Проектирование механизмов насоса для подачи СОЖ

Проектирование механизмов насоса для подачи СОЖ

Кафедра теоретической механики и мехатроники

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теория механизмов и машин»

на тему: «Проектирование механизмов насоса для подачи сож»

Специальность Технология машиностроения

2012 г.

Содержание

Введение

.        Проектирование рычажного механизма

.1      Синтез механизма

.2      Кинематический анализ

.2.1   Определение скоростей

.2.2   Определение ускорений

.2.3   Построение диаграмм скоростей и ускорений

.3      Силовой анализ механизма

.3.1Подготовка к силовому анализу

.3.2   Силовой анализ 1 структурной группы;

.3.3   Силовой анализ 2 структурной группы;

.3.4   Силовой анализ начального механизма;

.4 "Жёсткий рычаг" Жуковского.

.        Проектирование планетарного механизма

.1      Синтез планетарного механизма

.2      Определение передаточного отношения графоаналитическим методом

.        Проектирование кулачкового механизма

.1      Определение минимального радиуса и эксцентриситета кулачка

.2      Построение профиля кулачка методом обращенного движения

Литература

Введение

Создание современной машины требует от конструктора всестороннего анализа ее проекта. Конструкция должна удовлетворять многочисленным требованиям, которые находятся в противоречии. Из допустимого множества решений конструктор выбирает компромиссное решение с определенным набором параметров и проводит сравнительную оценку различных вариантов. Из числовых показателей эффективности решения, называемых критериями качества, по которым следует оценивать конструкцию, обычно выделяют главные критерии, а вспомогательные показатели используют как ограничения, накладываемые на элементы решения. В настоящее время расчеты выполняют на ЭВМ, что позволяет оценить конструкцию по многим критериям качества и найти максимум показателя эффективности.

Единой системой конструкторской документации (ЕСКД) установлено пять стадий разработки документации на изделия всех отраслей промышленности: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и разработка рабочей документации. Многовариантный характер инженерных решений в процессе конструирования машины требует достаточной детальной разработки методов расчета и реализации оптимальных решений.

В конструкторской подготовке инженеров особое место отводится вопросам технологичности проектируемых машин. Конструктивные решения должны подчиняться требованиям рациональных технологических процессов изготовления и сборки, обеспечения минимума производственных затрат при заданных параметрах и показателях эффективности проектируемой машины. Основная цель курсового проектирования - привить навыки использования общих методов проектирования и исследования механизмов для создания конкретных машин и приборов разнообразного назначения. Студент должен научиться выполнять расчеты с использованием ЭВМ, применяя как аналитические, так и графические методы решения инженерных задач на разных этапах подготовки конструкторской документации.

. Проектирование рычажного механизма

.1 Синтез механизма

Строим планы положений механизма. За исполнительное звено принимаем звено 5, ход которого по условию равен 150мм, а по построению получается равным 61мм. Для всех положений механизма принимаем масштаб плана скоростей:

Определяем длины звеньев:

L_O1A=O₁A×M_l=50×0.00246=0.123м

L_AB=0.369м

L_O2В=0.369м

L_CD=0.246м

1.2 Кинематический анализ

1.2.1 Определение скоростей

Угловую скорость звена 1 вычисляем по формуле:

Выбираем произвольно полюс скоростей P_V и откладываем отрезок P_Va, изображающий скорость точки А.

Далее рассчитываем скорости точек всех звеньев и составляем уравнения скоростей:

Скорость точки А подчеркиваем сплошной чертой, так как она известна и по направлению, и по величине, а скорости точки В и звена АВ только по направлению. Выбираем масштаб плана скоростей:

рычажный передаточный планетарный кулачок

Аналогично строится план скоростей для другой части:

1.2.2 Определение ускорений

Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев методом плана ускорений. Строим план ускорений для расчетного третьего положения механизма.

Выбираем произвольно полюс ускорений .

Рассчитываем масштаб плана ускорений:

Аналогично выполним расчеты для ускорения точки D:

Отмечаем в плане ускорений на отрезках ab и cd середины - центры масс. Рассчитаем ускорения центров масс:

1.2.3 Построение диаграмм скоростей и ускорений

Далее строим графики скоростей и ускорений. Вычисляем масштаб времени:

где N - число рабочих ходов.

Определяем масштаб ускорений:

где к - расстояние от начального "нулевого" положения на оси времени, до точки начала построения ускорений.

По графику определяем ускорение ведущего звена (D) для расчетного третьего положения:

где "О" - нормаль из точки 3 графика ускорений, к кривой ускорений; Определяем погрешность расчетов:

1.3 Силовой анализ механизма

1.3.1 Подготовка к силовому анализу

Определяем массу всех звеньев:

Определяем силу тяжести всех звеньев механизма:

Рассчитываем силы инерции:

Рассчитаем осевые моменты инерции:

Звено 2 совершает плоскопараллельное движение, поэтому определим для него момент пар сил инерции:

Рассчитаем плечи:

Рабочую нагрузку определяем из графика:

1.3.2 Силовой анализ 1-й структурной группы

Выделяем 1-ю структурную группу, состоящую из звеньев 5 и 4. Показываем все действующие не нее силы: силу полезной нагрузки Pn, силы тяжести G₄ и G₅, силу инерции F₄( с учетом переноса на плечо h₄ и с учётом маштаба), силу инерции F₅ и силу реакции R₆₅. Неизвестную реакцию R₃₄ раскладываем на нормальную R₃₄ⁿ и тангенциальную R₃₄^τ составляющие.

Составим уравнение равновесия:

Для этого сначала найдем R₃₄^τ, рассмотрев равновесие звена 4 относительно точки D:

Остальные реакции найдем из плана сил.

Рассчитаем масштаб плана сил для первой структурной группы:

Находим неизвестные реакции, исходя из плана сил:

1.3.3 Силовой анализ второй структурной группы

Составим уравнение равновесия:

Нам неизвестны полные реакции  и . Для определения их тангенсальных составляющих рассмотрим равновесие звеньев 2 и 3 структурной группы в отдельности:

Звено 2:

Звено 3:

Остальные реакции найдём из плана сил

Определяем искомые реакции:

1.3.4 Силовой анализ начального механизма

Строим уравнение равновесия:

Уравновешивающую силу находим из уравнения моментов относительно точки  которое имеет вид:

Строим план сил в масштабе

определяем искомые реакции:

1.4 " Жёсткий рычаг" Жуковского

Строем план скоростей для расчётного третьего положения развёрнутый так, чтобы одноимённые точки максимально совпадали, и прикладываем в соответствующих точках этого плана все внешние нагрузки.

Составляем уравнение моментов всех сил относительно полюса :

Сравнив полученное значение со значением, полученным с помощью силового анализа, вычисляем погрешность:

. Проектирование планетарной передачи

.1 Определение передаточного отношения аналитическим способом

Вычисляем величину  по формуле:

Для расчета выбираем редуктор Давида. При неподвижном солнечном колесе 1 с числом зубьев  и ведущем водиле H передаточное отношение определится по формуле:

где

,

 .

Определим передаточное отношение при найденных числах зубьев:

Определим отклонение от заданного передаточного отношения:

.2 Определение передаточного отношения планетарной передачи графо-аналитическим методом

В основу метода графического определения передаточного отношения планетарной передачи положен треугольный закон распределения окружных скоростей точек вращающегося звена. Если известна скорость какой-либо точки звена, вращающегося относительно неподвижного шарнира с угловой скоростью , то скорости остальных точек звена определяются прямой, соединяющей точку неподвижного шарнира и конец вектора скорости данной точки. Условие сборки состоит в том, чтобы зубья всех сателлитов одновременно вошли при сборке во впадины и солнечного колеса, и корончатого колеса.

Определяются делительные диаметры колес передачи d=mz из расчета, что все колеса имеют одинаковый модуль (m=4) и нарезаны без смещения:

Выбираем значение масштаба:

Проводим вспомогательную вертикаль, на которую будем проектировать точки центров колеса и сателлитов, а также, точки контакта. Задаем произвольной величиной скорости  точки, являющейся осью вращения сателлита и одновременно принадлежащей водилу Н. Проводим линию распределения скоростей  для точек водила, которая пройдет через точку  и конец вектора V_H. Тогда линия  распределения скоростей сателлита 3 и 2 пройдут через конец вектора V_H и точку Р'₃, в результате чего получим след Р'₂. Теперь, проведя из точки  через точку Р'₂, прямую, получим эпюру распределения скоростей  .

Построенные линии  и  распределения скоростей для солнечного колеса и водила соответственно определяют величины углов  и  для ведущего и ведомого звеньев. Тогда величина передаточного соотношения может быть определена отношениями:

Определим величину погрешности:

Данное значение погрешности не превышает 3%, что является допустимым.

. Проектирование кулачкового механизма

.1 Определение минимального начального радиуса и эксцентриситета кулачка

Строим по данным из распечатки графики зависимости перемещения толкателя, аналога скоростей и аналога ускорений от угла поворота кулачка.

Масштабы построений:

Для определения величины минимального радиуса кулачка строим вспомогательную диаграмму путем сложения диаграмм перемещения и аналога скоростей исключая общий переменный параметр для этих диаграмм - угол поворота кулачка. С целью обеспечения одного и того же масштаба, вспомогательную прямую проводим под углом 45° к оси абсцисс. К вспомогательной диаграмме проводим под углом [а]=30° (максимальный угол давления) касательные, точка их пересечения и будет центром вращения кулачка.

Определяем величины:

         минимального радиуса кулачка

         эксцентриситета:

Сравниваем полученные значения со значениями из таблицы и находим погрешности:

Полученные погрешности составляют меньше 3%, что допустимо.

.2 Построение профиля кулачка методом обращенного движения

Построение профиля кулачка ведем методом обращенного движения. Выбираем масштаб построения и проводим окружность минимального радиуса . Окружность минимального радиуса разбиваем на дуги, пропорциональные фазовым углам φ₀, φ₁, φ₂... φ₂₁, а углы делим на части в соответствии с делением по оси абсцисс диаграммы перемещения толкателя. На лучах откладываем, начиная от окружности минимального радиуса, отрезки, соответствующие перемещениям толкателя. Соединяем полученные точки плавной кривой и получаем центровой профиль кулачка.

Определяем радиус ролика толкателя .

Проводим серию окружностей радиуса

по этому профилю. Рабочий профиль кулачка получаем как огибающую этого семейства окружностей.

Для каждого положения находим величину угла давления. Строим график зависимости угла давления от угла поворота.

Масштаб построения:

Заключение

При проектировании рычажного механизма мы научились определять длину звеньев, а также скорости и ускорения характерных точек и звеньев механизма; рассмотрели силовой анализ и определили реакции в кинематических парах, уравновешивающую силу и уравновешивающий момент на главном валу соковыжималки.

При проектировании планетарного механизма 2 способами определили передаточное отношение: аналитическим и графическим.

При проектировании кулачкового механизма по заданным табличным данным построили кинематические диаграммы толкателя, нашли эксцентриситет, определили минимальный радиус кулачка, положение его центра вращения относительно оси толкателя, построили теоретический и практический профили кулачка.

Литература

Теория механизмов и машин. Под ред. В.А.Гавриленко.- М.: Высш. шк. 1973.

Юдин В.А., Барсов Г.А., Чупин Ю.Н. Сборник задач по теории механизмов и машин. М.: Высш. шк., 1982.

Проектирование планетарных зубчатых механизмов: Методические рекомендации к курсовому проектированию по теории механизмов и машин/ Курск, гос. техн. ун-т; Сост. Б.В.Лушников. Курск, 2001. 22 с.

Проектирование кулачкового механизма с прямолинейно движущимся роликовым толкателем с применением ЭВМ: Методические рекомендации к курсовому проектированию по теории механизмов и машин/ Курск, гос. техн. ун-т; Сост. Б.В.Лушников. Курск, 1997. 29 с.