Министерство  науки и образования РФ

 ГОУ ВПО Юго-западный Государственный Университет 

 Кафедра Теоретической механики и мехатроники 
 

 Расчетно-пояснительная  записка

 к курсовому проекту по дисциплине ТММ

на  тему:

«Проектирование механизма двухпоршневого

компрессора ». 
 
 
 
 

 Выполнил: ст.гр. АХ-82 Казаренков А. В.

 Консультант: доц. Политов Е. Н. 

 Члены комиссии: доц. Политов Е. Н.

       доц. Рукавицын А. Н.

       проф. Яцун С. Ф.

                                                                                                           
 
 

 КУРСК 2010

 Содержание

 1. Задание        3

 2. Кинематический анализ механизма         4

 2.1. Синтез главного механизма         4

 2.2. Построение планов скоростей         4

 2.3. Построение планов ускорений для выбранного

 положения механизма    5

 2.4. Построение графиков скоростей и ускорений

 ведомого  звена     6

 3. Силовой анализ механизма    7

 3.1. Первая структурная группа    8

 3.2. Вторая структурная группа         9

 3.3. Начальный механизм        11

3.4. Определение уравновешивающей силы методом  

  «Жесткого рычага»  Н.Е. Жуковского                                                 12

 4. Синтез планетарного механизма                                                               13

 5. Проектирование кулачкового  механизма                                                15

 6. Заключение                                                                                                     17

Список  используемой литературы                                                               18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2. Кинематический анализ  механизма.

 Важной  кинематической характеристикой механизмов является проворачиваемость его звеньев. Поэтому при синтезе механизмов необходимо учитывать правило Грасгофа: самое короткое звено четырехзвенника может быть кривошипом, если сумма длин самого короткого и самого длинного звеньев меньше суммы длин остальных звеньев.

 Находим угол между крайними положениями  звена 2

 

 В крайних  положениях звеньев угол α<[α]=30°. 

 2.1 Синтез главного механизма.

 Масштаб главного механизма вычисляем по формуле:

 

 Длину звеньев  вычисляем по формулам:

 

 Построив 12 положений механизма, соответствующих полному циклу его движения, мы видим, что механизм является рабочим, т.е. его звенья движутся свободно, без стопоров. В зависимости от направления Рп определяем рабочий и холостой ход механизма (φ_раб.х >φ_х.х.). 
 

             2.2. Построение планов скоростей:

      Положение 4.

      

      

      Масштаб плана скоростей подсчитываем по формуле:

      

      

      

       ;   
 
 

2.3. Построение плана ускорений для выбранного положения механизма.

 Положение 3.

 Угловые скорости всех звеньев:

             

             

             

 Нормальное  ускорение рассчитываем по формуле:

             

 Тангенциальное ускорение:

              .

 Однако  при равномерном вращении кривошипа 1 (w₁=const) угловое ускорение e₁= 0, поэтому , .

 Масштаб плана ускорений вычисляем по формуле:

             

             

             

             

             

       ; 

       ;   

 2.4. Построение графиков  перемещений, скоростей  и ускорений ведомого звена.

       График  положений строим на основании чертежа.

       Масштаб времени вычисляем по формуле :

 

 

       Масштаб перемещения на графике принимаем равным:

 

       График  скоростей строим путем графического интегрирования графика перемещений методом касательных. Масштаб скорости на графике принимаем равным:

 

       График  ускорения строим графическим дифференцированием графика скорости методом касательных. Масштаб ускорений вычисляем  по формуле:

 

       Производим  сравнение ускорений, полученных методом  планов и методом графика.  

       Погрешность определения:

               

        3. Силовой анализ механизма.

 Для определения реакций в кинематических парах используется принцип Д^¢Аламбера или метод кинетостатики: составляются уравнения равновесия всех действующих сил и сил инерции. Для плоского механизма записываются следующие уравнения равновесия:

                                              

  ,                          

 где - i-тые внешние активные силы вместе с силами инерции;

        - вектор реакций связей (реакция i-того звена на j-тое);

       - моменты выше указанных сил.

 В проекциях  на оси координат уравнения равновесия имеют вид:

                                                               

 3.1. Первая структурная группа

Масса исполнительного  звена m₃=46 кг.    Масса погонного метра звена m_пог=32 кг/м.

 Масса звена 3 механизма:

  

 Веса  звеньев:

 

 

 Ускорение центра масс звена 3:

 

 Силы инерции звеньев:

 

 

 Осевой момент инерции звена 3:

  

  Угловое ускорение звена 3:

 

 Плечо смещения силы инерции:

   

 Полезное сопротивление найдем из диаграммы:

 Рп = 0 Н 

 Составим  уравнение равновесия 1-й структурной группы:

  ;

 

 

 Принимаем масштаб  плана сил:

 

 Находим модули векторов: 

 

    Неизвестную реакцию  , определяем графически, построением плана сил.

   
 
 

 3.2. Вторая структурная группа. 

Масса исполнительного  звена m₃=46 кг.    Масса погонного метра звена m_пог=32 кг/м.

 Масса звена 2 механизма:

  

 Веса  звеньев:

 

  Ускорение центра масс звена 2:

 

 Силы инерции звеньев:

 

 

 Осевой момент инерции звена 2:

  

  Угловое ускорение звена 2:

 

 Плечо смещения силы инерции:

   

 Полезное сопротивление найдем из диаграммы:

 Рп = 0 Н  

 Составим  уравнение равновесия 2-й структурной группы:

  ;

 

   

 Принимаем масштаб  плана сил:

 

 Находим модули векторов: 

    Неизвестную реакцию  , определяем графически, построением плана сил.

   
 
 

 3.3. Начальный механизм.

 Масса кривошипа:

  m₁=

 Вес кривошипа:

   

 Составим  уравнение равновесия начального механизма:

  ;

 

 Уравновешивающий  момент на кривошипе 

    

 Принимаем масштаб  плана сил:

 

 Находим модули векторов :

 

 

 

 

 Величину  и направление реакции  найдём из плана сил