Проектирование механизмов двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (стр. 1 из 3)
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Динамический анализ рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения (графическая часть – лист №1)
2. Силовое исследование рычажного механизма (графическая часть – лист №2).
3. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора (графическая часть – лист №3)
4. Проектирование кулачкового механизма (графическая часть – лист №4)
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Научной основой создания новых высокоэффективных, надежных машин и приборов и технологических линий является теория механизмов и машин – наука об общих методах исследования и проектирования.
В свете задач, стоящих перед машиностроительной промышленностью, особое значение приобретает качество подготовки высококвалифицированных инженеров. Современный инженер-конструктор должен владеть современными методами расчета и конструирования новых быстроходных автоматизированных и быстроходных машин. Рационально спроектированная машина должна удовлетворять социальным требованиям – безопасности обслуживания и создания наилучших условий для обслуживающего персонала, а также эксплуатационным, технологическим и производственным требованиям. Эти требования представляют собой сложный комплекс задач, которые должны быть решены в процессе проектирования новой машины.
Решение этих задач на начальной стадии проектирования состоит в выполнении анализа и синтеза проектируемой машины, а также в разработке ее кинематической схемы, обеспечивающей с достаточным приближением воспроизведение требуемого закона движения.
Для выполнения этих задач студент – будущий инженер – должен изучить основные положения теории механизмов и общие методы кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов, а также приобрести навыки в применении этих методов к исследованию и проектированию кинематических схем механизмов и машин различных типов.
Поэтому наряду с изучением курса теории механизмов и машин в учебных планах предусматривается обязательное выполнение студентами курсового проекта по теории механизмов и машин. Проект содержит задачи по исследованию и проектированию машин, состоящих из сложных и простых в структурном отношении механизмов (шарнирно-рычажных, кулачковых, зубчатых и т.д.). Курсовое проектирование способствует закреплению, углублению и обобщению теоретических знаний, а также применению этих знаний к комплексному решению конкретной инженерной задачи по исследованию и расчету механизмов и машин; оно развивает у студента творческую инициативу и самостоятельность, повышает его интерес к изучению дисциплины и прививает навыки научно-исследовательской работы.
В данном курсовом проекте рассмотрены механизмы двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, такие как:
- рычажный механизм;
- планетарная ступень коробки передач;
- простая зубчатая передача;
- кулачковый механизм с толкателем.
I Динамический синтез рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения (графическая часть – лист № 1)
1.1 Построение планов положений для 12 положений ведущего звена и соответствующих им планов скоростей:
Планы положений:
Масштаб планов положений μl = lOA / (OA) = 0,305 / 180 = 0,00169 м/мм.
Планы скоростей:
U1P = UZ*Z** · UNH ;
U1P = n1 / nP ;
n1 = nP · U1P ;
UZ*Z** = Z** / Z* = 30 / 17 = 1,76 ;
UNH = 5,1;
U1P = 1,76 · 5.1 = 9 ;
n1 = 240 · 9 = 2160 об/мин – частота вращения кривошипа 1.
Для каждого из 12 планов положений строится план скоростей.
Скорость точки В, VВ
(АВ):VВ = ω1 lАВ = 226,08 0,0825 = 18,65 м/с,
где
рад/с – угловая скорость вращения кривошипа 1.Скорость точки С определим, решая графически систему векторных уравнений:
гдеVСВ – скорость движения точки С относительно точки В, VСВ^СВ;
VС0 = 0 м/с – скорость точки С0, лежащей на стойке;
VСС0 – скорость движения точки С относительно точки С0, VСС0÷÷OХ.
Скорость точки D определяется из пропорции:
, VD (DВ):Угловая скорость вращения шатуна 2:
, рад/с.Для определения скорости точки E графически решается система уравнений
где VED – скорость движения точки E относительно точки D, VED ^ ED;
VE0 = 0 м/с – скорость точки E0, лежащей на стойке;
VEE0 – скорость движения точки E относительно точки E0, VEE0÷÷ OY.
Угловая скорость вращения шатуна 4:
, рад/с.Масштаб планов скоростей μV = VB / (pв) = 18,65 / 50 = 0,373 м∙c–1/мм.
1.2 Построение графика приведенного к ведущему звену момента инерции механизма в зависимости от угла поворота звена приведения для цикла установившегося движения
Приведенный момент инерции для каждого положения механизма определяется по формуле, [1], стр.337:
где m2, m3, m4 и m5 – соответственно массы звеньев 2, 3, 4 и 5, кг;
JS1, JS2, JS4 – моменты инерции звеньев 1, 2 и 4, кг∙м2;
VS2, VS4 – скорости центров масс звеньев 2 и 4, м/с.
Результаты расчетов занесены в таблицу 1:
табл. 1
| Положение | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| JП, кг∙м2 | 0,03 | 0,034 | 0,041 | 0,042 | 0,038 | 0,023 | 0,038 | 0,042 | 0,041 | 0,034 | 0,03 | 0,027 |
Масштабные коэффициенты построения графика:
μJ = JПMAX / yMAX = 0,042 / 80 = 0,000525 кг∙м2/мм;
μφ =2 ∙ π / L = 2 ∙ 3,14 / 180 = 0,0349 рад/мм.
Ось ординат направим горизонтально, т.е. строим график повернутым на 90˚.
1.3 Определение сил давления газов в первом и втором цилиндрах
Максимальная сила, действующая на поршень:
Н.1.4 Построение графика моментов движущих сил и сил сопротивления, приведенных к ведущему звену, в зависимости от угла поворота звена приведения для цикла установившегося движения
Приведенный к ведущему звену момент движущих сил определяется по формуле
МПД = РПД ∙ lOA, Н∙м,
где РПД – приведенная к ведущему звену движущая сила, Н;
,где РПУ – приведенная уравновешивающая сила, которая определяется построением рычага Жуковского для каждого положения механизма.
МПД считается положительным, если он направлен в сторону вращения ведущего звена, и отрицательным – в противном случае.
Результаты расчетов занесены в таблицу 2:
табл.2
| Параметр | Положение | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| РПУ, Н | 38914 | 43348 | 63808 | 50932 | 20350 | 5456 | 80 | 528 | 2909 | 10066 | 13026 | 7882 |
| МПД, Н∙м | 3210 | 3576 | 5264 | 4202 | 1678 | 450 | 6,7 | 43,5 | 240 | 830,5 | 1074,7 | 650,3 |
Масштаб графика моментов μМ = МПДMAX / yMAX = 5264 / 90 = 58,5 Н∙м/мм.
Масштаб углов μφ =2 ∙ π / L = 2 ∙ 3,14 / 180 = 0,0349 рад/мм.
График работы движущих сил АД получается путем графического интегрирования графика МПД.
Соединяя конечные точки графика АД прямым отрезком, получим график работы сил сопротивления АС, из которого графическим дифференцированием строится график момента сил сопротивления МПС.
Масштаб графика работ μА = μМ ∙ μφ ∙Н1= 58,5 ∙ 0,0349 ∙ 50 = 102,05 Дж/мм.
1.5 Построение графика изменения кинетической энергии
График изменения кинетической энергии ΔТ(φ) строится путем вычитания из графика АД работы движущих сил графика АС работы сил сопротивления.
Масштаб графика изменения кинетической энергии μТ = μА= 102,05 Дж/мм.
1.6 Построение диаграммы «Энергия-Масса» (диаграммы Виттенбауэра)
Диаграмма Виттенбауэра строится путем исключения угла поворота φ из графиков JП(φ) и ΔТ(φ).