Кинематическое и кинетостатическое исследование рычажного механизма (стр. 1 из 4)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра деталей машин и ПТМ
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
"Детали машин и ОК", ч.1 "Теория механизмов и машин"
Схема № 9
Санкт-Петербург
2008
Задание на курсовую работу
Схема 9
Произвести кинематическое и кинетостатическое исследование рычажного механизма
Содержание работы
1. Структурный анализ механизма.
2. Кинематическое исследование механизма.
3. Силовой расчет механизма.
1. Структурный анализ рычажного механизма
1.1 Схема рычажного механизма и исходные данные
Структурная схема рычажного механизма приведена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема рычажного механизма
Исходные данные для расчета
Размеры звеньев Масса звеньев
ОА = 140 мм,mOA = 27 кг,
АВ = 150 мм,mAВ = mАВ' = 20 кг,
AB'= 150 мм.mВ = mВ' = 8,5 кг.
Частота вращения кривошипа nOA= 350 об/мин, wOA = const.
Угол расчетного положения кривошипа j = 60°.
Движущая сила Рдв = 5500 Н.
Сила полезного сопротивления Рс = 4200 Н.
1.2 Классификация кинематических пар по четырём признакам
Кинематической парой называется подвижное соединение двух звеньев, ограничивающее их относительное движение.
Кинематические пары механизма показаны на рис. 2.
Рис. 2. Кинематические пары
По характеру соприкосновения элементов звеньев кинематические пары являются низшими.
По характеру относительного движения звеньев кинематические пары являются плоскими.
По числу условий связи, наложенных на относительное движение звеньев, кинематические пары являются парами 5-го класса.
По характеру замыкания элементов звеньев кинематические пары являются парами с геометрическим замыканием.
1.3 Определение степени подвижности механизма
Степень подвижности плоского механизма определяется по формуле П.Л. Чебышева
,где
- число звеньев механизма, = 6; 
; 
- число кинематических пар пятого и четвёртого классов, = 7, = 0.Подставляя значения параметров в формулу Чебышева, получим
.Число W показывает, скольким звеньям необходимо задать закон движения для получения определенности движения всего механизма. Звено, закон движения которого задан, называется начальным звеном.
В рассматриваемом механизме начальным звеном является кривошип ОА.
1.4 Определение класса и порядка механизма по Ассуру
Так как степень подвижности механизма равна единице, то группа начального звена состоит из одного подвижного звена 1 и стойки 6 (рис. 3). Такая группа по классификации Ассура относится к 1-му классу, 1-му порядку.
С группой начального звена соединена группа Ассура 3-4 (рис. 4), состоящая из шатуна 3, ползуна 4 и трех кинематических пар 5-го класса. Эта группа относится к 1-му классу, 2-му порядку.
С группой начального звена также соединена группа Ассура 2-5 (рис. 5), состоящая из шатуна 2, ползуна 5 и трех кинематических пар 5-го класса. Эта группа относится к 1-му классу, 2-му порядку.
 |  |  |
| Рис. 3. Группа начального звена. 1-ый класс, 1-ый порядок | Рис. 4. Группа Ассура 3-4. 1-ый класс, 2-ой порядок | Рис. 5. Группа Ассура 2-5.1-ый класс, 2-ой порядок |
Класс и порядок механизма определяется классом и порядком наиболее сложной группы, входящей в его состав. Следовательно, данный механизм 1-го класса, 2-го порядка.
2. Кинематическое исследование рычажного механизма графо-аналитическим методом
2.1 Построение плана положений механизма
Масштабный коэффициент длин – это отношение истинной длины кривошипа ОА к длине отрезка в мм, изображающего его на чертеже. Приняв графическое значение длины кривошипа
= 35 мм, найдем значение Kl: 
.Графические значения линейных размеров находятся как отношения истинных значений к значению масштабного коэффициента длин Kl:
; 
.Имея графические значения линейных размеров (длин звеньев АВ и АВ'), строим план 6-ти положений механизма из одной общей точки О вращения кривошипа ОА, начиная с разбивки траектории движения точки А конца кривошипа на 6 равных частей. За 1-ое положение принято правое "мертвое" положение ползуна В. Методом засечек находятся положения всех звеньев механизма для каждого из 6-ти положений кривошипа. На плане положений показаны траектории центров тяжести звеньев АВ и АВ' – точек М и L.
План положений механизма показан на рис. 6 и на чертеже курсовой работы.
Рис. 6. План положений механизма
2.2.1 Угловая скорость вращения кривошипа определяется по формуле
.2.2.2 Линейная скорость точки А кривошипа равна
.2.2.3 Масштабный коэффициент скорости KVопределяется как отношение истинного значения скорости точки А кривошипа к длине отрезка в мм, изображающего эту скорость на чертеже. Приняв графическое значение скорости
= 51,25 мм, найдем значение KV
.2.2.4 Для определения скорости точки В составим векторное уравнение
.- Н ВН - Н
В этом уравнении два неизвестных, следовательно, оно решается графически.
Из плана скоростей находим графические значения скорости точки В и относительной скорости вращения точки В относительно точки А:
. Истинные значения этих скоростей равны: 
; 
.Для положения № 2:
; 
. Для остальных положений механизма значения скоростей VB и VBA приведены в табл. 1.2.2.5 Скорость точки В' определяется аналогично из векторного уравнения
,- Н ВН - Н
в котором также два неизвестных, следовательно, оно решается графически.
Из плана скоростей находим графические значения скорости точки В' и относительной скорости вращения точки В' относительно точки А:
. Истинные значения этих скоростей равны: 
.Для положения № 2:
; 
. Для остальных положений механизма значения скоростей VB' и VB'A приведены в табл. 1.2.2.6 Определение скоростей центров тяжести звеньев:
– для всех положений; 
; 
.Для положения № 2:
; 
. Для остальных положений механизма значения скоростей VM и VL приведены в табл. 1.2.2.7 Определение скоростей точек В, В', М и L в особых ("мертвых") положениях механизма № 1 и № 4.