Визначення швидкостей ланок для 12-ти положень механізму

Кінематичний і динамічний аналіз механізму

Завдання на розрахунково-графічну роботу

Рисунок 1.1 –Структурна схема виконавчого

важільного механізму

№ вар	lOA	lAB	lСВ	lCD	lОС	h	XS	w1	j1	F0
	м	c-1	град	кН
	0,127	0,574	0,44	0.61	0,39	0.72	0.42			0.45

Короткий опис складових механізму, який проектується

Заданий виконавчий важільний механізм складається з кривошипа 1, шатуна 2, коромисла 3, повзуна 4 і куліси 5. Кривошип 1 і коромисло 3 здійснюють обертальний рух відносно нерухомих центрів відповідно О і С. Шатун 2 здійснює плоско-паралельний рух. Повзун 5 здійснює зворотно-поступальний рух паралельно напрямніх куліси. А куласі 5 здійснює зворотньо-поступальні рухи в горизонталі. Даний механізм служить для перетворення обертового руху кривошипа 1 в зворотно-поступальний рух куліси 5.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ПС-10-1

Структурний аналіз механізму

Виконаємо структурний аналіз механізму. Число степенів вільності механізму визначаємо за формулою Чебишева

W = 3n – 2p₅– p₄= 3·5 – 2·7 – 0 =1,

де n=5 – кількість рухомих ланок; p₅=7 – кількість кінематичних пар 5 класу; p₄=0 – кількість кінематичних пар 4 класу;

Рисунок 1.2 – Структурний аналіз важільного механізму

Оскільки W = 1, то це означає, що механізм має одну вхідну ланку – кривошип 1. Далі розбиваємо механізм на структурні групи. Першу структурну групу в порядку від’єднання утворюють ланки 4 і 5, другу ланки – 2 і 3. Обидві структурні групи відносяться до другого класу за класифікацією І. Артоболевського. Таким чином механізм складається із нерухомого стояка 0, вхідної ланки і двох структурних груп другого класу. А тому цей механізм відноситься до другого класу за класифікацією І.Артоболевського.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ПС-10-1

Побудова 12-ти положень механізму

Побудову 12-ти положень механізму виконуємо у такій послідовності:

- вибираємо масштабний коефіцієнт

- вибираємо положенняположення точки О і відкладаємо коло радіусом

- від положення точки О відкладаємо вертикально вниз відстань , отримуємо горизонтальну напрямну куліси

- від положення точки О відкладаємо відстань

отримуємо точку С.

- від положення точки С відкладаємо два радіуси

- знаходимо положення точки B. З'єднуємо АB=0,57/0,00508=112,2 мм кола радіусами R1 і R2, при положенні т. А зправа від т.О. З'днуємо В і С ВС=R2.

- знаходимо положення точки D. На відрізку СВ продовжуємо пряму, відстанню СD=R3=120.1 мм від т.С.

- з т.D проводимо вертикаль до напрямної, отримуємо миттєве положення куліси 5

- з’єднуючи відповідні положення точок А з B і C з В і D, будуємо кінематичну схему механізму для 12-ти положень вхідної ланки.

Визначення швидкостей ланок для 12-ти положень механізму

Контрольне положення механізму №0(12)’. Швидкості ланок механізму визначаємо методом планів. Будуємо план швидкостей для контрольного положення механізму

Ланка 1 здійснює обертальний рух, тому

;

Вибираємо масштабний коефіцієнт плану швидкостей . З полюса плану швидкостей р_v відкладаємо перпендикулярно до ОА відрізок . Швидкість точки В, яка належить кулісі 3, рівна швидкості точки B, яка належить шатуну 2, . Невідому швидкість точки B, яка належить кулісі 3, знаходимо із системи векторних рівнянь

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ПС-10-1

Тут

Розв'язуємо дану систему графічним методом. З точки а, кінця вектора , проводимо пряму перпендикулярну ланці AB, a з точки C, яка співпадає з полюсом р_v проводимо пряму перпендикулярну до ланки CB і на перетині одержуємо точку b. Вектор зображує на плані швидкостей швидкість . Величина цієї швидкості м/с.

Знаходимо швидкість точки D. Швидкість т.D і т.В звязані між собою геометричним співвідношенням: CD/CВ=1,64. Тому і швидкості будуть пропорціні:

м/с

Швидкість т.D знаходиться за формулою: ;

На перетині отримаємо точку d. = Pvd* =86*0.00508=0.44 м\с

Заміряємо відповідні довжини векторів:

P_va=35мм ab=72мм P_vb=2мм сd=1мм P_vс=1,6мм

Знаходимо швидкості ланок:

м/с;

м/с;

Кутові швидкості ланок

.

Для решти 11 – ти положень механізму побудову планів швидкостей виконуємо аналогічно. Результати розрахунків заносимо у табл.1.1.

Таблиця 1.1 – Результати побудови планів швидкостей

№ пол.	Кінематичні параметри
, м/с	, м/с	, м/с	, м/с	, рад/с	, рад/с
	1,397	0,277	0,4495	0,44		0,63
	1,397	0,3415	0,5015	0,4945		0,78
	1,397	0,331	0,34	0,3325		0,75
	1,397	0,0915	0,12	0,111		0,21
	1,397
	1,397	-0,0825	-0,1185	0,1055		0,19
	1,397	-0,138	-0,218	0,2045		0,31
	1,397	-0,185	-0,271	0,2575		0,42
	1,397	-0,2195	-0,3005	0,3005		0,5
	1,397	-0,21	-0,304	0,295		0,55
	1,397	-0,135	-0,1985	0,2		0,31
	1,397	0,0315	0,05	0,042		0,07024

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ПС-10-1

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ПС-10-1

1.6 Визначення зведеного моменту сил опору

Визначаємо числові значення зведеного моменту сил опору за формулою

.

Оскільки, сили ваги значно менші за величиною від сили опору F то першими нехтуємо. Тоді

.

Результати обчислень заносимо у табл.1.3.

Таблиця 1.3 –Результати енергетичного розрахунку механізму

№ положення	VD5 (м/с)	, мм	F, (Н)	, (Н·м)	, мм	, Дж	, мм
	0,44			-18	-51,4
	0,4945	49,5		-20,22	-57,8	-10,006	-20
	0,3325	33,2		-13,6	-38,9	-18,86	-37,7
	0,111	11,1		-4,54	-13	-23,61	-47,2
						-24,78	-49,4
	0,1055	-10,5				-24,78	-49,4
	0,2045	-20,5				-24,78	-49,4
	0,2575	-25,8				-24,78	-49,4
	0,3005	-30				-24,78	-49,4
	0,295	-29,5				-24,78	-49,4
	0,2	-20				-24,78	-49,4
	0,042	4,2		-1,7178	-4,9	-25,23	-50,5
	0,44			-18	-51,4	-30,39	-60,7

. =0.01

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

Для побудови графіка задаємось масшабним коефіцієнтом Нм/мм. Обчислюємо ординати графіка

.

Значення ординат заносимо у табл.1.2. Через точки 0,1,2...12 осі абсцис проводимо вертикальні лінії і відкладаємо на них знайдені значення ординат.

Кінці проведених ординат з’єднуємо плавною кривою і отримаємо графік функції (рис. 1.3)