Структурный анализ рычажного механизма

Реферат

Курсовой проект содержит 37 листов пояснительной записки, 4 рисунка, 6 таблиц, 2 листа графического материала формата А1.

РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ, ЗУБЧАТЫЙ МЕХАНИЗМ, ПЛАНЕТАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, КИНЕТОСТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, УРАВНОВЕШИВАЮЩАЯ СИЛА, РЫЧАГ ЖУКОВСКОГО

Объектом исследования являлся механизм, состоящий из рычажного и планетарного зубчатого механизма

Пояснительная записка включает в себя структурный, кинематический и кинетостатический анализ рычажного механизма, а также кинематический анализ зубчатого механизма.

В 1 листе графической части построены планы положений, скоростей и ускорений, а также кинематические перемещения, скорости и ускорения ползуна.

Во втором листе графической части построены планы сил для 1 положения механизма и определена уравновешивающая сила методом кинетостатического расчета, а также методом рычага Жуковского.

Содержание

Задание на курсовой проект. 2

Введение. 5

1 Литературный обзор. 6

2 Структурный анализ рычажного механизма. 8

3 Кинематический анализ зубчатого механизма. 10

4 Кинематический анализ рычажного механизма. 14

4.1 Построение планов положений механизма. 14

4.2 Построение планов скоростей и ускорений. 16

4.2.1 Определение аналогов скоростей исследуемого механизма графическим методом 16

4.2.2 Построение плана ускорений. 20

4.3 Определение угловых ускорений звеньев и их направлений. 24

4.4 Построение кинематических диаграмм. 25

4.5 Контроль точности построения. 27

5 Кинетостатическое исследование механизма. 28

5.1 Исходные данные и расчет сил инерции, моментов сил инерции. 28

5.2 Силовой расчет групп Ассура и начального механизма. 30

5.2.1 Замена сил инерции и моментов сил инерции. 30

5.2.2 Определение реакций в кинематических парах группы Ассура . 31

5.2.3 Определение реакций в кинематических парах группы Ассура ......... 32

5.2.4 Силовой расчет начального механизма. 34

5.3 Определение уравновешивающей силы с помощью рычага Жуковского. 35

Заключение. 37

Список использованных источников. 38

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсовой работы – закрепить и систематизировать, расширить теоретические знания, а также развить расчетно-графические навыки студентов.

Развитие современной науки и техники неразрывно связано с созданием новых машин, повышающих производительность и облегчающих труд людей, а также обеспечивающих средства исследования законов природы и жизни человека.

Исследуемый механизм предназначен для осуществления возвратно-поступательного движения ползуна. Характер движения ползуна различен в обе стороны.

Кривошип 1 механизма приводится от ремённой передачи или напрямую от электродвигателя и совершает вращательное движение. Далее, через шатун 2 движение передается на коромысло 3, которое при работе механизма совершает вращательное движение относительно оси С.

Затем, через шарнир D, движение передается на поршень, совершающий горизонтальное возвратно-поступательное движение малой амплитуды. Поршень-ползун 4 соединен с цилиндром-ползуном 5. Цилиндр-ползун 5 совершает вертикальное возвратно-поступательное движение.

Литературный обзор

Теория механизмов и машин, наряду с математикой и астрономией является одной из самых древних наук. Термин «механика» был введен великим философом древности Аристотелем (384–322 гг. до н. э.). Происходит он от греческого слова «механе», что означает ухищрение, машина.

Египетские пирамиды, сооруженные более трех тысяч лет до новой эры, остатки еще более древних сооружений Индии и Китая свидетельствуют о том, что в глубокой древности применялись катки, рычаги, блоки, облегчающие поднятие тяжестей.

Однако моментом возникновения теории механизмов и машин следует считать, когда появились первые сочинения, теоретически обобщившие накопленный опыт. Поэтому основоположником теории механизмов и машин следует считать величайшего ученого Древней Греции Архимеда (287–212 гг. до н. э.).

Архимед дал решение задачи о рычаге, открыл закон о давлении жидкости на погруженное в нее тело, носящий его имя, дал определение центра тяжести. Им были разработаны методы определения площадей и объемов.

Среди выдающихся ученых 17 в. следует отметить французского философа Рене Декарта (1596–1650), который сформулировал идею сохранения механического движения.

Исследователь Христиан Гюйгенс (1629–1695) обобщил понятие ускорения, введенного Галилеем, на случай криволинейного движения и впервые осуществил разложение ускорения на касательную и нормальную составляющие. Гюйгенс создал теорию математического и физического маятников. Гюйгенс использовал понятие об осевых моментах инерции, а также кинетической энергии, но не пользовался этими терминами.

Машина – устройство, создаваемое человеком для изучения и использования законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его производительности и облегчения путем частичной или полной замены человека в его трудовых и физиологических функциях [1].

С точки зрения выполняемых машинами функций машины можно разделить на следующие группы [1]:

а) энергетические машины (двигатели и генераторы);

б) рабочие машины (транспортные и технологические машины);

в) информационные машины (математические и контрольно – управляющие машины);

г) кибернетические машины.

С развитием современной науки и техники все шире используются системы машин автоматического действия. Совокупность машин-автоматов, соединенных между собой и предназначенных для выполнения определенного технологического процесса, называется автоматической линией. Современные развитые и совершенные машины обычно представляют собою совокупность многих устройств, в работу которых положены принципы механики, теплофизики, электротехники и электроники [5].

Механизмом называется искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел. По функциональным назначениям механизмы машины обычно делятся на механизмы двигателей и преобразователей; передаточные механизмы; исполнительные механизмы; механизмы управления, контроля и регулирования; механизмы подачи, транспортировки, питания и сортировки обрабатываемых сред и объектов; механизмы автоматического счета, взвешивания и упаковки готовой продукции [4].

Несмотря на разницу в функциональном назначении механизмов отдельных видов, в их строении, кинематике и динамике много общего. Поэтому можно при исследовании механизмов с различными функциональными назначениями применять общие методы, базирующихся на основных принципах современной механики [5].

Структурный анализ рычажного механизма

Исследуемый механизм изображен на рисунке 1

Рисунок 1– Структурная схема механизма

Степень подвижности механизма определим по формуле Чебышева

(2.1)

где n - число подвижных звеньев, p₁ - число одноподвижных кинематических пар, p₂ - число двухподвижных кинематических пар.

В рассматриваемом механизме 5 подвижных звеньев (т.е. n = 5), и все кинематические пары одноподвижные (т.е. p₁=7, p₂=0). Тогда

.

Так как подвижность механизма получена отличной от нуля, то механизм работоспособен.

Начальное звено механизма O₁A. Разбиваем механизм на группы Ассура (рисунок 2):

Рисунок 2 – Группы Ассура исследуемого механизма

группа II класса 1-го порядка (шатун 2 - коромысло 3)

группа II класса 2-го порядка (ползун 4 - ползун 5).

Формула строения механизма может быть записана в следующем виде:

,

Исследуемый механизм является механизмом II класса.