнає сумісну дію згину та розтягнення. На стадії проектування механізму важливо дати оцінку міцності його елементів. Для цього необхідно визначити за допомогою методу перерізів величину внутрішніх зусиль, що діють в перерізах елементів важільного механізму.

Розрахункову схему ланки 4 наведено у додатку Д. Навантаженість ланки дозволяє виділити дві ділянки: та . Використання методу перерізів дає для нормальної сили такі рівняння:

І–ша дільниця

; (6.50)

ІІ–га дільниця

. (6.51)

За цими рівняннями будується епюра , її наведено у додатку Д. Для поперечної сили Q_Y на відповідних дільницях записують такі аналітичні рівняння:

І–ша дільниця

, (6.52)

ІІ–га дільниця

. (6.53)

Епюру Q_y, яку побудовано за цими рівняннями, зображено у додатку Д.

Аналітичні рівняння записують також для згинаючого моменту на дільницях та :

І–ша дільниця

(6.54)

ІІ–га дільниця

(6.55)

Епюру подано у додатку Д. З неї видно, що небезпечний переріз ланки проходить крізь точку , бо в ній згинаючий момент найбільший:

(6.56)

В цій точці також найбільша нормальна сила :

. (6.57)

Сумісні деформації згину та розтягування зумовлюють появу в матеріалі нормального напруження, яке визначається алгебраїчною сумою напружень від згину та розтягування:

(6.58)

де F – площа перерізу;

W – момент опору перерізу відносно осі.

Це напруження , згідно з умовами міцності, має бути не більшим за допущене [s]:

. (6.59)

Це рівняння дає можливість знайти геометричні розміри небезпечного перерізу через підбір параметрів F та W.

Нехай для прямокутного перерізу (рис. 6.1) h = 2b . Тоді

(6.60)

Рисунок 6.1 – Переріз ланки

Підстановка в рівняння для напруження дає

. (6.61)

Звідси

. (6.62)

Корінь цього рівняння (виключаючи комплексні корені):

(6.63)

де

Для круглого перерізу використовуються співвідношення:

(6.64)

Підстановки та перетворення дають також кубічне рівняння:

, (6.65)

корінь цього рівняння:

(6.66)

де

У випадку перерізу більш складної форми (кільце, двотавр тощо) геометричні параметри знаходять підбором, приймаючи для орієнтированих розрахунків для сталі = 120 – 160 МПа.

Графічну частину розділу курсового проекту подано на аркуші формату А1 (додаток Д).

Додаток А

ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Схема 1

	Параметри	Варіанти
1.	wОА , рад/с
2.	LOA, мм
3.	LOS1, мм
4.	LOC, мм
5.	LBC, мм
6.	LS3C, мм
7.	LAB, мм
8.	LAE, мм
9.	LES2, мм
10.	Момент інерції ланки	J = ml2/12
11.	Найбільша сила опору Р, Н					7,5
	Маса ланок m=ql, q=0.1 кг/м	Для всіх варіантів

Схема 2

	Параметри	Варіанти
1.	LO1A, м	0,03	0,04	0,025	0,05	0,04
2.	LO1О2, м	0,055	0,06	0,07	0,04	0,02
3.	LAB, м	0,05	0,06	0,08	0,04	0,04
4.	LО2B, м	0,045	0,05	0,06	0,05	0,03
5.	LО2Е, м	0,024	0,025	0,035	0,02	0,015
6.	LDE, м	0,06	0,07	0,08	0,06	0,05
7.	nO1A, об/хв
8.	LAS2, м	0,02	0,03	0,04	0,02	0,03
9.	LO1S1, м	0,014	0,02	0,01	0,025	0,04
10.	LO2S3, м	0,028	0,02	0,036	0,018	0,02
11.	LES4, м	0,023	0,04	0,035	0,028	0,02
12.	Вага ланки AO1 ,Н
13.	AB, Н
14.	BO2, Н
15.	ED, Н
16.	D, Н
17.	Момент інерції ланки AB, кг*м2	0,00094	0,00082	0,0008	0,00071	0,086
18.	Момент інерції ланки BO2, кг*м2	0,00084	0,00072	0,0008	0,0006	0,0005
19.	Момент інерції ланки DE, кг*м2	0,00058	0,0006	0,0007	0,0005	0,0006

Схема 3

	Параметри	Варіанти
1.	Частота обертання n, об/хв
2.	LAB, мм
3.	LBС, мм
4.	LСЕ, мм
5.	LСD, мм
6.	Маса ланки СD , кг
7.	LEF, мм
8.	Маса ланки EF, кг
9.	LAD, мм
10.	Відстань d, мм
11.	Маса повзуна F, кг
12.	Найбільша сила опору Р, Н
14.	Маса ланки AB, кг
15.	Маса ланки BЕ, кг
16.	Центри тяжіння S1, S2, S3 , S4, S5 розташовані посередині відповідних ланок
18.	Момент інерції ланки	J = ml2/12

Схема 4

	Параметри	Варіанти
1.	Частота обертання n, об/хв
2.	LAB, мм
3.	LBС, мм
4.	LED, мм
6.	LBЕ, мм
7.	Центри тяжіння S1, S2, S3 , S4, S5 розташовані посередині відповідних ланок
10.	Маса повзуна C, кг		2.5	1.5	1.8
10.	Маса повзуна D, кг		1.5	2.5	1.2
11.	Момент інерції ланки	J = ml2/12
12.	Найбільша сила опору Р, Н
	Маса ланок m=ql, q=0.1 кг/м	Для всіх варіантів

Схема 5

	Параметри	Варіанти
1.	Частота обертання n, об/хв
2.	LAB, мм
3.	LАС, мм
4.	LEF, мм
5.	LСD, мм
6.	LАЕ, мм
7.	Центри тяжіння S1, S2, S3 , S4, S5 розташовані посередині відповідних ланок
8.	Відстань a, мм
9.	Відстань b, мм
10.	Відстань c, мм
11.	Вага повзуна, Н
12.	Момент інерції ланки	J = ml2/12
13.	Найбільша сила опору Р, Н
14.	Маса ланок m=ql, q=0.1 кг/м	Для всіх варіантів

Додаток Б

ЗРАЗОК ОСНОВНОГО НАПИСУ ПЕРШОЇ СТОРІНКИ

ТЕКСТОВОГО ДОКУМЕНТА

Додаток В

ЗРАЗОК ОСНОВНОГО НАПИСУ ТЕКСТОВОГО ДОКУМЕНТА

Додаток Г

ЗРАЗОК ОФОРМЛЕННЯ ТИТУЛЬНОЇ СТОРІНКИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

Кафедра інженерної та комп’ютерної графіки

Курсовий проект

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

«Аналіз навантаженості плоских важільних механізмів»

Керівник роботи: Виконав:

Студент групи

Харків

Додаток Д

ЗРАЗКИ ОФОРМЛЕННЯ ГРАФІЧНОЇ ЧАСТИНИ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 1988. – 640 с.

2. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Высшая школа, 1986. – 416 с.

3. Степин П.А. Сопротивление материалов. - 7-е изд. – М.: Высш. шк., 1983. – 303 с.

Навчальне видання

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до курсового проекту з дисципліни

«ПРИКЛАДНА МЕХАНІКА»

для студентів усіх форм навчання напряму підготовки

6.051501 – «Видавничо-поліграфічна справа»

Упорядник ЄВСТРАТОВ Микола Дмитрович

Відповідальний випусковий В.П. Ткаченко

Редактор Б.П. Косіковська

Комп’ютерна верстка Н.Є. Сіпатова

План 2009 (друге півріччя), поз. 48

Підп. до друку 25.11.09. Формат 60х84 ¹/₁₆. Спосіб друку – ризографія.

Умов. друк. арк. 2,3. Облік. вид. арк. 2,1. Тираж 50 прим.

Зам. №1-48. Ціна договірна.

ХНУРЕ, Україна, 61166, Харків, просп. Леніна, 14

Віддруковано в навчально-науковому

видавничо-поліграфічному центрі ХНУРЕ.

61166, Харків, просп. Леніна, 14.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ