Синтез рычажного механизма

Содержание

 

Введение

1 Постановка задач проекта

2 Синтез кинематической схемы механизма

3 Синтез рычажного механизма

4 Синтез кулачкового механизма

5 Синтез зубчатого механизма

6 Кинематический анализ механизма

7 Динамический анализ механизма

8 Оптимизация параметров механизма

Заключение

Список использованных источников

 

Введение

 

На современном этапе развития науки и техники большая роль отводится машиностроению, в рамках которого изучаются общие методы исследования свойств механизмов и проектирования их схем независимо от конкретного назначения машины. Это необходимо для того, чтобы повысить надежность машин и оборудования. Данная проблема рассматривается в курсе теории механизмов и машин.

Изучение дисциплины «Теория механизмов и машин» проводится с широким применением ЭВМ, а также математического и программного обеспечения.

Задачи теории механизмов и машин разнообразны. Важнейшие из них это:

- анализ механизмов;

- синтез механизмов;

- теория машин-автоматов.

Анализ механизма состоит в исследовании кинематических и динамических свойств механизма по заданной схеме.

Синтез механизма состоит в проектировании схемы механизма по заданным его свойствам.

Разделение теории механизмов на анализ и синтез носит условный характер, так как часто схему механизма и его параметры определяют путем сравнительного анализа различных механизмов, воспроизводящих одни и те же движения. Этот сравнительный анализ возможных вариантов механизма составляет теперь основу методов синтеза с использованием ЭВМ. Также в процессе синтеза механизма приходится выполнять проверочные расчеты, используя методы анализа.

Значение курса теории механизмов и машин для подготовки инженеров, проектирующих новые машины и механизмы, очевидно, так как общие методы синтеза механизмов, излагаемые в этом курсе, дают возможность находить параметры механизмов с заданными кинематическими и динамическими свойствами.

 

Постановка задач проекта

 

Задачи курсового проекта:

 -освоение методов синтеза механизмов и определение их основных параметров;

-освоение методов кинематического и динамического анализа синтезированного механизма;

-приобретение навыков оптимизации параметров механизма методом перебора.

Исходные данные:

Тип двигателя –V-образный.

Кривошипно – шатунный механизм:

H= 120×10^-3м – ход поршня;

D= 120×10^-3м – диаметр поршня;

l= 0.35 – отношение длины кривошипа к длине шатуна;

m_п= 3.5кг – масса поршня;

m_ш=9кг – масса шатуна;

w₁= 250 рад/с – угловая скорость кривошипа;

ν_max = 30⁰ – максимальный угол давления.

Кулачковый механизм:

h= 10×10^{-3 м – высота подъема толкателя;}

j_y= 84⁰– угол удаления;

тип толкателя – плоский;

закон движения – синусоидальный.

Зубчатый механизм:

u=8 – передаточное число механизма.

Требуется:

-синтезировать кривошипно-шатунный, кулачковый и зубчатый механизмы;

-произвести динамический анализ кривошипно - шатунного механизма;

-определить оптимальные параметры механизма, чтобы обеспечивался заданный закон изменения скорости поршня.

 

Синтез кинематической схемы механизма

 

Кинематическая схема механизма включает основные подсистемы автомобиля: кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы.

Кривошипно-шатунный механизм включает кривошип, шатун, поршень.

Схема кривошипно – шатунного механизма представлена на рисунке 2.1.

 

Рисунок 2.1 - Схема кривошипно – шатунного механизма

 

Газораспределительный механизм включает в себя кулачок и плоский толкатель.

Схема газораспределительного механизма представлена на рисунке 2.2.

 

Рисунок 2.2 - Схема газораспределительного механизма

Синтез рычажного механизма

Синтез рычажного механизма предусматривает определение основных параметров кривошипно-шатунного механизма – длины кривошипа, хода поршня, а также определение зависимости перемещения, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала.

Для определения основных параметров кривошипно-шатунного механизма рассмотрим рисунок 3.1.

 

Рисунок 3.1 - Схема кривошипно – шатунного механизма V – образного двигателя с углом развала 90⁰

 

Оси координат удобнее всего направить вдоль цилиндров, а для упрощения расчетов по определению параметров КШМ отбросим второй цилиндр и дальнейшие рассуждения, будем вести относительно одного цилиндра (рисунок 3.2) .

 

Рисунок 3.2 - Схема одного цилиндра КШМ

 

Определим неизвестные параметры r и l КШМ, используя формулы:

 

 r=0.5H (3.1)

 l=r/λ (3.2)

 

где r - длина кривошипа;

 l - длина шатуна.

Численные значения параметров r и l определим, записав формулы 3.1 и 3.2 в программе MathCAD. Получаем:

 r = 0.03 м;

 l = 0.171 м.

Необходимое условие проворачиваемости звеньев выполняется при угле давления ν_max равным 30 градусам.

Параметры кривошипно – шатунного механизма заносим в таблицу 3.1.

 

Таблица 3.1 - параметры кривошипно-шатунного механизма

Параметр	Значение	Размерность
H	120×10-3	м
D	120×10-3	м
r	30×10-3	м
l	171×10-3	м
λ	0.35	-
νmax	30	град.