Структурный и кинематический анализ плоского рычажного механизма (угловая скорость входного звена 2 рад/с)

Курсовой проект (нн/нн)

Решение:

Примечание (не писать!). Поскольку никаких [м/ук] БелГУТа по выполнению данного проекта пока не наблюдается, а я предпочитаю выполнять работы в соответствии с [м/ук] конкретного учебного заведения, то работа выполнена по аналогии с [м/ук № 3834] БелГУТа.

Содержание

Содержание. 1

Задание на расчёт и исходные данные. 1

1      Структурный и кинематический анализ плоского рычажного  механизма. 1

1.1       Структурный анализ плоского рычажного  механизма. 1

1.1.1        Характеристика звеньев механизма. 1

1.1.2        Характеристика кинематических пар. 1

1.1.3        Число степеней свободы механизма. 2

1.2       Кинематический анализ механизма методом планов скоростей и ускорений. 3

1.2.1        Построение планов положений. 3

1.2.2        Построение планов скоростей. 4

1.3       Кинематический анализ механизма методом диаграмм.. 6

1.4       Построение плана ускорений механизма для исследуемого положения и определение угловых ускорений звеньев. 6

1.5       Оценка точности полученных результатов. 7

2      Динамический анализ механизма. 8

2.1       Определение сил, приложенных к звеньям механизма. 8

2.2       Определение величины уравновешивающей силы методом Н.Е. Жуковского. 8

2.3       Расчёт величины уравновешивающего момента и потребной мощности двигателя в исследуемом положении механизма. 9

Задание на расчёт и исходные дан­ные

Таблица 1 — Исходные данные.

Масса камня равна массе кулисы.

1  Структурный и кинематический анализ плоского ры­чажного  механизма

1.1  Структурный анализ плоского ры­чажного  механизма

1.1.1  Характеристика звеньев механизма

Таблица 2 — Таблица звеньев

Всего звеньев механизма — k = 6, подвижных звеньев — n = 5.

1.1.2  Характеристика кинематических пар

Таблица 3 — Таблица кинематических пар

Всего кинематических пар — 7, кинематических пар пятого класса — р₅ = 7.

Примечание (не писать!). V класс — одноподвижная пара, IV — двухподвижная и т.д.

1.1.3  Число степеней свободы механизма

Степень степени подвижности механизма (рисунок 2) опре­делим при помощи формулы Чебышева (структурной формулы плоских механизмов):

W = 3n – 2р₅ – р₄ = 3∙5 – 2∙7 = 1.

Механизм обладает одной степенью свободы. Входное звено — кривошип 1, выходные звенья — коромысло-кулиса 2 и шатун-ползушка 5.

Примечание (не писать!). Формула Чебышева носит название формулы подвижности или структурной формулы кинематической цепи для плоских механизмов общего вида. Она опреде­ляет число W степеней свободы кинематической цепи относи­тельно звена, принятого за неподвижное.([Арт], с. 35…41).

Механизм образован последовательным присоединением к механизму I класса (ведущему звену со стойкой) группы Ассура II класса 3-го вида, а затем группы Ассура II класса 2-го вида. Последовательность образования меха­низма представлена на рисунках 3–5.

Формула строения механизма:  I(1) + II(3) + II(2).

Наивысший класс присоединённых групп — второй, поэтому механизм надо отнести ко II классу.

1.2  Кинематический анализ механизма методом планов скоростей и ускорений

1.2.1  Построение планов положений

Планы положений строим для 8 заданных положений механизма.

Принимаем масштабный коэффи­циент длин ml = 0.001 м/мм.

Примечание (не писать!). В числителе дроби размерности масштабного коэффициента — размерность изображаемого объекта, в знамена­теле — размерность изображения (мм). Например: единица м/мм означает, что одному метру действительной длины звена соответствует 1 мм его изображения на чертеже. В свою очередь масштабный коэффициент длин m_l = 0,001 м/мм соответствует масштабу 1:1.

Определяем координаты шарниров, а также длины звеньев на чертеже с учётом масштабного коэффициента:

Сначала вычерчиваем 8 заданных положений ведущего звена (рисунок 6). В качестве нулевого принимаем его крайнее левое положение. Для каждого из 8 положений ведущего звена методом засечек определяем положения всех осталь­ных звеньев механизма.

Положение центров масс звеньев:

С учётом масштабного коэффициента на чертеже:

Все построения выполняем сплошными тонкими линиями, после чего исследуемое положение механизма вы­деляем сплошной основной линией.

Примечание (не писать!). Далее (начиная с рис. 6) рисунки в пояснительной записке можно не рисовать. Все они имеются в графической части работы. В случае, если будете рисовать, указывать синие размеры и не указывать розовые и чёрные — они для меня (для графической части и пр.). Размеры приведены в величинах их изображения на чертежах графической части работы.

Примечание (можно писать, если будете рисовать) Здесь и на последующих рисунках, выполненных не в качестве общих схем, а на основании расчётов и точных построений, длины всех отрезков уменьшены в указанное на рисунке число раз по сравнению с рассчитанными, которые должны быть на чертежах графической части работы.

1.2.2  Построение планов скоростей

Планы скоростей строим для 8 заданных положений механизма.

По заданным значениям угловой скорости кривошипа ω₁ и его длине