Структурный, кинематический и силовой анализ механизма. Синтез зубчатой передачи (стр. 2 из 7)

; ;

(2.4)

Построение плана начинаем с нанесения элементов неподвижного звена (точек опор О₁ и О₂ и линии хода ползуна y – y). Под углом б =210° к линии x – x из точки О₁ проводим ось ведущего звена и от точки О₁ откладываем на ней отрезок О₁А, равный длине кривошипа.

Затем определяем положение точки В. Для этого из точки А радиусом АВ и точки О₂ радиусом ВО₂ делаем засечки. На продолжении звена АВ находим положение точки С. Для того чтобы найти положение точки D, проводим дугу из точки С – радиусом CD. Точка пересечения с линией хода ползуна будет точкой D.

Частота вращения кривошипа О₁А n₁ = 165 об/мин.

Угловая скорость кривошипа О₁А, с^-1,

.

2.3 Определение скоростей точек механизма методом планов скоростей

Зная закон движения ведущего звена и длину каждого звена механизма, можно определить скорости его точек по значению и направлению в любом положении механизма путем построения плана скоростей для этого положения. Значения скоростей отдельных точек механизма необходимы при определении производительности и мощности машины, потерь на трение, кинематической энергии механизма; при расчете на прочность и решении других динамических задач.

Построение планов скоростей и чтение их упрощаются при использовании свойств этих планов:

1) векторы, проходящие через полюс P_V, выражают абсолютные скорости точек механизма. Они всегда направлены от полюса. В конце каждого вектора принято ставить малую букву a, b, c, ... или другую. Точки плана скоростей, соответствующие неподвижным точкам механизма, находятся в полюсе Р_V (О₁, О₂);

2) векторы, соединяющие концы векторов абсолютных скоростей, не проходящие через полюс, изображают относительные скорости. Направлены они всегда к той букве, которая стоит первой в обозначении скорости.

3) каждое подвижное звено механизма изображается на плане скоростей соответствующим одноименным, подобным и сходственно расположенным контуром, повернутым относительно схемы механизма на 90^° в сторону мгновенного вращения данного звена. Это свойство плана называется свойством подобия и позволяет легко находить скорость точек механизма.

Находим скорость точки А кривошипа О₁А по формуле, м/с:

V_A = w₁

O

A; V_A = 17,27 × 0,120 = 2.0724 (2.8)

Вектор

направлен перпендикулярно к оси звена О₁А в сторону его вращения. Задаемся длиной отрезка Р_Vа (произвольно), который на плане будет изображать скорость точки А; . Тогда масштаб плана скоростей, м/с × мм^-1,

. (2.9)

Из произвольной точки P_V, в которой помещены и точки опор О₁, О₂, откладываем перпендикулярно к звену О₁А отрезок Р_Vа = 70 мм.

Для дальнейшего построения плана скоростей и определения скорости точки В составляем уравнение:

;(2.10)

где

- скорость точки А, известна по значению и направлению;

– относительная скорость точки В во вращении вокруг точки А.

- скорость точки О₂ (равна нулю);

- относительная скорость точки В во вращении вокруг точки О₂

Относительные скорости

и известна по линии действия: перпендикулярна к звену АВ, проводится на плане из точки а (конец вектора ); перпендикулярна к звену ВО₂, проводится на плане из точки О₂ (в полюсе Р_v). На пересечении этих двух линий действия получим точку b конец вектора скорости точки В:

· м/с. (2.11)

Вектор ab изображает скорость

точки В в относительном вращении вокруг точки А:

· м/с. (2.12)

Вектор О₂В изображает скорость

точки В в относительном вращении вокруг точки О₂:

= · м/с. (2.13)

Положение точки С находим на плане скоростей по свойству подобия (из пропорции), мм:

(2.14)

Подставив значения длины звеньев на схеме и длины соответствующих отрезков на плане, определяем место точки С на плане скоростей. Соединив ее с полюсом, определяем значение скорости точки С, м/с:

. (2.15)

Для определения скорости точки D воспользуемся векторными равенствами:

(2.16)

где:

– скорость точки С, известна по значению и направлению;

– относительная скорость точки D во вращении вокруг точки С;

Относительная скорость

известна по линии действия: перпендикулярна к звену DC, проводится на плане из точки С (конец вектора ). Скорость точки Dотносительно стойки направлена по линии хода ползуна, проводится на плане из полюса P_V параллельно ходу ползуна до пересечения с вектором относительной скорости . Точка пересечения будет точкой d. определяющей конец вектора скорости :

V_D =

· ; V_D = 78 × 0,013 = 1,014 м/с. (2.17)