Проектирование кулачкового механизма (стр. 5 из 10)

- Определить необходимый момент инерции маховых масс, обеспечивающих вращение коленчатого вала с заданным коэффициентом неравномерности при установившемся режиме работы на холостом ходу. Определить момент инерции дополнительной маховой массы (маховика), установленной на коленчатом валу;

- Построить диаграмму изменения угловой скорости коленчатого вала двигателя за время одного цикла установившегося режима работы на холостом ходу.

3.2. Проектирование кривошипно-ползунного механизма

3.2.1.Порядок расчета

Главный механизм проектируется по средней скорости ползуна (поршня). Рассматривается движение ползуна за один оборот кривошипа. Время одного оборота

. За это время путь, пройденный ползуном равен средняя скорость ползуна . Откуда .

Кроме того, спроектированный механизм должен удовлетворять ряду требований:

1. Рассчитанные размеры звеньев механизма должны обеспечивать проворачиваемость ведущего звена;

2. Механизм должен иметь минимальные размеры;

3. Для обеспечения наибольшего КПД и отсутствия заклинивания угол давления не должен превышать допустимого значения, т.е. должно выполняться условие

.

Для общего случая

Причем угол

определяется из условия .

В данном случае рассматривается центральный кривошипно-ползунный механизм, следовательно

, .

3.2.2.Синтез механизма и результаты расчета

;

;

;

Проверка:

1.

, , - верно.

2.

, , - верно.

Для построения механизма необходимо выбрать масштаб

. Произвольно выбираем место расположения шарнира О, проводим через точку О горизонтальную прямую. Кроме того, проводим из т. О окружность радиусом ОА. Разобьем окружность через равные углы на 12 частей . Так как двигатель четырехтактный, то полный цикл осуществляется за 2 поворота кривошипа. Из каждой точки раствором циркуля равным АВ сделаем засечки на горизонтали. Соединив полученные точки, строим левую часть механизма в 24-х положениях. Крайние положения точки В соответствуют ходу штока поршня Н. Правая часть строиться симметрично левой.

3.3. Силы и моменты, действующие на звенья механизма

Динамический анализ начинают с определения сил и моментов, которыми нагружен механизм, так как их характер определяет закон движения механизма. В данном случае задана индикаторная диаграмма и таблица значений давления в цилиндре в долях максимального давления в зависимости от положения поршня. Для построения соответствующей индикаторной диаграммы проведем перерасчет давления в Па, результаты расчета сведем в таблицу 3.

Таблица 3.

Значения давления в цилиндре двигателя в зависимости от положения поршня.

Путь поршня(в долях хода )		0	0,025	0,05	0,1	0,2	0,3
Холостой ход	Всасывание		0.196	0	-0.196	-0.196	-0.196	-0.196
	Сжатие		5.58	4.704	4.018	2.94	1.764	1.176
	Расширение		5.58	9.8	8.33	6.46	4.21	3.038
	Выхлоп		0.196	0.196	0.196	0.196	0.196	0.196

Путь поршня(в долях хода )		0,4	0, 5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Холостой ход	Всасывание		-0.196	-0.196	-0.196	-0.196	-0.196	-0.196	-0.196
	Сжатие		0.813	0.519	0.274	0.078	-0.098	-0.186	-0.196
	Расширение		2.254	1.764	1.372	11271	0.931	0.646	0.294
	Выхлоп		0.196	0.196	0.196	0.196	0.196	0.196	0.294

Выбираем масштаб построения индикаторной диаграммы

.

Индикаторную диаграмму построим для I цилиндра.

Сила

, действующая на поршень, является алгебраической суммой сил, действующих на поршень слева (со стороны рабочей полости цилиндра) и справа. Так как правая нерабочая полость цилиндра сообщается с атмосферой, то на поршень в любом положении механизма действует сила атмосферного давления и сила будет пропорциональна ординатам, заключенным между линией атмосферного давления и соответствующей кривой индикаторной диаграммы.

Если за ординаты силы принять ординаты, снятые с индикаторной диаграммы, то масштаб силы определиться из следующего соотношения

Учитывая чередование процессов, протекающих в левом и правом цилиндрах 6 и 6’ строим график проекции изменения сил

и в зависимости от положения входного звена. При этом масштаб по оси определиться следующим образом:

3.4. Определение параметров динамической модели

Для того чтобы упростить определение закона движения сложной системы, реальный механизм заменяют динамической моделью. Модель представляет собой стойку и вращающееся звено, называемое звеном приведения, инерционность которого определяется суммарным приведенным моментом инерции

. На звено приведения действует суммарный приведенный момент сил . Параметры динамической модели и определяют так, чтобы законы движения звена приведения динамической модели и движения начального звена реального механизма совпадали: