Механизм двигателя с передачей к насосу

Министерство образования  РФ

СТИ НИЯУ МИФИ

 

 

 

Кафедра ТМиГ

 

 

 

 

 

 

МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ С ПЕРЕДАЧЕЙ  К НАСОСУ

Пояснительная записка

ТММ 180. 22. 03.00 ПЗ

 

 

 

 

 

 

Преподаватель:

_____

«_____»  _________2012г.

Студент группы :

________

«_____» ________ 2012г.

 

 

 

 

 

 

 

Северск – 2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

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

Задание……..…………...………………………………………………………..….…4

1Данныедля расчёта………………………………………………………….………..4

2 Дополнительные данные для силового расчета…………………………….……..4

3Структурный расчет.……… ………………………………………………………...5

4Кинематический расчёт……………………………………………...……………....7

5 Силовой расчёт………………………………………………….…………………...15

Заключение…………………………………………………………..…………………21

Литература…………………………………………………………….…...……….......21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Теория машин и механизмов есть наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов и машин.

Проблема теории механизмов и машин могут быть разбиты  на две группы. Первая группа посвящена  исследованию механизмов и машин. Вторая группа проблем механизмов и машин посвящена проектированию новых механизмов и машин для осуществления заданных движений.

Движение механизмов и машин зависит от сил на них  действующих. Поэтому удобнее при  изложении теории механизмов и машин  разбить на две части:

1) структура и кинематика механизмовя;

2) динамика механизмов и машин.

Структура и кинематика механизма имеет своей целью  изучение теории строении механизма, исследование движения их элементов с геометрической точки зрения независимо от их сил, вызывающих движение этих механизмов, а также изучение механизмов их свойств, проектировании механизмов по заданным кинематическим условиям.

Динамика механизмов и машин имеют своей целью  изучение методов определения сил, действующих на элементы механизмов и машин в процессе их движения этих элементов, силами на них действующих и массами которыми обладают эти механизмы.

Графическое определение  скоростей и ускорений точек  плоской неизменяемой фигуры, движущейся в своей плоскости, производится путём построения планов скоростей и ускорений этой фигуры, а также построением графиков. Задача кинематического расчета механизма заключается в том, чтобы определить линейные скорости и ускорения точек звеньев, а также угловые скорости и угловые ускорения всех звеньев механизма.

Силовой расчёт механизмов состоит в определении уравновешивающего момента на ведущем звене механизма.

Динамический расчёт сводится к исследованию движения механизма  под действием заданных сил и  определению закона движения начального звена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

 

Данные для  расчета приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 –  Данные для расчета

 

а	b	lAB	lBC	lCD	lDE	lDK	lEF			P3max	P4max
м								рад	рад/с	кН
0,24	0,48	0,08	0,4	0,2	0,24	0,12	0,26		20	15	0,5

 

 

2 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ СИЛОВОГО РАСЧЕТА

 

При расчете  условно принять, что:

а) масса долбяка (резцовой призмы) поперечного –  строительного и долбёжного станка, а также масса ползуна пресса:

где х –  ход соответствующего звена, м;

б) масса поршня в двигателе и компрессоре  равна массе шатуна;

в) масса остальных звеньев:

        (1)

где a - коэффициент пропорциональности, кг/м²;

      l – длина звена, м.

 

Ориентировочные величины коэффициентов a выбрать в следующих пределах:

шатуны…………………………………………………………………..15-30 кг/м²;

коромысла……………………………………………………………….30-60 кг/м²;

кулисы…………………………………………………………………….100-200 кг/м²;

кривошипы и  подвижные щели дробинок…………………………400-800 кг/м².

 

г) момент инерции звеньев:

       (2)

где m и l – масса (кг) и длина звена (м);

     b » 0,1 – для шатунов, коромысел, кулис, и подвижных щек дробилок;

     b » 0,4 – для кривошипов.

 

 

 

 

 

3 СТРУКТУРНЫЙ  РАСЧЕТ

 

3.1 Структурный анализ механизма

3.1.1 Название звеньев:

1 – кривошип, так как  совершает полное вращательное  движение относительно точки  А;

2 – шатун, так как совершает вращательно-поступательное движение;

3 – ползун, так как совершает поступательное движение;

4 – шатун, так как совершает вращательно-поступательное движение;

5 – коромысло, так как совершает не полное вращательное движение относительно неподвижной точки F.

 

3.2 Определение степени подвижности

Степень подвижности механизма W, определим по формуле Чебышева

     (3)

где n – число подвижных звеньев;

     q₁ – число одноподвижных кинематических пар;

     q₂ – число двух подвижных кинематических пар.

 

Для данного  механизма:

n=5;

q₁=7;

q₂=0.

 

Подставляем эти значения в формулу (3), получим

то есть степень подвижности данного механизма равна единице.

 

3.3 Строение механизма по Ассуру.

Строение механизма  по Ассуру представлено в таблице 2.

 

Формула строения механизма по Ассуру:

,

 

где В - вращательная кинематическая пара (к.п.);

П – поступательная к.п..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 –  Строение механизма по Ассуру

 

Группа Ассура	Название группы. Формула строения	Оставленная часть
n=2; q1=3;	Двухзвенная группа с тремя вращательными  кинематическими парамами	n=3; q1=4;
n=2; q1=3;	Двухзвенная группа с двумя вращательными и одной внешней поступательной	Начальный  вращательный механизм

 

 

 

 

 

4 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

 

4.1 Построение  планов положений

Строим планы  положений для двенадцати положений, при которых начальное звено при каждом положении поворачивается на 30⁰. Центры тяжести звеньев условно принимаем в центрах тяжести фигур, их изображающих на схеме механизма. За исходное, нулевое положение механизма  принимаем положение, при котором j₁ = 0°. Заданное положение механизма    принимаем положение, при котором j₁ = p/6.

Схема механизма  в двенадцати положениях представлена на рисунке 1.

4.2 Построение кинематических графиков.

Для кинематического  исследования механизмов за полный цикл движения, применяют метод, заключающиеся в построении кинематических графиков: положения, первой передаточной функции, второй передаточной функции.

В построение кинематических графиков проводится для звена 3.

 

4.2.1 Построение  графика перемещений точки F

График функции положения строится следующим образом: по оси абсцисс в масштабе откладывается двенадцать равных отрезков, а по оси ординат откладывается ход движения ползуна в масштабе .

График перемещения  точки F изображен на рисунке 1[ТММ 850.24.01.00 ПЗ, лист 1].

Масштаб .

Определение масштаба

где - расстояние от 0 до 12 мм, [ТММ 850.24.01.00 ПЗ, лист 1].

 

4.2.2 Построение графика  первой передаточной функции

График  первой передаточной функции строится следующим образом: по оси абсцисс так же  в масштабе откладывается двенадцать равных отрезков. К каждой точке из графика перемещений проводим касательную, эту касательную линию переносим в точку Н₁ ,(определяющую расстояние до точки в которую переносятся касательные). Точка, в которой касательная пересекает ось ординат, проводится отрезок параллельный оси абсцисс, до пересечения с соответствующей точкой, в которой была проведена данная касательная.

График первой передаточной функции изображен на рисунке 1[ТММ 850.24.01.00 ПЗ, лист 1].

 

 

 

 

Масштаб определяется по формуле

;

 

4.2.3 Построение графика  второй передаточной функции

График второй передаточной  функции строится следующим образом: так же по оси абсцисс откладывается двенадцать отрезков. К каждой точке из графика первой передаточной функции проводим касательную, эту касательную линию переносим в точку Н₂ (расстояние до точки в которую переносятся касательные). Точка, в которой касательная пересекает ось ординат, проводится отрезок параллельный оси абсцисс, до пересечения с соответствующей точкой, в которой была проведена данная касательная.

График второй передаточной функции изображен на рисунке 1 [ТММ 850.24.01.00 ПЗ, лист 1].

Масштаб определяется по формуле

;

 

4.2.4 Определение крайнего (мертвого) положения

Для данного механизма  крайним положением будет точка 0,12.

 

4.2.5 Построение плана скорости для заданного положения механизма (положение 1).

Угловая скорость является постоянной величиной.

 

Скорость  точки В по модулю равна

,

где - длина звена АВ, м.

Эта скорость направлена перпендикулярно АВ в  сторону вращения звена 1.

 

Скорость точки D, как точки, принадлежащей звену 2, на основании зависимости между скоростями точек плоской фигуры, движущейся в своей плоскости, определяется равенством

    (4)

где - скорость точки В (абсолютная);

   - скорость точки D во вращательном движении звена 2 вокруг точки В (относительная скорость); .

 

С другой стороны точка  D принадлежит звену 4, тогда

     (5)

где - скорость точки F (абсолютная), ;

    - скорость точки D во вращательном движении звена 4 вокруг точки F (относительная скорость);

 

Для определения скорости точки D решим совместно (4) и (5). Решение выполним графическим методом: построением плана скоростей.

Выберем масштаб  скорости .В плоскости чертежа выбираем полюс от которого в направлении вектора скорости откладываем отрезок , , изображающий в масштабе скорость точки В. Так как скорость а модуль её неизвестен, то через точку В проводим только линию действия (линию, перпендикулярную DВ) вектора скорости . Точка F лежит в полюсе потому, что . Так как скорость а модуль так же неизвестен, то через полюс проводим линию действия вектора скорости , перпендикулярную DF. Точку взаимного пересечения этих линий обозначим буквой «d», а вектор выходящий из полюса , конец которого лежит в точке «d», и будет абсолютной скоростью точки D. Тогда модуль этой скорости равен

.

 

Модуль скорости точки «е» равен

.

 

Скорость точки C, как точки, принадлежащей звену 2 определяется равенством

,     (6)

где   - скорость точки Е (абсолютная);

      - скорость точки C во вращательном движении звена 2 вокруг точки E (относительная скорость), .

С другой стороны, точка C принадлежит ползуну 3, который совершает возвратно-поступательное движение (то есть горизонтально).