Как построить график сил полезного сопротивления

Курсовой проект по дисциплине

Синтез механизмов и машин

Выполнил: студент группы ЭТМ

Проверил: преподаватель кафедры ЭМиО Эштуков И.В.

Йошкар-Ола 2015

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………………………………………………………..3

1. Динамический синтез рычажного механизма и расчет маховика

1.1. Значения исходных расчетных параметров механизма иглы………………………….4

1.2. Построение совмещенных планов положений механизма…………………………………..4

1.3. Построение диаграммы сил сопротивления……………………………………………………………………….7

1.4. Расчет и построение диаграммы изменения работ, диаграммы изменения приведенных моментов, диаграммы изменения кинетической энергии. Определение момента инерции маховика…………………………………………………………………..7

2. Синтез кулачкового механизма……………………………………………………………………………………10

2.1. Значения расчетных параметров для проектирования кулачка…………………10

2.2. Построение диаграммы изменения скорости по закону ускорения толкателя для положений механизма………………………………………………………………………10

2.3. Определение величины минимального радиуса. Профилирование кулачка. Определение максимального значения угла давления Ɵmax кулачка на толкатель и сравнение его с допускаемым Ɵдоп ……………………………………………..16

Список литературы…………………………………………………………………………………………………………….21

Введение

Курсовой проект по дисциплине «Синтез механизмов и машин» содержит синтез рычажного кулачкового механизма и его исследование, а также описание работы машинного агрегата.

Рычажный механизм проектируется методами структурного, кинематического, силового и динамического синтеза.

Целью кинематического синтеза является установление положений всех звеньев механизма и траекторий их движения, определение угловых скоростей и ускорений звеньев, а также линейных скоростей и ускорений некоторых точек этих звеньев.

Основной задачей силового синтеза механизма является определение сил, действующих на звенья механизма, давления в кинематических парах и уравновешивающей силы на звене, принятом за ведущее. Решение этих задач позволяет располагать данными для прочностных расчетов звеньев, элементов кинематических пар и определения мощности двигателя привода.

Задачей динамического синтеза механизма является определение расхода мощности и основных геометрических размеров маховика.

При выполнении синтеза кулачкового механизма решаются следующие задачи:

– определение минимального радиус-вектора кулачка по указанному углу передачи и конструкции толкателя;

– выполнение кинематического синтеза кулачкового механизма с целью построения практического профиля кулачка, обеспечивающего заданный закон движения толкателя.

Динамический синтез рычажного механизма и расчет маховика.

Значения исходных расчетных параметров механизма иглы.

Дано:

размеры звеньев: LAB = 16 мм,

LBC = 36 мм,

частота вращения кривошипа: n1 = 3500 мин-1,

сила сопротивления на игле: FC = 4 H,

коэффициент неравномерности вращения кривошипа: [δ] = 0,11.

Целью динамического синтеза механизма является определение момента инерции маховика, установленного на ведущем валу (валу кривошипа), обеспечивающего допускаемую величину коэффициента неравномерности вращения [δ] кривошипа.

Тип механизма: кривошипно-ползунный механизм иглы швейных машин.

Построение совмещенных планов положений механизма.

Игла швейных машин в большинстве случаев совершает возвратно-поступательное движение по вертикали. Проколов материал и проведя через него верхнюю нить, игла, опускаясь в крайнее нижнее положение, входит в челночное устройство. Отсюда, изменив направление движения, она поднимается и выходит из челночного устройства и материала. Для обеспечения правильного взаимодействия иглы с другими рабочими инструментами машины необходимо, чтобы из нижнего положения игла поднималась как можно быстрее и как можно раньше выходила из челночного устройства, а после выхода из сшиваемого материала перемещалась медленно. Этим требованиям лучше всего соответствует кривошипно-ползунный механизм (рис.1), получивший всеобщее распространение в челночных швейных машинах. Кривошипно-ползунный механизм преобразует вращательное движение кривошипа 1 главного вала в возвратно-поступательное движение цилиндрического стержня игловодителя-ползуна 3 с иглой, перемещаемого шатуном 2. Ход иглы из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение равен удвоенной длине кривошипа:

Н = 2LAB.

Рис.1. Схема механизма иглы швейной машины

Сила сопротивления FC , приложенная к игле, принимается постоянной и равной силе трения иглы о сшиваемый материал при движении иглы. Она направлена противоположно направлению движения ползуна-игловодителя и действует во время нахождения иглы в материале – на интервале от 4-го до 8-го положения. В остальных положениях сила сопротивления отсутствует: FC = 0.

При построении совмещенных планов положений механизма за начальное принимается положение, соответствующее крайнему верхнему положению игловодителя.

В задачах по определению момента инерции маховика предполагаются заданными:

1) схемы механизмов, вошедших в машинный агрегат, и размеры их звеньев;

2) силы, приложенные к звеньям машинного агрегата;

3) массы и моменты инерции его звеньев;

4) среднее число оборотов в минуту звена приведения или, что то же, средняя угловая скорость этого звена:

ωср = сек-1

ωср = = 366,3 сек-1

5) степень неравномерности движения [δ] звена приведения.

На основании указанных данных всегда могут быть получены выражения:

а) приведенных момента движущих сил МД и момента сил сопротивления МС ,

б) приведенного момента инерции масс звеньев машинного агрегата IП. Будем считать, что этот момент инерции представляет собой сумму двух приведенных моментов инерции: I0 , состоящего из постоянного момента звена приведения и так же постоянного приведенного момента инерции масс звеньев, которые приводятся в движение звеном приведения и у которого передаточное отношение постоянно, и I3 – приведенного момента инерции масс звеньев исследуемого механизма, то есть:

IП = I0 + I3 ,

в) наибольшего значения ωmax угловой скорости ω звена приведения в течение цикла, которое равно:

ωmax = ωср

ωmax = 366,3× = 386,4 сек-1,

г) наименьшего значения ωmin угловой скорости ω этого звена в течение цикла, которое равно:

ωmin = ωср

ωmin = 366,3× = 346,2 сек-1.

В масштабе μ1 = 1|2 мм/мм (увеличение линейных размеров в 2 раза) строятся совмещенные планы положений механизма для 12 равноотстоящих положений кривошипа, за нулевое положение принимается крайнее верхнее положение ползуна.

По этому чертежу определяем относительное перемещение ползуна в каждом из 12 положений на траектории, используя формулу ΔSi = Ci-1Ciμ1 , где Ci-1Ciμ1 – перемещение ползуна в i-ом положении, измеренное на совмещенных планах положений, мм. Величины Ci-1Ci показаны на рисунках слева от траектории точки С. Результаты расчета этого раздела, как и все дальнейшие, приведены в таблице 1 расчетных параметров.

Построение диаграммы сил сопротивления.

Рассчитываем и строим диаграмму изменения работ сил сопротивления на ведомом звене для каждого из двенадцати его положений.

Так как диаграмма сил сопротивления строится исходя из совмещенного плана двенадцати положений звеньев, следовательно, масштабные коэффициенты будут равны μS = μI.

Согласно исходным расчетным параметрам механизма сила сопротивления равна 4 Н, а работа ведомого звена совершается только с 4-го по 8-е положения, следовательно, график будет выглядеть (см.чертеж) таким образом.

Дата добавления: 2016-11-22; просмотров: 629 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

© 2015-2021 lektsii.org – Контакты – Последнее добавление

Задачей данного раздела курсового проекта является определение момента инерции маховика, обеспечивающего заданную величину коэффициента неравномерности движения, и построение графика угловой скорости вращения входного звена механизма в установившемся режиме.

Построение силовой диаграммы и диаграммы сил полезного сопротивления

В задании имеем силовую диаграмму, которую перенесем на лист (рис. 7).

Рис. 7. Силовая диаграмма

Далее для графика сил полезного сопротивления выберем систему координатных осей по оси абсцисс графика примем масштабные коэффициенты равными

, .

На оси абсцисс откладываем отрезок 0-12 равный 180мм. Затем этот отрезок делим на 12 равных частей, каждая из которых представляет собой отрезок, выражающий угол поворота кривошипа между соседними его положениями и обозначим деления от 0 до 12. Вдоль оси ординат в масштабе будем откладывать отрезки выражающие значения силы полезного сопротивления Рm.

Построение диаграммы приведённых моментов сил

Приведенный момент силы полезного сопротивления определим по формуле [2]

, (2.1)

где – скорость выходного звена, соответствующая i-тому его положению, – угловое ускорение точки А, – сила полезного сопротивления в i-том положении, Н.

График момента строиться в системе координат, осью абсцисс которой является угол поворота входного звена (рис. 8). Величина масштабного коэффициента равна .

Рис. 8. Построение диаграммы приведённых моментов сил.

Построение диаграмм работ

Диаграмма работы сил полезного сопротивления располагается под графиком соответствующего приведенного момента. С осью абсцисс, по которой откладывается величины угла поворота входного звена в том же масштабе, что и на предыдущем графике . Этот график строиться по формуле

, (2.2)

где – масштабный коэффициент приведенного момента; – масштабный коэффициент будущей диаграммы работ по оси ординат, – площадь на интервале от 0 до 1, ограниченной осью абсцисс и диаграммой приведённых моментов сил. В дальнейшем, на следующем участке, будет браться суммарная площадь +равная сумме площадей взятая на интервале от 0 до 2 деления, где – площадь на интервале от 1 до 2, ограниченной осью абсцисс и диаграммой приведённых моментов сил и далее аналогично для остальных интервалов. Найдя точки всех интервалов работы полезного сопротивления, они соединяются кривой линей, после чего соединяем точку на 12 интервале с точкой начала координат, получаем некий отрезок, после отображаем получившийся отрезок в противоположную сторону относительно оси абсцисс. Полученный отрезок и является диаграммой движущих работ.

Определение избыточной работы

Так как указанные работы уже определены и представлены в виде графиков, то технически определение избыточной работы можно осуществить «переброской» наклонной прямой линии в область графика, выражающего работу «меняющуюся по кривой». После такой операции отрезки ординаты, заключенные между прямой и кривой в масштабе выразим избыточную работу в каждом положении механизма. Теперь сведем эти ординаты в отдельный график представленный на (рис. 9).

Знак избыточной работы будет положительным если ее ордината располагается выше наклонной прямой, в противном случае избыточная работа имеет отрицательный знак.

конвейер кинематический инерция сопротивление

Рис. 9. Построение диаграмм работ сил сопротивления и движущих сил, диаграммы избыточных работ.

1.3.2. Построение графика работ сил полезного сопротивления и сил движущих

Для построения графика работ сил полезного сопротивления проводим интегрирование зависимости Мпр=Мпр(j) по обобщенной координате (т.е. по углу поворота звена приведения – кривошипа), что приводит к получению требуемого графика Ас=Ас(j). Для получения наглядного результата применим метод графического интегрирования. Для этого вводим полюсное расстояние Н=60 (мм) и определяем масштабный коэффициент диаграммы работ.

mА=mм×mj×Н (1.15)

mА=9.5×0,035×60=19.95(Дж)

Построение этого графика возможно из-за того, что за цикл движения Ад=Ас. Внутри цикла Ад¹Ас, а разность Ад – Ас=DТ – приращению кинетической энергии. Данный график строим в масштабе mт=mА.

Построение графика разности работ DТ поводи следующим образом. Алгебраически складывая положительные ординаты диаграммы Ад=Ад(j) и отрицательные Ас=Ас(j) получим отрезки, которые откладываем от оси абсцис соблюдая знаки. Соединив линиями полученные точки, получим график разности работ DТ.

1.3.3.Расчёт и построение графика приведённого момента инерции рычажного механизма

Для построения требуемого графика нам понадобятся значения масс звеньев и моментов инерции звеньев относительно центров масс, которые нам заданы в ТЗ на проектирование.

По схеме механизма с учётом формы движения звеньев и на основании того, что кинетическая энергия звена приведения (кривошипа) равна суме кинетических энергий звеньев, запишем формулу.

(1.16)

где: I1 – момент инерции первого звена.

I1=0.02(кг×м2);

IS2 – момент инерции второго звена;

IS2=0,041(кг×м2);

I3 – момент инерции третьего звена;

I3=0,0016(кг×м2);

IS4 – момент инерции четвёртого звена;

IS4= 0,026(кг×м2);

m2 – масса второго звена.

m2 = 0.39(кг):

m3 – масса третьего звена.

m3 = 0.1(кг):

m4 – масса четвёртого звена.

m4 =0.4(кг);

m5 – масса пятого звена.

m5 =1.05(кг);

VS2 – скорость центра тяжести второго звена.

VS4 – скорость центра тяжести четвёртого звена.

w2 w4 – угловые скорости звеньев 3 и 4 соответственно.

Длины вектора скорости pf.

(1.16)

(1.17)

(1.18)

где: ps2 – аналог скорости точки S2.

ps4 – аналог скорости точки S4.

pс – аналог скорости точки С.

mV – масштабный коэффициент плана скоростей.

(1.19)

Тогда

Полученные значения приведённого момента инерции заносим в таблицу 5, и соответственно им строим график приведённого момента инерции рычажного механизма масштабе.

(1.22)

Таблица 5. Значения приведённого момента инерции