Кривошипно-шатунного механизма

Пример выполнения задания

Кинематическое исследование

кривошипно-шатунного механизма

1 Цель работы:

· Исследовать характер движения звеньев кривошипно-шатунного механизма;

· Определить скорости точек А, В, С, принадлежащих звеньям механизма, при заданных значениях углового перемещенияφ кривошипа ОА

2 Средства обучения и оборудование:

· Методические рекомендации к практической работе

· Калькулятор

· Кривошипно-шатунный механизм

· Транспортир

3 Ход работы:

Рисунок 1. Кинематическая схема кривошипно-шатунного механизма в произвольном положении.

Рассмотрим кривошипно-шатунный механизм ОАВ в четырёх положениях при различных значениях углового перемещенияφкривошипа ОА.

Для каждого положения составим кинематическую схему в масштабе, выбранном самостоятельно.

Все звенья кривошипа совершают различные движения:

• кривошип ОА совершает вращательное движение вокруг стойки О;
• ползун В совершает возвратно-поступательное движение;
• шатун АВ совершает сложное плоско-параллельное движение.

Рассматриваем движение каждого звена механизма в отдельности.

1) Вращательное движение кривошипа ОА:

Так как кривошип ОА вращается равномерно, то есть ωОА = const, следовательно, скорость точки А, принадлежащей кривошипу ОА,

υА = ωОА * ОА = const во всех положениях кривошипа.

Траекторией точки А является окружность, радиус которой – ОА,выбирается в зависимости от заданного варианта.

Показываем направление υАОА, так как касательная к окружности перпендикулярна её радиусу.

При этом учитываем направление вращения кривошипа ОА.

2) Возвратно-поступательное движение ползуна В:

Ползун Вдвижется горизонтальнопри любом значенииуглового перемещенияφ, то есть, направление υВтакже известно.

3) Плоско-параллельное движение шатуна АВ:

При плоско-параллельном движении шатуна АВ все его точки движутся по-разному. Направления точек А и В определены, следовательно, восстановив перпендикуляры к скоростям υАи υВ, находим положение мгновенного центра скоростей Р для каждого положения механизма.

АРυАВР υВ

Учитывая направления скоростей точек, показываем угловую скорость ωАВ шатуна АВ искорость центра тяжести шатуна АВ (точки С), находящейся в середине звена АВ.Для этого соединяеммгновенный центр скоростей Рс точкой Сипоказываем:

υС СР

Для расчета угловой скорости шатуна АВ и скоростей точек В и С применяем формулы:

По результатам расчётов заполняем таблицу и анализируем в выводе характер движения звеньев механизма и исследуемых точек механизма.

4) Вывод: При работе кривошипно-шатунного механизма кривошип ОА совершает вращательное движение вокруг стойки, ползун В совершает возвратно-поступательное движение, шатун АВ совершает сложное плоско-параллельное движение; точка А движется по окружности, точка В движется по отрезку прямой, точка С движется по эллипсу.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Расчётные схемы.

1) φ = 0

При φ = 0 мгновенный центр скоростей Рсовпадает с точкой В, так как ….

const = ….

,так как ….

2) φ = π/6 радиан = 30⁰

υА = ωОА ∙ ОА = const

3) φ = π/3 радиан = 60⁰

υА = ωОА ∙ ОА = const

4) φ = π/2 радиан = 90⁰

При φ = π/2 радиан мгновенный центр скоростей Ротсутствует, так как ….

Следовательно, шатун АВв данный момент времени совершает мгновенное поступательное движение, то есть,

скорости всех его точек = ….. ,

а угловая скорость 0

Вывод: При работе кривошипно-шатунного механизма кривошип ОА совершает вращательное движение вокруг стойки, ползун В совершает возвратно-поступательное движение, шатун АВ совершает сложное плоско-параллельное движение; точка А движется по окружности, точка В движется по отрезку прямой, точка С движется по эллипсу.