|
Наим.
|
Smax, м
|
φу,°
|
φд,°
|
φс,°
|
φб,°
|
amax,°
|
е,мм
|
rрол, мм
|
|
0,38
|
150
|
0
|
150
|
60
|
18
|
10
|
10
|
График аналога ускорений толкателя
Введение
Пресс (франц. presse, от лат. presso - давлю, жму). Машина статического
(неударного) действия для обработки материалов давлением (брикетирования,
получения искусственных алмазов и др. целей). В металлообработке используют для
ковки, штамповки, прессования (выдавливания), сборочных операций (запрессовки и
распрессовки деталей) и т.д. По виду привода подразделяют на гидравлические,
механические и гидромеханические. Усилие развиваемое наиболее крупным прессом
около 750 МН (750000000 Н). В данной работе рассмотрим механический пресс.
Такие виды прессов применяются в различных видах производства в промышленности
и с/х, и очень распространены.
При работе пресса ползун, расположенный на одном из звеньев перемещается
по вертикальной направляющей. При ходе ползуна вниз преодолевается какое-то
усилие. Значение этого усилия можно взять с графика зависимости РПС
от хода ползуна, в любой момент движения. Максимальное давление которое может
достигать данный пресс - 3200 Н. Такого давления возможно достигать благодаря
очень малому ходу звеньев в крайних положениях - используется принцип
архимедова рычага.
1.
Структурный
анализ механизма пресса
1.1 Степень подвижности
,
где
n - число звеньев,
Р5 - число пар 5 класса,
Р4 - число пар 4 класса.
1.2 Разбиваем механизм на группы Ассура и определяем класс,
вид и порядок каждой группы.
(0;1) I класс
(2;3) II класс 1 вид 1 порядок
(4;5) II класс 2 вид 2 порядок
механизм второго класса.
Структурная формула.
(0;1) ® II(2;3) ® II(4;5)
2.
Кинематический анализ механизма пресса
.1
Масштаб кинематической схемы
2.2 Рассчитываем длины всех звеньев
,
,
,
.
,
,
2.3 Вычерчиваем механизм в 12 положениях
Причём за второе положение принимаем такое положение механизма, при
котором ползун D находится в
НМТ.
2.4 Строим план скоростей в масштабе кривошипа
2.5 Порядок построения плана скоростей для первого положения
1) Выбираем произвольный полюс р.
2) Определяем скорость ведущего звена.
, 
и направляем в сторону w1.
1) Определяем скорость точки В.
Для этого составим и решим систему двух уравнений:
т.к.
т. В совершает сложное, вращательно - поступательное движение, то ее
скорость будет направлена перпендикулярно звену ВА. Из полюса проводим
линию, перпендикулярную звену ВС. Из т. А проводим линию
перпендикулярную АВ. На пересечении этих линий получим точку b. (pb) - скорость точки В.
1) Определяем скорость точки D.
Для этого составим и решим систему двух уравнений:
т.к.
т. D движется по направляющей, то ее скорость направлена
параллельно направляющей. Т.о., из полюса проводим линию, параллельную
направляющей, т.е. проводим вертикаль, т.к. направляющая вертикальна. Из т.
В проводим линию перпендикулярную BD. На
пересечении этих линий получим точку d. (pd)
- скорость точки D.
1) Положение точек s2,
s3 и s4 находим из пропорций:
Соединив
полученные точки с полюсом получим скорости центров тяжести звеньев 2 ,3 и 4.
Планы
скоростей для остальных положений строятся аналогично.
2.6 Строим план ускорений в масштабе кривошипа
2.7 Порядок построения плана ускорений для первого положения
1) Выбираем произвольный полюс p.
2) Определим ускорение точки А.
Вектор
ускорения точки А параллелен звену ОА, направлен к центру
вращения (от т. А к т. О) и по длине равен звену (
).
1) Определим ускорение точки В.
Для этого составим и решим систему уравнений:
Подсчитываем
нормальное ускорение: 
. an1 откладываем из точки а
параллельно звену АВ к центру вращения (т.е. к точке А). Из конца
вектора n1 проведем линию, параллельную вектору скорости ав.
Находим нормальное ускорение n2 (аналогично n1). Проводим его из полюса p перпендикулярно
вектору cb к
центру вращения. Из конца вектора n2 проведем
линию, параллельныю вектору скорости cb. В пересечение линии ┴ n1 и
линии ┴ n2 будет
приходить вектор ав и вектор cb.
1) Определим ускорение точки D.
Для этого составим и решим систему уравнений:
Подсчитываем
нормальное ускорение: 
. dn3
откладываем из точки b перпендикулярно ускорению bd к центру
вращения (т.е. к точке А). Из конца вектора n3
проведем линию, параллельную ускорению bd. Т.к.
ускорение точки D направлено по направляющей, т.е. вертикально, то из
полюса p проводим вертикальную линию. На пересечении этих
линий получим искомую точку d. В эту точку будет приходить вектор bd.
Ускорение точек S2, S3 и S4
находим из пропорций.
Соединив
полученные точки с полюсом получим ускорения центров тяжести звеньев 2 и 4.
Планы
ускорений для остальных положений строятся аналогично.
Таблица
2.1 Нормальные ускорения
|
ед. изм.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
n1
|
мм
|
14,1
|
3,8
|
0,6
|
8,65
|
17,21
|
15,9
|
8,93
|
1
|
0,72
|
4,78
|
10,6
|
15,9
|
|
n2
|
мм
|
6,1
|
14,14
|
12,85
|
6,2
|
2,8
|
0
|
1,7
|
9,7
|
16,53
|
14,3
|
5,5
|
0
|
|
n3
|
мм
|
6,1
|
14,4
|
12,85
|
6,2
|
2,8
|
0
|
1,7
|
9,7
|
16,53
|
14,3
|
5,5
|
0
|
Таблица 2.2 Скорости и ускорения для ползуна D, точек S2, S3 и S4.
|
Параметр
|
ед. изм.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
т. D
|
VD
|
м/с
|
0,48
|
1,29
|
2,34
|
2,11
|
1,62
|
0
|
1,31
|
2,74
|
2,69
|
1,52
|
0,45
|
0
|
|
aD
|
м/с2
|
35,85
|
50,08
|
14,99
|
21,04
|
40,9
|
69,55
|
80,03
|
34,5
|
33,77
|
56,94
|
32,82
|
12,64
|
|
S2
|
VS2
|
м/с
|
2,27
|
3,14
|
3,15
|
2,47
|
1,85
|
0
|
2,09
|
2,94
|
3,35
|
3,12
|
2,35
|
0
|
|
aS2
|
м/с2
|
73,81
|
34,43
|
33,65
|
50,6
|
58,1
|
64,71
|
65,76
|
56,64
|
48,77
|
55,65
|
72,06
|
86,34
|
|
S3
|
VS3
|
м/с
|
1,21
|
1,56
|
1,49
|
1,03
|
0,69
|
0
|
0,54
|
1,29
|
1,68
|
1,57
|
0,97
|
0
|
|
aS3
|
м/с2
|
37,93
|
13,38
|
15,82
|
18,68
|
20,45
|
27,94
|
34,56
|
28,65
|
13,84
|
19,05
|
35,84
|
47,46
|
|
S4
|
Vs4
|
м/с
|
1,16
|
1,9995
|
2,29
|
1,84
|
1,35
|
0
|
1,08
|
2,36
|
2,61
|
1,996
|
1,098
|
0
|
|
as4
|
м/с2
|
48,01
|
20,03
|
24,94
|
35,97
|
56,89
|
66,9
|
39,18
|
27,79
|
44,52
|
44,999
|
52,16
|
2.8 Строим графики изменения угловой скорости звеньев АВ, BC, BD и углового ускорения звена АВ
Для второго положения:
, 
=
Аналогично
вычисляем значения угловых скоростей и угловых ускорений для остальных
положений.
Таблица
2.3 Значения угловых скоростей для звеньев АВ, ВС, ВD
и ускорений для звена АВ
|
Параметры
|
ед. изм.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
w2
|
с-1
|
3,57
|
1,33
|
5,4
|
7,62
|
7,33
|
5,49
|
1,79
|
1,56
|
4,02
|
5,98
|
7,33
|
|
w3
|
с-1
|
6,49
|
6,19
|
4,3
|
2,87
|
0
|
2,23
|
5,36
|
7,02
|
6,52
|
4,1
|
0
|
|
w4
|
с-1
|
6,49
|
6,19
|
4,3
|
2,87
|
0
|
2,23
|
5,36
|
7,02
|
6,52
|
4,1
|
0
|
|
e2
|
с-2
|
200,86
|
211,59
|
137,27
|
51,64
|
50,7
|
142,3
|
165,7
|
128,06
|
94,88
|
77,43
|
32,13
|
Для
построения графика угловой скорости откладываем на оси ординат величину вектора
относительной скорости звена АВ (ab), принимая масштаб угловой
скорости 
. Для построения графика углового ускорения
откладываем на оси ординат величину вектора нормального ускорения звена АВ
(n1b), принимая масштаб углового ускорения 
. Знак «+» или «-» выбирается в зависимости от
направления угловой скорости и углового ускорения звена АВ.
2.9 Строим годографы скорости и ускорения точки S2
Для построения годографа скорости (ускорения) точки выбираем произвольно
полюс, в эту точку параллельно переносим векторы скоростей (ускорений) точки с
планов скоростей (ускорений). Последовательно соединяем концы векторов плавной
кривой.
Масштабы годографов принимаем равными масштабам планов скоростей и
ускорений.
2.10 Строим график перемещений ползуна D
Принимаем положение ползуна в первом положении за начало отсчета. На оси
ординат откладываем расстояние от начала отсчета до текущего положения ползуна.
2.11 Построение графика скоростей ползуна D
Скорости ползуна D
определяем методом графического дифференцирования.
1) На всех участках графика перемещений
заменяем дуги хордами.
2) Строим координатные оси (V,j).
3) По оси абсцисс откладываем
произвольный отрезок Н=20 мм.
4) Из конца этого отрезка Р
проводим лучи до пересечения с осью ординат.
5) Точки диаграммы скорости будут лежать
на пересечении прямых, проходящих через точки пересечения лучей с осью ординат
и параллельных оси абсцисс с соответствующими прямыми, параллельными оси
ординат, проведенных через середины участков 1-2, 2-3, …, 12-1.
Масштаб скорости:
2.12 Построение графика ускорений ползуна D
Ускорение точки D
вычисляется по формуле:
,
где
аD - ускорение ползуна D,
pD -ускорение ползуна D на плане
ускорений,
mа - масштаб ускорений.
Для
построения графика ускорений ползуна D
откладываем на оси ординат длину вектора pd для каждого положения.
Принимаем
. толкатель механизм
кулачковый маховик
3.
Проектирование профиля кулачка и зубчатого механизма
.1
Проектирование профиля кулачка
Строим данный график аналога ускорений толкателя в произвольном масштабе.
График аналога скоростей толкателя находим методом графического
интегрирования:
1) Находим точки графика, лежащие на
серединах участков 1-2, 2--3, …, 11-12, 12-1.
2) По оси абсцисс строим произвольный
отрезок Н1=40 мм.
Ординаты
найденных точек откладываем на оси ординат (
),
соединяем отрезками с полюсом р1, взятом на конце отрезка Н1.
Строим
оси (
).
1) Из начала координат новых осей, на
участке 1-2, строим отрезок, параллельный отрезку р12',
затем на участке 2-3, из конца полученного отрезка, строим отрезок
параллельный отрезку р13', аналогично строим отрезки,
параллельные отрезкам р14', р15', …, р112',
р11'.
Полученная ломаная является искомым графиком скоростей.
Построение графика аналога перемещений толкателя.
График аналога перемещений толкателя строится методом графического
интегрирования графика аналога скоростей.
Определяем масштабы.
,
,
,
.
Делаем разметку хода толкателя.
Масштаб хода толкателя:
Для
разметки хода толкателя необходимо:
Из
начала координат графика перемещений под произвольным углом провести отрезок
равный 
.
1) С графика перемещений на ось ординат
снести точки 1', 2', …, 12'.
Соединить
ординату, соответствующую максимальному ходу толкателя с концом отрезка 
, получаем отрезок 5'-5.
Из
остальных точек проводим отрезки, параллельный отрезку 5'-5 до
пересечения с отрезком .
Вычерчиваем размеченный ход толкателя отдельно.
Определяем скорости толкателя.
,
где
уi - ордината i-ой точки с плана скоростей,
-
масштаб аналога скоростей,
-
масштаб хода толкателя.
Для
первого положения x10 ,х11, х5 и х12
=0, для первого, четвёртого, шестого и девятого положения
Значения
скоростей приведены в таблице 3.1.
Таблица
3.1 Значения скоростей толкателя.
|
Положение
|
ед. изм.
|
1,4,6,9
|
5,10,11,12
|
2,3,7,8
|
|
xi
|
мм
|
14,52
|
0
|
21,82
|
Откладываем отрезки перпендикулярно ходу толкателя в соответствующих
точках.
Соединяем концы отрезков кривой, получаем распределение скоростей на всем
ходе толкателя.
Построение оси вращения кулачка.
1) Проводим касательную к линии
распределения скоростей под углом amax=18°.
2) На пересечении касательной с прямой,
отстоящей от оси толкателя на расстояние эксцентриситета (е=10 мм)
получаем центр окружности, с радиусом равным е.
Центр окружности - ось вращения кулачка.
Построение теоретического профиля кулачка.
1) проводим концентрические окружности с
центрами на оси вращения кулачка и радиусами, равными расстоянию от оси
вращения кулачка до характерных точек хода толкателя.
2) Окружность с наибольшим радиусом
разбиваем на 18 частей. Нумерацию точек, делящих окружность, ведем против
вращения кулачка. Получаем точки 1’, 2’, …, 12’.
3) Из точек, делящих окружность,
проводим касательные к окружности с центром на оси вращения и радиусом, равным
эксцентриситету.
4) Находим точки пересечения
концентрических окружностей с соответствующими касательными (окружности
радиусом О-1 с касательной, проходящей через точку 1’, окружности
радиусом О-2 с касательной, проходящей через точку 2', и так
далее).
5) Соединив точки кривой получим
теоретический профиль кулачка.
Построение практического профиля кулачка.
Для получения практического профиля кулачка следует из различных точек
найденного теоретического профиля провести ряд дуг, радиус которых равен
радиусу ролика. Общая огибающая этих дуг и представляет собой искомый
практический профиль.
3.2 Проектирование зубчатого механизма
z1=38 z5=32
z2=28 m=4 мм ¢2=22 h*a=1
3=88 c*=0,254=18 a=20°
Определение передаточного отношения механизма графическим методом
Смирнова.
1) Определяем диаметры делительных
окружностей зубчатых колес.
1) Строим схему механизма в масштабе.
2) Построение картинки скоростей.
Строим линию нулевых скоростей.
Отмечаем на линии нулевых скоростей линейную скорость оси первого колеса
(т. 0). Откладываем линейную скорость на диаметре делительной окружности
первого колеса - отрезок произвольной длины (т. 1). Соединив точки 0
и 1 получим линию распределения скоростей первого колеса (ЛРС1).
Т.к. линейные скорости на диаметрах делительных окружностей колес 1 и 2
одинаковы, то линия ЛРС колеса 2-2' пройдет через точку 1.
Т.к. колесо 2' находится в зацеплении с неподвижным колесом 3, то
ЛРС колес 2-2' пройдет через линию нулевых скоростей в точке,
соответствующей точке зацепления колес 3 и 2' (т.0').
Строим линию распределения скоростей колеса 2-2' через точки 1 и 0'.
Аналогично строим линии распределения скоростей остальных колес.
3) Выбираем произвольный полюс р.
В него сносим линии распределения скоростей входного и выходного колес.
Проводим произвольно горизонтальную линию на расстоянии рО от полюса.
Находим точки пересечения линий распределения скоростей с горизонтальной прямой
(т. а и т. b). Передаточное отношение U’15 будет равно отношению длин этих
отрезков.
Определение
передаточного отношения аналитическим методом Виллиса.
,
,
,
,
Определяем
погрешность.
3.3
Вычерчиваем зацепление пары эвольвентных колес 1 и 2
1) Радиус делительной окружности.
;
.
1) Радиус основной окружности.
;
.
1) Радиус окружности вершин.
;
.
1) Радиус окружности впадин.
;
.
1) Межосевое расстояние.
1) Толщина зуба по делительной
окружности.
.
Вычерчиваем
зацепление пары эвольвентных колес в масштабе
Построение картины зацепления.
Проводим линию центров и откладываем в выбранном масштабе межосевое
расстояние aw = 132 мм. Из точек О1 и O2
проводим делительные окружности радиусами r1 и r2.
Они должны касаться друг друга на линии центров. Точка касания - полюс
зацепления P. Проводим основные окружности радиусами rb1
и rb2. Через точку P проводим прямую N-N под
углом a=20°. Находим точки касания прямой N-N c основными окружностями. Точки касания обозначим через N1
и N2. Отрезок N1-N2 -
теоретическая линия зацепления. Выбираем на основной окружности 5 точек
равноудаленных друг от друга. К выбранным точкам строим касательные. На
касательных откладываем отрезки, по длине равные дугам, ограниченным точкой 0
и точкой, к которой построена касательная. Например, из точки 1
откладываем отрезок 1-1', равные дуге 1-0.Соединив точки на
касательных, получим эвольвенту.
Проводим окружности вершин радиусами ra1 и ra2
впадин радиусами rf1 и rf2. Точки
пересечения окружностей вершин с теоретической линией зацепления дадут отрезок ab
- практическую линию зацепления.
От полюса P по делительным окружностям откладываем шаг зацепления Pt
и толщины зубьев S1 и S2. Боковые профили
остальных зубьев строим аналогично.
Определяем рабочие участки профилей. Радиусом, равным отрезку O1a,
из центра О1 проводим дугу до пересечения с боковым профилем
зуба. Точка пересечения является концом рабочего участка профиля зуба первого
колеса. Рабочий участок выделен штриховкой. Аналогично определяется рабочий
участок для второго колеса.
Построение графика удельного скольжения.
, 
-
передаточное отношение.
при
и 
имеем:
,
Значения
и 
для
некоторых значений r1 и r2
приведены в таблице 3.2.
Таблица
3.2 Значения коэффициентов удельного скольжения профилей
|
r1 / r2
|
0/67,71
|
13,54/54,168
|
27,084/40,626
|
40,626/27,084
|
54,168/13,542
|
67,71/0
|
|
-¥-1,9412-0,10290,50980,81621
|
|
|
|
|
|
|
|
10,81620,5098-0,1029-1,9412-¥
|
|
|
|
|
|
|
Строим
график удельного скольжения профилей в масштабе 
Построение графика удельного давления.
,
где
т - модуль
При
и 
имеем: 
Значения
g для некоторых значений r1 и r2
приведены в таблице 3.3.
Таблица
3.3 Значения коэффициента удельного давления
|
r1 / r2
|
0/67,71
|
18,86/48,85
|
33,65/34,06
|
48,44/19,27
|
67,71/0
|
|
g
|
+¥
|
0,294
|
0,24
|
0,29
|
+¥
|
Строим график удельного давления в масштабе
Определение коэффициента перекрытия графическим методом.
где
ab практическая линия зацепления
Рt шаг по основной окружности
Определение коэффициента перекрытия аналитическим методом.
4.
Кинетостатическое исследование плоского механизма
.1 Силовой
расчет механизма в 11ом положении
Сила
полезного сопротивления задана графиком, в 11ом положении -
максимальное значение этой силы. Поэтому берём значение 
=3200 Н. В этом положении поршень давит вниз. Сила
давления увеличивается по мере передвижения группы звеньев, с 0 до 3200 Н.
Определение
сил действующих на звенья механизма.
1) Определяем силы и моменты инерции,
действующие на звенья механизма:
Момент
инерции определяется по формуле:
;
где
IS -
момент инерции шатуна 
, (где l - длина шатуна);
ε - угловое ускорение шатуна.
Определяем
веса звеньев механизма:
1) Вычисляем плечи пар сил.
Рассмотрим группу Ассура 4-5.
Прикладываем
внешние силы 
, 
, 
, 
, , момент 
и
неизвестные реакции 
к т. D
(под прямым углом к направляющей), 
к т. B (в
произвольном направлении). Силы 
, , , прикладываем в центрах тяжести соответствующих
звеньев. Причем силы и направляем
в стороны, противоположные соответствующим ускорениям центров тяжестей этих
звеньев. Момент прикладываем к звену 4 в сторону,
противоположную угловому ускорению 
.
Произведем
замену момента и силы результирующей
силой 
, равной по величине ,
приложенной в точке качания К.
Точка
К определяется способом, о котором более подробно можно прочитать в п.
4.1.4.
Нам
не известны ни величина, ни направление реакции , но мы
можем разложить ее на составляющие 
(направляем
по оси шатуна) и 
(направляем перпендикулярно оси шатуна).
Составив
уравнение моментов относительно точки D, определим
:
Реакции
и находим
графически. См. п. 4.1.4.
Приняв
масштаб сил 
, определяем величины искомых реакций:
Рассмотрим
группу Ассура 2-3.
Прикладываем
внешние силы 
, 
, 
, 
, момент 
и 
,
неизвестные реакции 
и 
к т.
С и т. А соответственно. Так как мы не знаем их значения, то
раскладываем эти реакции на тангенциальные и нормальные составляющие (тангенциальные
под прямым углом к направляющей, нормальные параллельно), В т. В
действует сила , значение и направление которой мы можем подставить с
группы Асура 4-5. Силы , , , прикладываем в центрах тяжести соответствующих
звеньев. Причем силы и направляем
в стороны, противоположные соответствующим ускорениям центров тяжестей звеньев.
Момент прикладываем к звену 2 в сторону,
противоположную угловому ускорению 
. Момент прикладываем к звену 3 в сторону, противоположную
угловому ускорению 
.
Произведем
замену момента и момента , силы результирующей силой 
, силы 
результирующей силой 
равной
по величине и соответственно,
приложенной в точке качания К1 и К2.
Точки
К1 и К2 определяется следующим образом: к
центру тяжести шатуна прикладываем силы и , в
направлении, противоположном направлению силам и . Параллельно линии действия сил и на
расстоянии 
и 
прикладываем
силы и так,
чтобы момент пары сил и пары сил с плечом
и плечом , был
направлен в сторону момента (). Т.к. = 
, =, то эти силы, приложенные в центре тяжести шатуна,
компенсируют друг друга и при расчетах не учитываются. Продлим линию действия
силы (), отстоящую от центра тяжести на расстояние (), до пересечения с шатуном 2(3) (или с продолжением
их осей). На пересечении получим точку качания К1(К2).
Нам
не известны ни величина, ни направление реакции 
(), но мы уже разложили ее на составляющие 
(
) (направляем по осям шатунов) и 
() (направляем перпендикулярно осям шатунов). Составив
уравнения моментов относительно точки В, определим и :
Реакции
и находим
графически.
Для
этого в произвольную точку в произвольном масштабе параллельно самой себе
сносим силу, из конца полученного вектора сносим силу так же. Аналогично строим векторы сил , , , .
Откладываем нормальные векторные составляющие и , перпендикулярно и . В этот момент проверяем правильность их направления.
На пересечении этих нормалей получим искомые реакции. Соединив начало вектора с концом вектора получим
суммарную реакцию . Соединив же, начало вектора с концом вектора получим
суммарную реакцию .
Приняв
масштаб сил 
, определяем величины искомых реакций:
Рассмотрим
ведущее звено.
К
точке А ведущего звена прикладываем найденую ранее реакцию 
(направление реакций меняем на противоположное) и
приведенную силу 
(под прямым углом к звену.
Для
определения величины составим уравнение моментов относительно точки О:
Реакцию
опоры найдем графически (способ построения силового многоугольника см. п.
4.1.4).
Приняв
масштаб силы 
, определяем:
Построение рычага Жуковского для одиннадцатого положения.
Для определения приведенной силы по теореме Жуковского необходимо:
1) Повернуть план скоростей на угол 90° в любую сторону.
2) Снести все силы, действующие на
механизм, исключая силы реакций, в характерные точки повернутого плана
скоростей.
3) Рассматривая план скоростей как
жесткий рычаг с центром вращения в полюсе, составить уравнение моментов
относительно полюса.
4) Из уравнения моментов найти искомую
приведенную силу.
Повернув
план скоростей (
) на 90°, прикладываем в
характерные точки все силы, исключая реактивные. Причем силы , и прикладываем
в точки качания, которые находятся из пропорций:
Составим
уравнение моментов относительно полюса р:
Получаем:
Погрешность определения величины приведенных сил, найденных силовым
методом и методом Жуковского.
4.2
Силовой расчет механизма во 2ом положении
Определение
сил полезного сопротивления (сил
давления на ползун пресса)
Согласно данным индикаторной диаграммы находим давление на ползун пресса
в текущем положении. Методика определения силы полезного сопротивления описана
в п. 4.1.1. В данном положении она отсутствует, так как совершается
холостой ход ползуна, т.е. равна 0.
Определение сил действующих на звенья механизма.
1) Определяем силы и моменты инерции,
действующие на звенья механизма:
Момент инерции определяется по формуле:
1) Определяем веса звеньев механизма:
1) Вычисляем плечи пар сил.
Рассмотрим
группу Ассура 4-5.
Прикладываем
внешние силы , , , , момент и неизвестные реакции к т. D,
к т. B. Подробнее о приложении сил см. в п.
Схемы
приложения сил аналогичны для этих положений.
Составив
уравнение моментов относительно точки D, определим
:
,
отрицательный
знак вынуждает нас менять направление.
Реакции
и находим
графически. См. п. 4.1.3.
Приняв
масштаб сил 
, определяем величины искомых реакций:
Рассмотрим
группу Ассура 2-3.
Прикладываем
внешние силы , , , , момент и ,
неизвестные реакции и к т.
С и т. А соответственно. Подробнее о способе приложения сил см. в п.
4.1.4.
Составив
уравнения моментов относительно точки В, определим и :
,
отрицательный
знак вынуждает нас менять направление.
Реакции
и находим
графически. Подробнее об этом см. в п. 4.1.4.
Приняв
масштаб сил 
, определяем величины искомых реакций:
Рассмотрим
ведущее звено.
К
точке А ведущего звена прикладываем найденную ранее реакцию и приведенную силу , в
точке О прикладываем реакцию опоры 
(см п.
4.1.5.)
Для
определения величины составим уравнение моментов относительно точки О:
Реакцию
опоры найдем графически (способ построения силового многоугольника см. п.
4.1.3).
Приняв
масштаб силы 
, определяем:
Построение рычага Жуковского для пятого положения.
Метод построения рычага Жуковского см. п. 4.1.6.
Повернув
план скоростей () на 90°, прикладываем в
характерные точки все силы, исключая реактивные. Причем силы , и прикладываем
в точки качания, которые находятся из пропорций:
,
точка
качания не лежит на звене BD, выполняем её построение на продолжении этого плеча.
Составим уравнение моментов относительно полюса р:
Получаем:
Погрешность
определения величины приведенных сил, найденных силовым методом и методом
Жуковского.
,
данная
погрешность допустима. Расчеты и построения верны.
5.
Расчет маховика и исследование движения механизма
.1 Определим моменты сил сопротивления для каждого положения
и строим график Mпр=Мпр(j) и строим его в произвольном масштабе
mМ
Рассчитываем
для остальных положений и заносим в таблицу
Таблица
5.1.
Расчетная
таблица значений приведенного момента сил сопротивления
|
№ положения
|
РПС, Н
|
VD, м/с
|
Движение ползуна D
|
Мс, Нм
|
|
1
|
0
|
0,48
|
|
0
|
|
2
|
0
|
1,29
|
|
0
|
|
3
|
0
|
2,34
|
|
0
|
|
4
|
0
|
2,11
|
|
0
|
|
5
|
0
|
1,62
|
|
0
|
|
6
|
0
|
0
|
ВМТ
|
0
|
|
7
|
800
|
1,31
|
¯
|
45,5
|
|
8
|
1600
|
2,74
|
¯
|
190,3
|
|
9
|
2400
|
2,69
|
¯
|
280,3
|
|
10
|
3200
|
1,52
|
¯
|
211,15
|
|
11
|
3200
|
0,45
|
¯
|
62,5
|
|
12
|
3200
|
0
|
НМТ
|
0
|
По
значениям Мпр строим график. Принимаем 
5.2
Интегрируя графически график Мпр=Мпр(j)
получаем график Апр=Апр(j)
Метод
графического интегрирования описан в п. 2.11.
Считая
момент движущих сил постоянной величиной строим график 
, работ движущих сил за цикл АП.
Строим
график приращения кинетической энергии, вычитая из ординат графика соответствующие ординаты графика 
и откладываем разность на соответствующей точке оси
абсцисс. Получаем график приращения кинетической энергии 
.
Определяем
значения ординат графика приращения кинетической энергии звеньев механизма для
всех положений (табл.5.2).
Таблица
5.2 Значения ординат графика кинетической энергии (мм).
|
№ пол.
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
 016,3536,7649,0565,3981,7498,09110,0299,8854,35-7,49,810
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подсчитываем для всех положений механизма значение приведенного к
ведущему звену момента инерции и строим график момента инерции в зависимости от
угла поворота ведущего звена, который находится по формуле:
,
J01 - момент
инерции первого звена ;
ω - средняя угловая скорость вращения первого звена.
Заносим
значения угловых и линейных скоростей в таблицу и рассчитываем IПР для каждого
положения
Таблица
5.3. Приведенный момент инерции
|
№
|
w2
|
VS2
|
w3
|
VS3
|
w4
|
Vs4
|
VD
|
IПР
|
|
1
|
6,9
|
2,27
|
4,25
|
1,21
|
4,25
|
1,16
|
0,48
|
3,84
|
|
2
|
3,57
|
3,14
|
6,49
|
1,56
|
6,49
|
1,9995
|
1,29
|
8,75
|
|
3
|
1,33
|
3,15
|
6,19
|
1,49
|
6,19
|
2,29
|
2,34
|
12,97
|
|
4
|
5,4
|
2,47
|
4,3
|
1,03
|
4,3
|
1,84
|
2,11
|
9,07
|
|
5
|
7,62
|
1,85
|
2,87
|
0,69
|
2,87
|
1,35
|
1,62
|
5,37
|
|
6
|
7,33
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0,41
|
|
7
|
5,49
|
2,09
|
2,23
|
0,54
|
2,23
|
1,08
|
1,31
|
3,98
|
|
8
|
1,79
|
2,94
|
5,36
|
1,29
|
5,36
|
2,36
|
2,74
|
14,31
|
|
9
|
1,56
|
3,35
|
7,02
|
1,68
|
7,02
|
2,61
|
2,69
|
16,49
|
|
10
|
4,02
|
3,12
|
6,52
|
1,57
|
6,52
|
1,996
|
1,52
|
9,44
|
|
11
|
5,98
|
2,35
|
4,1
|
0,97
|
4,1
|
1,098
|
0,45
|
3,48
|
|
12
|
7,33
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0,41
|
Строим график в масштабе
Строим
диаграммы энергомасс.
Сносим
соответствующие точки графика приращения кинетической энергии до пересечения с
графиком приведенного момента инерции. Соединив последовательно точки
пересечения получим диаграмму энергомасс в масштабе 
и 
.
Определяем момент инерции маховика по методу Виттенбуэра.
Определим
углы 
и 
Проводим
касательные к верхней и нижней точкам диаграммы энергомасс под углами и соответственно
до пересечения с осью . Получаем отрезок (ml)
Определяем размеры маховика.
, 
-
объемный вес материала маховика (стали)
Определяем истинную угловую скорость.
, где
-
абсцисса i-ой точки
-
ордината i-ой точки
где
хmax и
уmax абсцисса и ордината точки касания касательной к
верхней точки графика, под углом 
к
горизонтали.
Определяем
координаты точек и заносим в таблицу
Строим график отклонения угловых скоростей ведущего звена.
Графическим дифференцированием строим график аналога угловых ускорений
ведущего звена.
Метод графического дифференцирования см. п. 2.11
Использованная
литература
1.
И.И.
Артоболевский «Теория механизмов» М.: «Наука», 1967- 640 с.
2.
Кореняко А.С. и
др. «Курсовое проектирование по теории механизмов и машин» - Киев, Вища школа,
1970 - 140 с.
3.
«Теория
механизмов и механика машин» Под ред. К.В.Фролова- М.: «Высшая школа» - 1998 -
496 с.
4.
Б.И. Турбин, В.Д.
Карлин «Теория механизмов и машин», М.: «ВШ», 1968
5.
Советский
энциклопедический словарь М.: «Советская энциклопедия», 1990-1632 с.
6.
Курс лекций по
ТММ, 2006, 4-5 семестр
7.
Курс практических
занятий, 2006, 4-5 семестр