- •1Кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма.
- •1.1 Определение перемещений и построение плана положений механизма
- •1.2 Определение величин скоростей и построение плана скоростей.
- •4. Проверка расчетов.
- •5. Построение диаграмм.
- •Уравновешивание сил инерции и расчет противовеса.
- •2.1. Расчет замещающих масс
- •2.2. Расчет сил инерции и построение годографа сил инерции без противовеса.
- •2.3 Расчет сил инерции с противовесом.
- •2.4 Расчет противовеса.
- •3.Выравнивание угловой скорости вала компрессора с помощью маховика.
- •3.1 Расчет и построение графиков приведенного к кривошипу момента инерции машины.
- •3.2. Определение избыточной работы сил полезного сопротивления
- •3.2 Графическое интегрирование, график избыточной работы.
- •3.4 Построение диаграммы энергомасс и определение момента инерции маховика.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автомобильно-дорожный
Кафедра Транспортно-технологических машин и оборудования
Дисциплина: Теория механизмов и машин
Курсовой проект по теории
и механизмов и машин
«Кинематическое и динамическое исследование машины с кривошипно-ползунным механизмом»
(Компрессор 2-цилиндровый простого действия)
Выполнил студент группы 1-CТ-2 В.В. Богданов _______________
Проект защищен с оценкой: _______________________________
Доцент кафедры ТТМ А.А. Иванова _________________________
СПб 2010
Содержание
Содержание…………………………………………………………………………………..2
1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА……………………………………………………………………………………..3
1.1 Определение геометрических параметров звеньев для построения кинематической схемы………………………………………………………………………….4
1.2 Определение величин скоростей и построение планов скоростей…….................6
1.3 Определение величин ускорений и построение планов ускорений……………….8
1.4 Проверка расчетов…………………………………………………………………………11
1.5 Построение диаграмм: ……………………………….11
2. УРАВНОВЕШИВАНИЕ СИЛ ИНЕРЦИИ И РАСЧЕТ ПРОТИВОВЕСА…............12
2.1 Расчет замещающих масс………………………………………………………………..13
2.2 Расчет сил инерции и построение годографа сил инерции без противовеса……………………………………………………………………………………..13
2.3 Расчет сил с противовесом………………………………………………………...........13
2.4 Расчет противовеса……………………………………………………….......................14
3. ВЫРАВНИВАНИЕ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВАЛА КОМПРЕССОРА С ПОМОЩЬЮ МАХОВИКА………………………………………………………......................15
3.1 Расчет и построение графиков приведенного к пальцу кривошипа момента инерции компрессора и энергии вращения приведенных масс.……………………….15
3.2 Определение избыточной работы сил полезного сопротивления ………………..16
3.3 Графическое интегрирование, график избыточной работы……………………..…17
3.4 Построение диаграммы энергомасс и определение момента инерции маховика………………………………………………………………………..........................18
1Кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма.
Целью является определение перемещения Sb, скорости Ub, ускорения Wb точки B механизма. Выполняется расчетно-графическим методом с помощью планов скоростей и ускорений, для выбранных положений механизма в интервале одного полного оборота кривошипа. Построение их основано на представлении о характере движения звеньев и их точек.
I - кривошип, II - шатун, III - ползун, IV – стойка(опора).
r – радиус кривошипа, l – длина шатуна
1. 1)Число подвижных звеньев механизма n=n0-1
n0 – общее число звеньев, n=4-1, n=3
2)Кинематические пары - Р
P1: 1-4 [1В] P2=0 P3=0
1-2 [1В]
2-3 [1В]
3-4 [1П]
3) Подвижность плоского механизма Wn=3n-(2P1+P2)
Wn=3*3-(2*4+0), Wn=1,
это значит, что для того, чтобы определить выходные параметры механизма достаточно задать одно значение входного параметра.
1.1 Определение перемещений и построение плана положений механизма
1) Масштабный коэффициент для схемы механизма
Ks= , Ks= , где - длина кривошипа на чертеже, принимаем , тогда ; .
2) , .
3) .
На чертеже строим 8 основных положений кривошипа механизма с интервалом , нумеруем положения точки А, начиная с , против часовой стрелки через . Известно, что экстремальные значения скорости точки В достигается при углах и , определяем их из условия, что , - дано, тогда , а . В этих точках Ub=max, а ускорение Wb=0. Две точки дополнительного положения механизма.
Величины перемещения поршня ; - перемещение поршня в i-том положении.
Откладываем на оси Х точки 0, 8, соответствующие началу хода поршня, для этого необходимо, длину кривошипа r на чертеже и шатуна l наложить на ось Х r+l. от точки 0 откладываем заданный максимальный ход поршня S4 = 100мм на чертеже.
Откладываем от точек 1, 1’, 2, 3, 4, 5, 6, 6’, 7 длину шатуна в масштабе чертежа. Откладываем от данных точек до пересечения с осью Х и наносим на ось Х точки1, 7; 1’, 6’; 2, 6; 3, 5; 4.
Строим на чертеже длины хода поршня от начальной точки 0, 8 . Находим действительный ход поршня в метрах . Полученные значения заносим в таблицу 1:
Табл. 1 |
|
|
Позиция |
|
Sb, м |
0 |
0 |
0 |
1 |
19 |
0,047 |
1' |
46 |
0,11 |
2 |
56 |
0,14 |
3 |
89 |
0,22 |
4 |
102 |
0,25 |
5 |
89 |
0,22 |
6 |
56 |
0,14 |
6' |
46 |
0,11 |
7 |
19 |
0,047 |
8 |
0 |
0 |
1.2 Определение величин скоростей и построение плана скоростей.
Абсолютная скорость точки А:
, м/с , где - угловая скорость кривошипа; r – радиус кривошипа.
, n1 = 190 об/мин – дано, =19.8 рад/сек, Ua=2,88 м/сек = const.
Н аходим масштабный коэффициент плана скоростей . - длина вектора скорости на чертеже, принимаем =100мм. .
Построение плана скоростей. Пример для точки 1.
1) Из полюса - скоростей проводим линию действия вектора скорости точки В.
2) От полюса откладываем в масштабе чертежа .
3) Откладываем из точки а вектор на чертеже - это вектор относительного вращательного движения точки В вокруг точки А, при не связанном шатуне. Искомая точка b даст длину отрезка скорости .
Таким образом 70 мм.
4) Угловая скорость шатуна :
, , , , =6,72 рад/сек.
Аналогично строим планы скоростей для остальных позиций кривошипа, находим значения угловой скорости шатуна и полученные значения заносим в таблицу 2.
Табл. 2 |
Ku= |
0,0188 |
Ua=1,88m/s |
Ua=100mm |
w1=18,8 rad/s |
Позиция |
Uba , мм |
Uba, м/с |
w2, рад/с |
Ub, мм |
Ub, м/с |
0 |
100 |
2,48 |
9,92 |
0 |
0 |
1 |
70 |
1,68 |
6,72 |
80 |
1,98 |
1' |
2 |
0,48 |
1,92 |
102 |
2,52 |
2 |
0 |
0 |
0 |
100 |
2,48 |
3 |
70 |
1,68 |
6,72 |
63 |
1,5 |
4 |
100 |
2,48 |
9,92 |
0 |
0 |
5 |
70 |
1,68 |
6,72 |
63 |
1,5 |
6 |
0 |
0 |
0 |
100 |
2,48 |
6' |
20 |
0,48 |
1,92 |
102 |
2,52 |
7 |
70 |
1,68 |
6,72 |
80 |
1,98 |
8 |
100 |
2,48 |
9,92 |
0 |
0 |
3. Планы ускорений, определение величин ускорений. Ускорение точки А.
.
, 49,4 м/с2 , т. к. , то и . Тогда полное ускорение точки А: .
Масштабный коэффициент планов ускорений:
, , 0,494(м/с2)/ .
Нормальная составляющая ускорения точки В относительно точки А равно
, где берем из плана скоростей. АВ – длина шатуна, → Вычисляем значения и переводим его в отрезки вектора , при 0,494(м/с2)/ , определяем для всех положений механизма по формуле , полученные значения заносим в таблицу 3.
Табл. 3 |
Kw= |
0,353 |
|
Позиция |
w2 |
Wba, м/с2 |
Wba, мм |
0 |
9,92 |
23,04 |
47 |
1 |
6,72 |
11,2 |
22,8 |
1' |
1,92 |
0,92 |
1,87 |
2 |
0 |
0 |
0 |
3 |
6,72 |
11,2 |
22,8 |
4 |
9,92 |
23,04 |
47 |
5 |
6,72 |
11,2 |
22,8 |
6 |
0 |
0 |
0 |
6' |
1,92 |
0,92 |
1,87 |
7 |
6,72 |
11,2 |
22,8 |
8 |
9,92 |
23,04 |
47 |
У скорение точки В, . Поскольку траектория
точки В прямолинейна, то по этой прямой направлены ускорения точки В.
Порядок построения планов ускорений.
Из полюса проводим горизонталь, т.е. линию действия ускорении точки В. В масштабе откладываем =100 мм. Из точки а проводим в масштабе вектор ускорения параллельный АВ. Из конца вектора провести -р до пересечения с линией действия вектора Wb, строим замыкающий вектор .
Находим угловое ускорение звена 2 из выражения следовательно . Полученные расчетно-графическим методом значения Wb можно проверить по формуле , м/с2.
Полученные результаты расчетов заносим в таблицу 4.
Табл. 4 |
Kw= |
0,494 |
|
|
|
Позиция |
Wba, мм |
Wba, м/с2 |
e2, рад/с2 |
Wb, мм |
Wb, м/с2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
14,4 |
70,56 |
1 |
70 |
34,3 |
137,2 |
8,2 |
40,18 |
1' |
102 |
49,9 |
199,9 |
0 |
0 |
2 |
100 |
49 |
196 |
20 |
9,8 |
3 |
70 |
34,4 |
137,2 |
56 |
27,44 |
4 |
0 |
0 |
0 |
58 |
28,46 |
5 |
70 |
34,4 |
137,2 |
56 |
27,44 |
6 |
100 |
49 |
196 |
20 |
9,8 |
6' |
102 |
49,9 |
199,9 |
0 |
0 |
7 |
70 |
34,4 |
137,2 |
8,2 |
40,18 |
8 |
0 |
0 |
0 |
14,4 |
70,56 |