Реферат: Механизмы качающегося конвейера

1.5. Определение приведенного момента инерции и момента инерции маховика.

      За звено приведения принимается  входное звено (кривошип ОА) рычажного механизма.   Для каждого положения механизма приведенный момент инерции звеньев находится по формуле:

,

где mi – масса звена i, Jsi – момент инерции звена i относительно оси, проходящей через центр масс Si звена, wi – угловая скорость звена i, Vsi – скорость центра масс звена i.

     Рассчитаем Jп для первого положения механизма:

      Аналогично рассчитываем Jп для каждого положения, результаты расчетов заносим в таблицу 4.

                                                                                             Таблица 4.

     Строим график момента сил сопротивления. Назначаем масштабные коэффициенты:

где L1-1 – длина координат абсцисс, мм

Откладываем значения моментов сил сопротивления и соединяем точки кривой.

     Строим график изменения работ сил сопротивления и движущих сил. График строится путем интегрирования графика моментов сил сопротивления, отмечаем соответствующие точки и соединяем их кривой, которая будет графическим аналогом работы сил сопротивления АС. Первую и последнюю точки графика соединяем прямой, которая будет графическим аналогом работы движущих сил АД. Путем обратного интегрирования переносим эту прямую на график моментов сил сопротивления, которая будет графическим аналогом движущего момента МД.

     Строим график изменения кинетической энергии. Находим изменение кинетической энергии на каждом участке, оно равняется разности работ приведенных моментов движущих сил  и сил сопротивления на каждом участке Аизб=АД-АС. Откладываем полученные значения но оси ординат для каждого положения и соединяем их кривой, которая будет графическим аналогом изменения кинетической энергии.

     Строим график приведенных моментов инерции JП. Для построения графика ось ординат направляем горизонтально, т.е. поворачиваем график на 900. Принимаем масштабный коэффициент:

Стоим график приведенного момента инерции.

     Строим диаграмму «энергия – масса» путем графического исключения параметра j из графиков изменения кинетической энергии механизма и приведенного момента инерции.

     Для определения момента инерции маховика по заданному коэффициенту неравномерности движения d проводим касательные к графику «энергия – масса» под углами ymax и ymin к оси абсцисс, тангенсы которых определяются по формулам:

Определяем углы ymax и ymin :            ymax = 43,7Å      ymax = 40,3Å.

Проводим касательные прямые под полученными углами. В местах пересечения этих прямых с осью абсцисс ставим точки k и l.

     Искомый момент инерции маховика определяется по формуле:

,

где kl – отрезок, отсекаемый проведенными касательными.

     Момент инерции маховика:

2. Динамический анализ рычажного механизма

     При динамическом анализе определяются реакции в кинематических парах механизма и уравновешивающий момент, приложенный к начальному звену, от действующих внешних сил и сил инерции.

2.1. Исходные данные.

Схема положения механизма (Рисунок 2.)

                                                                                              Таблица 5.

                                                                                               Продолжение таблицы5

Рисунок 2.

2.2. Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев.

     Строим план скоростей для заданного положения механизма (mV=0,01 ). Определяем угловые скорости звеньев.   

     Определяем ускорения точек.

     Точка А.

Полное ускорение точка А можно записать в виде уравнения:

 , где

aO=0 и

Для построения плана ускорений принимаем масштабный коэффициент

Выбираем полюс ускорений и проводим из полюса прямую параллельно звену ОА, ставим точку а’. Вектор Раа’ будет графическим аналогом нормального ускорения точки А.

     Точка В.

Полное ускорение точки В можно записать в виде системы уравнений:

Находим нормальное ускорение точки В относительно точки А

Проводим прямую из точки а’ параллельно звену АВ и откладываем нормальное ускорение точки В относительно А. Ставим точку n1.

Находим нормальное ускорение точки В относительно точки С

Проводим прямую из полюса ускорений параллельно звену ВС и откладываем нормальное ускорение точки В относительно С. Ставим точку n2.

Из точки п1 проводим прямую перпендикулярно звену АВ, а из точки n2 проводим прямую перпендикулярно звену ВС. На пересечении этих прямых ставим точку b’. Отрезок n1b’ будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки В относительно точки А, а отрезок n2b’ будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки В относительно точки С. Соединяем точки a’ и b’, отрезок a’b’ будет графическим аналогом ускорения точки В относительно А. Соединяем полюс ускорений с точкой b’, отрезок Pab’ будет графическим аналогом полного ускорения точки В.

     Точка D.

Полное ускорение точки D можно записать в виде уравнения:

Найдем нормальное ускорение точки D относительно точки В

Проведем прямую из точки b’ параллельно звену BD и откладываем нормальное ускорение точки D относительно В. Ставим точку n3. Из точки n3 проводим прямую перпендикулярно звену BD, а из полюса ускорений проводим прямую параллельно направлению движения ползуна 5. На пересечении этих прямых ставим точку d’. Отрезок n3d’ будет графическим аналогом тангенциального ускорения точки D относительно точки В, а отрезок Pаd’ будет графическим аналогом полного ускорения точки D. Соединяем точки b’d’, отрезок b’d’ будет графическим аналогом ускорения точки D относительно точки B.

     Определяем ускорения точек центров масс звеньев.

Проводим прямую из полюса Pa через середину отрезка a’b’, ставим точку s2. Отрезок Pas2 будет графическим аналогом ускорения точки S2. На середине отрезка Pab’ ставим точку S3, отрезок Pas3 будет графическим аналогом ускорения точки S3, Проводим прямую из полюса Pa через середину отрезка b’d’ , на пересечении ставим точку S4. Отрезок PaS4 будет графическим аналогом ускорения точки S4. Ускорение точки S5 будет равно полному ускорению точки D.

     Полученные результаты ускорений центров масс и тангенциальных ускорений заносим в таблицу 6.

                                                                                                             Таблица 6.

     Определяем угловые ускорения звеньев механизма.

2.3. Определение сил инерции и моментов сил инерции звеньев.

     Силы инерции звеньев определяются по формуле:

где  - масса звена, - ускорение центра массы звена

Сила инерции 2 звена  

Сила инерции 3 звена 

Сила инерции 4 звена 

Сила инерции 5 звена 

     Моменты сил инерции звеньев определяются по формуле:

где JSi – момент инерции звена, ei – угловое ускорение звена.

Момент сил инерции 2 звена

Момент сил инерции 3 звена

Момент сил инерции 4 звена

     На звене 1 момент сил инерции равен 0, так как угловое ускорение равно 0.

2.4. Построение планов сил. Определение реакции в кинематических парах механизма и  

     уравновешивающего момента.

Структурная группа 4-5.

     Изображаем на листе структурную группу 4-5 в заданном положении для расчета. Прикладываем к звеньям все действующие внешние силы, моменты и реакции опор. Составляем уравнение суммы моментов всех сил относительно точки D:

Находим реакцию

     Выбираем полюс для построения плана сил. Определяем масштабный коэффициент плана сил по формуле:

где - действительное значении реакции ( Н ), - длина отрезка изображающего реакцию ( мм ).

Строим план сил с учетом масштабного коэффициента. Из плана сил находим неизвестные реакции путем умножения длины отрезка изображающего реакцию на масштабный коэффициент. Результаты заносим в таблицу 7.

                                                                              Таблица 7.

Структурная группа 2-3.

Изображаем на листе структурную группу 2-3 в заданном положении для расчета. Прикладываем к звеньям все действующие внешние силы, моменты и реакции опор. Составляем уравнение суммы моментов всех сил относительно точки В:

Звено 2.

Находим реакцию

Звено 3.

Находим реакцию

Строим план сил с учетом масштабного коэффициента. Из плана сил находим неизвестные реакции путем умножения длины отрезка изображающего реакцию на масштабный коэффициент. Результаты заносим в таблицу 8.

                                                                                        Таблица 8.

Структурная группа Ведущее звено.

Изображаем на листе структурную группу ведущее звено в заданном положении для расчета. Прикладываем к звеньям все действующие внешние силы, моменты и реакции опор. Составляем уравнение суммы моментов всех сил относительно точки О:

Находим уравновешивающую силу РУ:

Находим уравновешивающий момент по формуле:

2.5. Рычаг Жуковского.

     Возьмем план скоростей и повернем его на 90Å вокруг полюса в сторону вращения ведущего звена. Нанесем на него все действующие силы. Сумма моментов даст нам уравновешивающий момент.

      Сравним между собой момент полученный при силовом расчете с моментом на рычаге:

3. Проектирование кинематической схемы планетарного редуктора и построение картины эвольвентного зацепления.

3.1. Исходные данные.

     Исходные данные для расчета в таблице 9. Схема планетарного редуктора и простой ступени редуктора (Рисунок 2.)

                                                                                                     Таблица 9.

Рисунок 3.

3.2. Расчет и проектирование кинематической схемы планетарного редуктора.

     Определяем передаточное отношение редуктора

Определяем передаточное отношение простой пары 1-2

Определяем передаточное отношение планетарного редуктора

   Из условия соостности и формулы для передаточного отношения  выразим отношение .

Определяемся, что колесо 3 меньшее и задаемся значением числа зубьев z3   (  из условия zмин ≥15). Устанавливаем число зубьев z3=17.

Определяем число зубьев z4.

Устанавливаем число зубьев z4=37

Определяем число зубьев z5.

Окончательно передаточное отношение U3H ,будет равно:

     Определяем число сателлитов из условия сборки   ,где q – целое число

Проверяем число сателлитов по условию соседства

Условие соседства выполняется, следовательно устанавливаем число сателлитов 3.

3.2. Расчет и построение эвольвентного зацепления.

Окружной шаг по делительной окружности

Угловой шаг

Радиусы делительных окружностей

Радиусы основных окружностей (угол профиля зуба a=20Å)

Относительные смещения инструментальной рейки

при z1<17

при z2>17                              

Толщина зуба по делительной окружности

Угол зацепления

Угол зацепления определяется по таблице инволют. Инволюта угла зацепления определяется по формуле:

по таблице инволют определяем угол зацепления   

Радиусы начальных окружностей

Межосевое расстояние

Радиусы окружностей впадин

Радиусы окружностей вершин

Коэффициент перекрытия

где 

окончательно коэффициент перекрытия

По рассчитанным данным строим картину эвольвентного зацепления.

4. Синтез кулачкового механизма.

4.1. Исходные данные.

     Исходные данные для расчета в таблице 10. Схема кулачкового механизма (рисунок 3), закон изменения аналога ускорения кулачкового механизма (рисунок 4).

                                                                                                     Таблица 10.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

4.2. Построение графиков.

     Строим график графического аналога ускорения   . По оси ординат откладываем аналог ускорения, а по оси абсцисс угол поворота кулачка f.

Определяем масштабный коэффициент

Интегрируя график аналога ускорения, строим график аналога скорости. Проинтегрировав график аналога скорости, построим график перемещения выходного звена.

Определим масштабные коэффициенты.

Масштабный коэффициент для углового хода коромысла yмах.

где, - максимальное значение с оси ординат, мм.

Масштабный коэффициент для аналога скорости.

где, h – полюсное расстояние, мм.

4.3. Определение минимального радиуса. и построение профиля кулачка.

     4.3.1. Определяем минимальный радиус кулачка по допускаемому углу давления qдоп путем графического определения области возможного расположения центра вращения кулачка.

Из графика определяем Rмин=120 мм. Строим центровой профиль кулачка. Определяем радиус ролика из условия

    После определения радиуса ролика строим конструктивный профиль кулачка, как огибающая семейства окружностей радиуса rр, центры которых расположены на центровом профиле.  

          Использованная литература:

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1998
2. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин/ Под ред. Г.Н. Девойнова. –Мн.: Высш. шк., 1986.
3. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. – М., Высш. шк., 1990.
4. Левитская О.Н., Левитский Н.И. Курс теории механизмов и машин.-М.:Высш.шк.,1985
5. Попов С.А., Тимофеев Г.А. курсовое проектирование по теории механизмов и машин. –М.:Высш.шк.,1998.
6. Теория механизмов и машин и механика машин/ Под ред. К.В.Фролова. – М .: Высш.шк.,1998.