Курсовое проектирование по "Теории механизмов и машин", страница 44

                                           .                                 (7.22)

Масштаб времени определяют по формуле (4.19). По диаграмме  (рис. 7.2) величины угловых ускорений определяют делением длин отрезков на масштаб. Известная величина  позволяет рассчитать динамический момент, обусловленный неравномерностью вращения:

                                    .                          (7.23)

Его относительную величину можно рассчитать, поделив динамический момент на приведенный момент: . Студенту необходимо выполнить данные расчеты для заданного положения кривошипа. Таким образом, угловое ускорение кривошипа не равно нулю. Угловое ускорение начального звена является переменным по величине и направлению.

Определение угловых скоростей и угловых ускорений начального звена является задачей динамического анализа механизма.

7.10. Конструирование маховика

Маховики проектируют в двух конструктивных формах: стальной диск при диаметре D₁ < 300 мм (рис. 7.5, а) или чугунная конструкция с ободом, диском или спицами и ступицей (рис. 7.5, б). Момент инерции стального диска:

                   ,        (7.24)

где m_с — масса маховика;  — коэффициент ширины маховика, ; b — ширина маховика, м; r — плотность, кг/м³, D₁ — максимальный диаметр, м.

Рис. 7.5

Диаметр стального маховика, необходимый для назначения той или иной конструкции:

                                         .                               (7.25)

Для оптимизации маховика по габаритам и массе рекомендуется принимать несколько значений  из ряда: 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3. Для стальных маховиков плотность r = 7800 кг/м³, для чугунных — r = 7100 кг/м³. В чугунной литой конструкции предполагается, что необходимый момент инерции маховика обеспечивается массой обода, а масса ступицы и спиц составляет 20 % от массы обода. Момент инерции обода маховика:

                                                              (7.26)

откуда

                                   .                         (7.27)

В формулах (7.26) и (7.27):

ψ_D — коэффициент диаметра, который рекомендуется принимать из ряда 0,6; 0,7; 0,8.

                                           ψ_D = D₂/D₁,                                 (7.28)

где D₂ — внутренний диаметр обода.

                                           .                                 (7.29)

Ширину обода определяют из формулы:

                                             .                                   (7.30)

Все принятые размеры необходимо округлять до стандартного значения. Масса чугунного маховика, кг:

                                   .                         (7.31)

Диаметр отверстия ступицы принимают равным диаметру коренной шейки d₀₁. Диаметр ступицы d_ст = 1,8 d₀₁, толщина спицы или диска c = 0,25b. Расчетные размеры D₁, b, d_ст, c округляют по стандарту в большую сторону, D₂ — в меньшую.

Расчеты по формулам (7.24)…(7.31) следует выполнить на ЭВМ с помощью программы ТММ-16 в системе Quick BASIC. Цель расчетов: определение размеров маховика по его моменту инерции с оптимизацией по массе при ограничении по габаритам(D₁).

Пример 7.2. Рассчитать параметры чугунного маховика (D₁, D₂, b, m_ч, I_мч) по программе ТММ-16, если момент инерции маховика I_мч = 6,5 кг∙м².

Решение:

Принимаем последовательно коэффициенты ψ_b = 0,1; 0,15; 0,2 и ψ_D = 0,6; 0,7; 0,8. Компьютерная распечатка содержит 9 вариантов расчетов (рис. 7.6).

Рис. 7.6

Выводы:

1. Задавая ограничение по диаметру (D₁ ≤ 600 мм), из оставшихся 5 вариантов выбираем вариант с наименьшей массой и с моментом инерции I_мч ≥ 6,5 кг∙м²: D₁ = 600 мм; D₂ = 360 мм; b = 90 мм; m_ч = 115,6 кг; I_м = 7, 08 кг∙м².

2. С увеличением отношения b/D масса маховика увеличивается.

3. С увеличением D₂/D₁ масса маховика уменьшается.

Содержание второго листа курсового проекта

На листе формата А2 размещают:

– индикаторную диаграмму в масштабе μ_p, мм/МПа либо диаграмму сил сопротивления в масштабе μ_F, мм/кН;

– диаграмму приведенных моментов в масштабах μ_М, мм/Н·м, и μ_φ, мм;

– диаграммы работ сил движущих и сопротивления в масштабе μ_А, мм/Дж;