Рычажный и кулачковый механизм

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

____________________________________________________________________________________________

Кафедра «Механика и конструирование машин.

Курсовая работа

по дисциплине: «Теория механизмов и машин»

на тему: «Рычажный механизм. Кулачковый механизм»

Выполнил: студент гр. 8062зу

_______________

« »_______________2010 г.

Проверил: _______________

« »_______________2010 г.

Великий Новгород

2010 г.

Содержание.

1. Структурный анализ рычажного механизма…………………………………………………3
2. Кинематический анализ рычажного механизма……………………………………………..4
3. Силовой анализ рычажного механизма………………………………………………………5

Кулачковый механизм……………………………………………………………………………9

Приложения……………………………………………………………………………………….11

1

1.Структурный анализ рычажного механизма

1.Кривошип О1А

2.Шатун А В

3.Ползун В

N =3- число подвижных звеньев

P5= 4- число кинетических пар 5 го класса

Определим степень свободы всего механизма по формуле Чебишева ( для плоских механизмов):

W = 3n – 2p5 – p4 = 3 * 3 – 2 * 4 – 1 * 0 =1

Следовательно, ( т.к. W =1 ) механизм приводится в движение с одного ведущего звена и его можно разбить на структурные группы Асура – 1 диада и механизм 1 го класса.

Механизм 1 го класса Диада 2,3

О1 3

В

1 2

А

А

2

1. Кинематический и динамический анализ рычажного механизма.

1.1 Построение планов положений механизма.

1.1.1 Определяем масштабный коэффициент длинны.

КL = LОА / ОА = 0,105/35 = 0,003 м/мм

L_ОА = Н/2 = 210/2 = 105м L_АВ = L_ОА / 0,25 = 0,42 м

Масштабная длинна шатуна

АВ = L_АВ / K_L = 0,4²/0,003 = 140мм.

За нулевое положение принимаем положение когда ползун В будет находиться в верхней мёртвой точке

Делим окружность ОА на шесть частей и строим шесть положений механизма.

3

1.2 Построение планов скоростей

Определяем угловую скорость вращения кривошипа.

ω₁ = Пn₁/ 30 = 3,14* 90/ 30 = 9,42 с ^-1

Скорость точки А

Vа =ω1 * L_ОА= 9,42 * 0,105 = м/c

Масштабный коэффициент плана скоростей.

Кv = V_A/ р_а = 1/50 = 0,02 м/с/мм

Для определения скорости точки В используем систему уравнений.

V_B = V_A + V_BA/ ┴BA

.

V_B = V_BO + V_BBC

Скорость точки S₂ определяем из условия подобия.

Действительные скорости точек определяем из выражения.

V_В = рв * Кv

VS₂ = pS₂ * Kv

ω₂ = V_AB / L_AB = ав * К_v / L_АВ

Полученные значения заносим в таблицу.

4

1.3 Построение планов ускорений

План ускорений строим для заданного положения.

Определяем ускорение точки а

а_А = ω₁² * L_ОА = 9,42² * 0,105 = 9,3 м/с²

Масштабный коэффициент плана ускорений.

Ка = а_н/ Па = 9,3/ 60 = 0?155 м:с² / мм

Для определения ускорения точки В используем систему уравнений.

а_В = а_А + а_ВА / װ ВА + а_ВА / ┴ ВА

а_В. = а_ВС + а_ВС

Нормальное ускорение а_ВС= ω²₂ * L_ав

Для ( 0 ) положения

аⁿ_ВА = ω²₂ * L_АВ = 2,38² * 0,42 = 2,38 м/с²

Для ( 2 ) и ( 4 ) аⁿ_ВА = 1,19² * 0,42 = 0,59 м/ с²

Её масштабное значение

( 0 ) аn₂ = а_ВА/ К_А = 2,38/ 0,155 = 15 мм

( 2 ) и ( 4 ) аn₂ = 0,59 / 0,155 = 4мм

Ускорение точки S₂ определяем из условия подобия

Абсолютные ускорения точек для ( 4 ) положения

а_В = а_sв = ПВ * К_а = 37 * 0,155 = 5,74 м/c²

аs₂ = ПS₂ * К_а = 48 * 0,155 = 7,44 м/ c₂

Е₂ = а_ВА/ L_АВ = (n₂в) * К_а / L_АВ = 52 * 0,155/ 0,42 = 19,2 С^-2

5

1.4Определение сил, действующих на звенья

Силы тяжести;

G1 = m1 * g = 14 * 10 = 140 H

G2 = m2 * g = 24 * !0 = 240 H

G3 = m3 * g = 55 * 10 = 550 H

Силы инерции

Ф2 = m2 * as2 = 24 * 7,44 = 179 Н

Ф3 = m3 * as3 = 55 * 5,74 = 316 Н

Моменты сил инерции

М^ф2 = Js2 * E2 = 0,72 * 19,2 = 13,8 Н * м

Js2 = 0,17 m2 * L²_АВ = 0,17 * 24 * 0,24² = 0,72 кг * м²

Fc = Р4 * ПД²_N = 6 * 10⁵ * 3,14 * 0,18² = 15260 Н

4 4

6

1.4 Определение реакций в кинематических парах

Для группы Асура, состоящей из звеньев 2 и 3 составим условие равновесия

Rⁿ₁₂ + R^ﺡ₁₂ +G₂ +Ф₂+ Ф₃ + ℓ₃ + F_е + R₀₃ = 0

∑ M_В = 0 R^ﺡ₁₂ * ℓ_АВ – G₂hG₂ * Kℓ - Ф₂ * hф₂ * Кℓ - М^ф₂ = 0

R₀₃ * Xℓ = 0

Из второго уравнения находим

R^ﺡ₁₂ = 1. ( G₂ * hG2 * Kℓ + M^ф₂ ) = 1.. ((240 * 89 + 179 * 47 ) * 0,003 + 13,8 ) = 246 Н

ℓ_{АВ 0,42}

Задаёмся масштабным коэффициентом плана сил

К_F = Fmax / Fmin = 15260 = 100 Н

152 мм

Масштабные значения остальных сил

R^ﺡ₁₂ = R^ﺡ₁₂ = 246 = 2,5 мм

К_F 100

G₂ = 2,4мм G₃ = 5,5 мм

Ф₂ = 2мм Ф₃ = 3мм

По первому уравнению строим план сил и определяем

R^N₁₂ = R₁₂ * К_F = 162 * 100 = 16200 Н

R₁₂ = 16200Н R₀₃ = 29 * 100 = 2900 Н

Рассматриваем механизм 1^го класса

Уравнение равновесия

R₂₁ + К₀₁ + G₁ = 0

R₂₁ * h_R21 * К_ℓ - Му = 0

Из второго уравнения находим

Мур = 16200 * 25 * 0,003 = 1215 Н * м

По первому уравнению строим план сил в масштабе

7

К_F = 200 Н.

Мм

R₁₂ = 81мм G₁ = 1мм

Из плана сил R₀₁ = 16200 Н

1. Синтез кулачкового механизма

S_max = 30мм

φ_П = φв = 120⁰ φ_ВВ = 0 Q_доп = 30 мм

2.1 Определение законов движения толкателя

Принимаем а₁ = 50 мм

Задаём масштабом К_φ

К_φ ( φ_п + φ_в + φ_вв) * . П . = ( 120 + 0 + 120 ) * 3,14 . = 0,0174 рад/ мм

180*А 180*240

Определяем длину отрезка φ_П = 120мм

φ_ВВ =0 φ_В = 120 мм

Разбиваем отрезок 0 - φ* на четыре части, и отрезок φ* -φ_П тоже на четыре части.

Строим график аналога ускорений толкателя.

D²s ( φ )

Dφ²

Геометрическим интегрированием строим графики

dп = ( φ) п ( φ )

dφ

Определяем масштабы по осям ординат полученных графиков

К_П = КS = S = 30 = 0,517 мм

Н 58 мм

К_П^І =Rs = 0,517 =0,595 1 .

Н₂* К_φ 50* ),0174 мм

8

К_П^ІІ = К_П^І = 0,595 = 0,683 . 1

Н₁*К_φ 50*0,0174 мм

2.2 Определение основных геометрических размеров механизма.

Для построения фазовой характеристики принимаем масштаб

Кℓ = Кs =0,517 мм.

Определяем величину S в масштабе Кℓ

Умножаем ординату с графика.

dп на коэффициент Кп^І = 0,595 = 1,15

dφ Кп 0,517

Данные сводим в таблицу.

Строим фазовую характеристику на этапе подъёма, т.к. замыкание кулачка осуществляется с помощью пружины.

Определяем величину начального радиуса кулачка.

R₀ =R₀ * K_C = 53 * 0,517 = 28мм

Используя метод обращения строим теоретический профиль кулачка

Определяем φmin = φ * Kℓ

Тогда r рол = 0,7 * φmin

rрол = 0,4 * R₀ = 0,4 * 28 = 11,2 мм

Принимаем rрол = 10 мм и строим действительный профиль кулачка rрол = 19 мм.

9