Теория механизмов и машин (стр. 1 из 10)

1 Структурный и кинематический анализ главного механизма

Выходные данные согласно заданию к курсовому проекту.

1. Схема двухпоршневого V - образного насоса (рис. 1.1)

2. Угловая скорость кривошипа

, с-1 16

3. Погонная единица массы

, кг/м 19

4. Коэффициент

(

) 6,2

5. Коэффициент

(

), Н/м 5000

6. Угол

100

7. Длина кривошипа

, мм 140

8. Длина шатуна

, мм 560

9. Неравномерность хода

1/5

Рис. 5.1. Кинематическая схема механизма

1.1 Структурный анализ механизма

Механизм двухпоршневого горизонтального насоса состоит из 6 звеньев:

1 – кривошип ОА;

2, 3 – шатуны АB и AE;

4, 5 – ползуны (поршни) B и E;

6 – стойка.

Звенья механизма образуют 7 кинематических пар, из которых 5 вращательных и 2 поступательные.

Согласно формуле Чебышева степень свободы определиться как

где

- количество звеньев,

;

- количество кинематических пар

класса,

;

- количество пар

класса,

Таким образом, механизм имеет одну степень свободы.

На рис. 1 изображена структурная схема механизма с разбиением на группы Асура и начальный механизм.

Структурная схема наглядно показывает, что механизм состоит из начального механизма 1 класса (стойка 6 и кривошип 1) и двух групп Асура (шатун 2 и ползун 4, шатун 3 и ползун 5).

Рис. 5.1 Структурная схема механизма

Структурная формула механизма:

Механизм относится к механизмам II класса по классификации И. И. Артоболевского.

1.2 Построение плана положений механизма

На листе формата А1 изображаем в масштабе план положений механизма. План строим в такой последовательности. Выбираем масштаб построения:

Выбираем произвольную точку О и из нее описываем окружность радиуса ОА. Начальное положение точки А (АО) выбираем согласно исходной схемы на продолжении направляющей ОE, при пересечении ее с вычерченной окружностью. От точки АО в направлении вращения кривошипа ОА разбиваем окружность на 12 равных частей, через каждые 30 градусов, проставляя при этом последовательно точки А1, А2 и т. д. Соединив полученные точки с центром окружности О, получим 12 положений кривошипа ОА. Точка E принадлежит шатуну АE и ползуну E и движется поступательно по направляющей ОE, поэтому для построения плана положений звена АE из каждой точки А раствором циркуля, равным длине шатуна АE в принятом масштабе, делаем засечки на направляющей, получая точки E1, E2 и т. д. План положений для звена AB строим аналогично.

1.3 Построение планов скоростей

Паны скоростей строятся по векторным уравнениям, которые составляются отдельно для каждой группы Асура в порядке присоединения их к ведущему звену.

Для ведущего звена ОА определяем величину скорости точки А:

Вектор

перпендикулярен радиусу, т. е. отрезку ОА, и направлен в сторону, определяемую направлением

. Задаемся масштабом плана скоростей

и вычисляем отрезок

, изображающий в выбранном масштабе вектор

Из произвольной точки Р, называемой полюсом плана скоростей, откладываем в указанном направлении отрезок

длиной 44,8 мм.

Составляем векторное уравнение, по которому определим скорость точки B, принадлежащей шатуну АB и ползуну B.

Скорость точки А известна, скорость относительного вращения точки B вокруг точки А перпендикулярна радиусу вращения отрезку АB и определяется по формуле

Скорость точки B направлена вдоль направляющей АB. Таким образом, получаем векторное уравнение, в котором два вектора известны по направлению, но неизвестны по величине, а третий вектор известен по направлению и по величине. Решая это векторное уравнение графическим способом, получим план скоростей для группы Асура, состоящей из звеньев 2 и 4. В соответствии с векторным уравнением через конец вектора

(точку а) проводи направление вектора

, перпендикулярное BА, а через полюс

- направление вектора

, параллельное АB. На пересечении этих направлений поставим точку B, а отрезки

в масштабе будут представлять скорости

. Для определения их величины достаточно измерить соответствующие отрезки и умножить их на масштабный коэффициент

Пользуясь построенным планом скоростей, можно определить угловую скорость

по формуле:

Для определения направления

переносим вектор

в точку B механизма и рассматриваем движение этой точки относительно точки А по направлению скорости

Аналогично строим план скоростей для группы Ассура (звенья 3 и 5) по уравнению:

и определяем угловую скорость шатуна AE:

Для определения направления

переносим вектор

в точку E и рассматриваем движение этой точки относительно точки A.

Изложенным выше способом строим планы скоростей для остальных 11 положений.

Результаты построения заносим в таблицу 1.1.

Таблица 5.3

Полож.	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
, град	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
[PA], мм	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80	44,80
[AВ], мм	8,03	29,34	42,25	44,16	34,77	15,76	8,03	29,34	42,25	44,16	34,77	15,76
[РВ], мм	46,10	39,94	18,94	9,70	34,38	45,80	42,14	28,70	11,71	5,86	23,21	38,40
[AЕ], мм	44,80	39,10	22,94	0,00	22,94	39,10	44,80	39,10	22,34	0,00	22,94	39,10
[РЕ], мм	0,00	17,51	33,83	44,80	43,77	27,29	0,00	27,29	43,77	44,80	33,83	17,51
VAВ, м/с	0,40	1,47	2,11	2,21	1,74	0,79	0,40	1,47	2,11	2,21	1,74	0,79
VВ, м/с	2,30	2,00	0,95	0,48	1,72	2,29	2,11	1,43	0,59	0,29	1,16	1,92
VAЕ, м/с	2,24	1,96	1,15	0,00	1,15	1,96	2,24	1,96	1,12	0,00	1,15	1,96
VЕ, м/с	0,00	0,88	1,69	2,24	2,19	1,36	0,00	1,36	2,19	2,24	1,69	0,88
ВА, с-1	0,72	2,62	3,77	3,94	3,10	1,41	0,72	2,62	3,77	3,94	3,10	1,41
ЕА, с-2	4,00	3,49	2,05	0,00	2,05	3,49	4,00	3,49	2,00	0,00	2,05	3,49

1.4 Построение планов ускорений