Кинематический анализ механизма насоса (стр. 1 из 5)
Аннотация
В данном курсовом проекте производится анализ механизма насоса.
В курсовом проекте представлены следующие разделы: структурный и кинематический анализы, силовой и динамический анализы механизма насоса, кинематический анализ кулачкового механизма и кинематический анализ сложного зубчатого механизма.
Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части. В пояснительной записке были детально описаны методы построения планов скоростей, ускорений, диаграмм для всех разделов.
В состав графической части входят 5 чертежей:
1. Кинематический анализ механизма насоса (формат А1);
2. Кинематический анализ кулачкового механизма
(формат А2);
3. Кинематический анализ сложного зубчатого механизма, (формат А2):
4. Силовой анализ механизма насоса (формат А1):
5. Динамический анализ механизма. Подбор маховика. (формат А1).
Пояснительная записка и чертежи были выполнены согласно всех ГОСТов.
Содержание
Введение
1. Структурный и кинематический анализ главного механизма
1.1 Структурный анализ механизма
1.2 Кинематический анализ графоаналитическим методом (методом планов)
1.2.1 Построение плана положений механизма
1.2.2 Построение планов скоростей
1.2.3 Построение планов ускорении
1.3 Кинематический анализ методом построения диаграмм
1.4 Сравнение результатов кинематического исследования, выполненного графическим и графоаналитическим методами.
2. Синтез кулачкового механизма
2.1 Исходные данные
2.2 Построение кинематических диаграмм
2.3 Определение угла давления
3. Кинематический анализ сложного зубчатого механизма
3.1 Аналитический метод
3.2 Графический метод анализа
4. Силовой анализ главного механизма
4.1 Определение внешних сил и сил инерции
4.1.1 Определяем массу звеньев и их вес
4.1.2 Определяем силы и моменты инерции
4.1.3 Определяем результирующие силы
4.2 Силовой анализ без учета сил трения
4.2.1 Силовой анализ группы Ассура звеньев 2 и 3
4.2.2 Силовой анализ начального механизма
4.3 Проверка по теореме Жуковского
4.4 Силовой анализ механизма с учетом сил трения
5. Динамический анализ механизма
5.1 Основные задачи динамического анализа
5.2 Определяем приведенные моменты сил сопротивления
5.3 Определение работы сил сопротивления и работы движущих сил
5.4 Решение уравнения движения машинного агрегата
5.5 Определение приведенного момента инерции
5.6 Определение момента инерции маховика по методу Витенбауэра
5.7 Определение геометрических размеров маховика
5.8 Определение угловой скорости после установки маховика
Список использованной литературы
Введение
Теория механизмов и машин (ТММ) есть одной из основных машиностроительных дисциплин. Она посвящена изучению основных методов изучения механизмов и машин и проектированию их схем.
К основным вопросам, которые изучает ТММ, относятся:
- изучение строения (структуры) механизмов;
- определение положений механизмов и траекторий, описуемых отдельными точками;
- определение скоростей и ускорений отдельных точек;
- анализ и проектирование разных механизмов (зубчатых, кулачкових);
- определение разных сил (внешних, реакций, трения, инерции), действующих на механизм;
- изучение энергетического баланса машин (к.п.д.);
- изучение действительного закона движения машин под действием заданных сил;
- изучение способов регулирования скорости хода машины;
- изучение способов уравновешивания сил инерции в машинах и т. д.
Относительно этих вопросов теория механизмов и машин это наука, которая изучает строение, кинематику и динамику механизмов и машин.
Механизмы, которые входят в состав машины, разные. По функциональному назначению механизмы машины делятся на следующие виды:
а) механизмы двигателей и преобразователей:
механизмы двигателей выполняют преобразование разных видов энергии в механическую работу; механизмы преобразователей выполняют преобразование механической работи в другие виды работы;
б) передаточные механизмы, которые выполняют передачу движения от двигателя к технологической машины или рабочего органа;
в) рабочие механизмы, которые непосредственно влияют на обрабатываемую среду или объект;
г) механизмы управления, контроля и регулирования, выполняя управление технологическим процессом, контроль и т.п.;
д) механизмы автоматического счета, взвешивания и упаковывания, установлены в машинах, которые выпускают массовую штучную продукцию.
Академик И.И.Артоболевский, класифицируя механизмы разного назначения, разделил их по структурним признакам на следующие виды: весы, зубчатые, червячные, фрикционные, кулачковые, винт-гайка и др., отдельно комбенированные.
Механизмы бывають плоские и пространственные. В основном применяют плоские механизмы, все точки которых двигаются в одной или нескольких параллельных плоскостях.
Зубчатые механизмы используются для изменения параметров вращательного движения, а также для преобразования вращательного движения в прямолинейное.
Червячные передачи применяют при необходимости передачи движения между валами, которые пересекаются.
Фрикционные механизмы используются в основном для тех же целей, что и зубчатые, но они отличаются тем, что движение передается в них силами сцепления (трения) рабочих поверхностей, притиснутых друг к другу.
Кулачковые механизмы предназначены для преобразования движения кулачка в заданоое движение толкателя. В общем случае как кулачек, так и толкатель могут выполнять прямолинейные, вращательные или сложное движение.
Механмзмы винт-гайка преобразовывают вращательное движение в прямолинейное и наоборот.
Комбинированые механизмы, которые включают в разные соединения механизмов, рассмотренные выше, имеют широкую возможность для выполнения разных видов движения.
1. Структурный и кинематический анализ главного механизма
Исходными данными служат:
1.Угловая скорость кривошипа ω,с-1 14
2.Погонная единица массы q, кг/м 12
3.Коэффициент В (F - В* S), Н/м 7000
4.Коэффициент с (m3=c*m2) 3,5
5.Длина кривошипа О А, мм 90
6.Длина шатунов АВ, мм 520
7.Неравномерность хода δ 1/8
8.Эксцентриситет е, мм 26
1.1 Структурный анализ механизма
Определяю степень подвижности механизма, состоящего из трех звеньев.
W = 3·(n - 1) - 2·p5 - p4
где: n – количество звеньев; p5 – количество низших пар; p4 - количество высших пар.
N = 4; p5 = 4; p4 = 0
W = 3·(4 - 1) - 2·4- 0 = 1
Степень подвижности механизма W = 1
Механизм состоит из 4 звеньев:
1 -кривошип О А;
2 -шатун АВ;
3 - ползун В;
4-стойка.
Звенья 1-3 -подвижные, 4- неподвижное звено.
На рис.1 изображена структурная схема механизма с разбиением на группы Ассура и начальный механизм.
Рис.1. Структурная схема механизма.
Структурная схема наглядно показывает, что механизм состоит из начального механизма 1 класса (стойка 4 и кривошип 1) и одной группы Ассура (шатун 2 и ползун 3).
Структурная формула механизма: I (4-1) → II(2-3)
Механизм относится к механизмам II класса по классификации И.И. Артоболевского.
1.2 Кинематический анализ графоаналитическим методом (методом планов)
1.2.1 Построение плана положений механизма
На листе формата А. 1 изображаем в масштабе μs=0,0025 м/ммплан положений механизма. План строим в такой последовательности. Выбираем произвольно точку О и из нее описываем окружность радиуса ОА. Вертикально вниз от точки О откладываем величину е и проводим горизонтальную линию. Это будет линия движения ползуна В. Найдем начальное положение точки В (Во):
ОВ0=АВ-АО=520-90=430 мм
ЕВ0=
Соединим точку В0с точкой О и продлим до пересечения с окружностью, получаем точку Ао. От точки Ао в направлении вращения кривошипа ОА разбиваем окружность на 12 равных частей, через каждые 30 градусов, проставляя при этом последовательно точки Ао, А1 А2 и т.д. Соединив полученные точки с центром окружности О, получим 12 положений кривошипа ОА. Точка В принадлежит шатуну АВ и ползуну В и движется поступательно по направляющей, поэтому для построения плана положений звена АВ из каждой точки А раствором циркуля, равным длине шатуна АВ в принятом масштабе, делаем засечки на направляющей, получая точки Во, В1 В2 и т.д., которые последовательно соединяем с точками Ао, A1 и проч.
1.2.2 Построение планов скоростей
Планы скоростей строятся по векторным уравнениям, которые составляются отдельно для каждой группы Ассура в порядке присоединения их к ведущему звену. Для ведущего звена ОА определяем величину скорости точки А:
VA = ω1·LОА
VA = 14 ∙ 0,09= 1,26 м/с
μV =VA/[PA]= 1,26/45=0,028м/с/мм
Вектор VA перпендикулярен радиусу, т.е. отрезку ОА, и направлен в сторону, определяемую направлением ω1.
Из произвольной точки Р, называемой полюсом плана скоростей, откладываем в указанном направлении отрезок [ра] длиной 45 мм.
Составляем векторное уравнение, по которому определим скорость точки В, принадлежащей шатуну АВ и ползуну В
VВ=VA+VВA
Скорость точки А известна, скорость относительного вращения точки В вокруг точки А перпендикулярна радиусу вращения отрезку АВ и определяется по формуле:
VВА= ωВA·LВA
Скорость точки В направлена вдоль направляющей. Таким образом, получаем векторное уравнение, в котором два вектора известны по направлению, но неизвестны по величине, а третий вектор известен и по величине, и по направлению. Решая это векторное уравнение графическим способом, получим план скоростей для группы Ассура, состоящей из звеньев 2 и 3. В соответствии с векторным уравнением через конец вектора VA (точку а) проводим направление вектора VВА перпендикулярное ВА, а через полюс р -направление вектора VВ, параллельное направляющей. На пересечении этих направлений поставим точку b, а отрезки [аb] и [рb] в масштабе будут представлять скорости VВА и VВ. Для определения их величины достаточно на плане измерить соответствующие отрезки и умножить их на масштабный коэффициент μv.