Группа 4-5

W=3∙2-2∙3=0

Группа 2-3

W=3∙2-2∙3=0

Начальное звено:

W=3∙1-2∙1=1

Класс механизма определяется наивысшим классом входящей в него структурной группы.

Значит, этот механизм относится ко второму классу.

1.6 Избыточные связи

Окончательно

2. Кинематическое исследование механизма

Масштаб длин звеньев механизма

Построение плана скоростей

1. Находим угловую скорость кривошипа

. Находим скорость т. А

. Выбираем масштабный коэффициент плана скоростей

. Запишем векторные уравнения для построения плана скоростей:

Построив в масштабе план скоростей, находим линейные скорости и сводим результат в таблицу 1.

кривошипный пресс редуктор кулачковый

5. Вычисляем угловые скорости звеньев 2,3,4 для каждого положения и вносим в таблицу 1 по формулам:

табл.1

3. Динамическое иследование механизма

Цель: определение истинного закона движения начального звена и расчет маховика.

3.1 Построение динамической модели машины

Для упрощения решения задачи реальную схему машины с одной степенью свободы с недеформируемыми звеньями и начальным звеном, совершающим вращательное движение (кривошип) является одно-массовая система, обладающая некоторой условной массой, кинетическая энергия которой в любом положении звена приведенная равна кинетической энергии всего механизма:

Tⁿ=Jⁿ₁/2=T_i,

и нагруженной фиктивным моментом, мощность которого равна сумме мощностей, развиваемых всеми силами, действующими в механизме:

Nⁿ=Mⁿ₁=N_i.

Здесь обозначено:

Jⁿ - момент инерции приведенной массы относительно оси вращения;

Mⁿ - приведенный момент всех внешних сил

Mⁿ= Mⁿ_с - Mⁿ_д;

Mⁿ_д - приведенный момент движущих сил (Нм);

Mⁿ_с - приведенный момент сил сопротивления (Нм).

) Массы звеньев: m_i=l_iq_i: m₂=15 кг, m₄=13,5 кг, m₅=40 кг

) Моменты инерции звеньев: I_S1=0.004 кгм².

) Сила сопротивления: Р₅=2700Н

) Приведение сил:

Mⁿ_c*₁=G₃V_S3cos () +P₅V_S5cos ()ⁿ_с=-P₅/₁

3.2 Построение графика приведенного момента сил сопротивления

.

Задаем l=180 мм и Н=38 мм, тогда

Приведение момент инерций:

, J_S1=0,8; /²₁=0.15; m₅/²₁=0.45; то

Jⁿ=0.004+ 0.17V²_S3+0.45V²_S5

3.3 Построение графика приведенного момента инерции

3.4 Построение графика работ сил сопротивления

Строится графическим интегрированием графика Мⁿ_c, для чего криволинейную фигуру заменяем равновеликими прямоугольниками.

Построение графика работ движущих сил: А_д=А_i.

Построение графика избыточных работ: .

Построение диаграммы Виттенбауэра.

Расчет маховика.

Маховик служит для уменьшения неравномерности движения. .

Коэффициент неравномерности движения

,  

Под этими углами к диаграмме Виттенбауэра проводим касательные  - сверху и  - снизу. nm=55 мм

Определяем момент инерции маховика:

3.5 Определение угловой скорости начального звена

Начальное значение кинетической энергии:

Изменение кинетической энергии во всех положениях ; определяем значение угловой скорости

Задаемся

, тогда

Проверка:

%=%=2,972%

4. Силовой расчет механизма

Цель силового расчета: определение реакций в кинематических парах и уравновешивающего момента.

4.1 Выбор положения

Выбираем 10-е положение рабочего хода, когда действует максимальная нагрузка. Прикладываем действующие внешние силы, переносим с 1-ого листа план скоростей, строим план ускорений.

4.2 Построение плана ускорений

План ускорений строим для одного положения механизма на рабочем ходе.

Определяем ускорение т. А кривошипа.

Нормальное ускорение направлено направлено к мгновенному центру вращения, т.е. то есть вдоль звена О₁А и по направлено к точке О₁.

Выбираем масштабный коэффициент ускорения

Ускорение т. В

, // ВА_|_ВА // ВО₃_|_ВО₃

Так как точка О₃ неподвижна, то её ускорение /

Относительные нормальные ускорения:

Отрезки, изображающие нормальные ускорения

Из точки а плана ускорений отрезок  параллельно АВ в направлении от точки В к точке А. Через полученную точку n₁ проводим прямую перпендикулярно АВ. Затем откладываем из точки  отрезок  параллельно ВО₃ по направлению от В к О₃. Через полученную точку n₂ проводим линию АВ до пересечения с прямой, проведенной через точку n₁. Точку пересечения b, соединяем с полюсом . Отрезок  изображает в масштабе ускорение точки b.

Для построения ускорения т. С пользуемся свойством подобия и пропорциональности одноименных отрезков на плане механизма и плане ускорений.

Ускорение точки D ползуна определяем по векторному ускорению

, // у-у // DC_|_DC

Абсолютное ускорение т. D имеет направление параллельно направляющей.

Относительное нормальное ускорение

Отрезок, изображающий нормальное ускорение

Из точки с плана ускорений проводим отрезок cn₄ перпендикулярно DC, а из точки n проводим линию параллельно DC. Из полюса проводим линию параллельно оси Y. Точка пересечения d определяет отрезок , соответствующий ускорению .

По плану ускорений определяем ускорения точек и звеньев.

Угловое ускорение:

Направление  определяется вектором касательных ускорений.

4.3 Определение сил и моментов сил инерции

Силы инерции прикладываем в соответствующих точках и направляем противоположную сторону ускорений центров масс, моменты сил инерции - противоположно угловым ускорениям центров масс, моменты сил инерции - противоположно угловым ускорениям звеньев.

4.4 Расчет ведомой группы 4-5

Изображаем группу и прикладываем внешние силы, силы и моменты сил инерции и реакции со стороны отброшенных звеньев:

R₀₅, R₃₄, R₄₅, R₅₄, .

Находим реакции по уравнениям, так как группа согласно принципу Даламбера находится в равновесии.

Находим тангенциальную составляющую силу

Находим реакции опор:

Данное уравнение решается графически.

Задаемся масштабным коэффициентом сил:

Определяем масштабные коэффициенты значения сил и строим план сил.

Из плана сил находим

Находим внутреннюю реакцию

4.5 Расчет группы 2-3

Изображаем группу и прикладываем внешние силы, силы и моменты сил инерции и реакции со стороны отброшенных звеньев: R_03, R₁₂, F_и2, M_И2, G₂, G₃, R_34. Находим внутреннюю составляющие сил:

Рассмотрим равновесие группы в целом

Данное уравнение решается графически.

Задаемся масштабными коэффициентами сил:

Определяем масштабные значения сил и строим план сил: . Из плана сил находим:

Находим внутреннюю реакцию:

Строим план сил:

4.6 Расчет начального звена

Изображаем звено и прикладываем в точку А силу R₂₁. Для уравновешивания звена к нему необходимо приложить уравновешивающую силу F_y.

Находим реакцию в опоре:

Данное уравнение решается графически:

Задаемся масштабным коэффициентом сил

Определяем масштабные значения сил и строим план сил.

Из плана сил находим:

Находим уравновешивающий момент:

5. Синтез кулачкового механизма

Цель синтеза: построение профиля кулачка по заданному закону движения толкателя.

5.1 Исходные данные

1)      тип кулачкового механизма: с коромысловым толкателем;

2)      направление вращение кулачка: по часовой стрелки;

3)      максимальное перемещение толкателя: ;

)        Законы движения толкателя:

фаза подъема: линейный;

фаза опускания: синусоидный.

Фазовые углы:

фаза подъема: 120°;

фаза верхнего выстоя: 90°;

фаза опускания: 120°;

фаза нижнего выстоя: 30°;

)        допустимый угол давления: 25°;

6)      длина коромыслового толкателя: 100 мм.

5.2 Синтез кулачкового механизма

Расстояние между осями кулачка и коромысла: 92.5 мм.

Начальный радиус центрального профиля кулачка: 23.67 мм.

Радиус ролика5.2 мм.

Закон движения толкателя