Кинематическое исследование кулисного механизма. Подвижные звенья механизма. Кинематические пары. Шарниры с подвижными осями

Министерство общего образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

	Теория машин и механизмов

 

По дисциплине  _____                       _________________________________________

________________________________________________________________________

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Кинематическое исследование кулисного механизма

Тема:

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Автор: студент гр.  ГМ-01-1   ___________________               / /

^{(подпись)                                   (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА:    _____________

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта           ________________         / В. /

       ^{(должность)                            (подпись)                                        (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2003 год

Задание

1.  Выполнить структурный анализ механизма. Составить структурную формулу механизма. Определить класс механизма.

2.  Построить планы положений механизма (12 положений).

3.  Построить планы положений скоростей механизма для всех 12 положений механизма. Вычислить все мгновенные скорости всех подвижных точек механизма определить величину и направление мгновенных угловых скоростей звеньев механизма участвующих в плоскопараллельном и во вращательном движении.

4.  Для двух выделенных ранее положений механизма построить ускорение. Вычислить линейные ускорения всех характерных подвижных точек механизма. Определить величину и направление мгновенных угловых ускорений  звеньев механизма участвующих во вращательном или плоскопараллельном движении.

5.  Методом графического интегрирования и дифференцирования построить кинематические диаграммы следующих зависимостей:

 

Название данного механизма: кулисный механизм.

 

O1A, м	O1О3, М	О3B, М	BC, м	a, м	b, м	ω1, рад/c	m3, кг	m4, кг	m5, кг	ωдв, рад/с	JО1 кг*м2	JS3 кг*м2	JS4 кг*м2	Jдв кг*м2	Fn, H	δ
0,08	0,22	0,14	0.12	0.15	0,02	20	116	40	124	140	2,0	0,56	0,08	1,2	5000	0.05

F_cx  пробег резца по 5% хода.

Основные характеристики механизма

Таблица 1. Подвижные звенья механизма

Таблица 2. Кинематические пары

Таблица 3:Шарниры с подвижными осями

обозначение шарнира	A	B	C
вид траектории оси	окружность	дуга окружности	прямая

Вычисление степени свободы механизма

n = 5   P₅ = 7  

Структурный анализ данного механизма (разбиение на группы Асура)

n = 2   P₅ = 3   W=0    II₂₂

 

n = 2   P₅ = 3   W=0   II₃₃

 

I

Данный механизм образован путем присоединения к механизму I класса структурной группы II₂₂ и затем еще одной структурной группы II_33.          I- II₂₂ - II₃₃

1. Построение планов положений механизма

Крайние положения механизма характеризуют границы рабочего и холостого хода. Крайние положения механизм будет занимать, когда кривошип О₁А будет перпендикулярен шатуну О₃В. Первое крайнее положение, когда кулиса находиться вверху, характеризует начало рабочего – конец холостого хода, второе положение – конец рабочего – начало холостого хода.

Начиная со второго крайнего положения, траектория кривошипа О₁А (окружность) разбивается на двенадцать равных частей и строится двенадцать положений механизма.

Определение масштаба:

2. Построение планов скоростей

По формуле  вычислим скорость точки А.

     

Определение масштаба:

Для построения планов скоростей составим векторные уравнения.

Затем решим их графически. Для построения скорости точки B воспользуемся отношением   следовательно .

После построений составляем таблицу значений скоростей. Скорости, заносимые в таблицу получаются путём замера соответствующих векторов скоростей на чертеже и умножения их на масштабный коэффициент .

положение
1	1,6	0,88	0,72	0,74		0,06	0,74	20	5,27	5,29	1,83
2	1,6	1,54	1,5	1,5		0	1,5	20	10,6	10,7	1,3
3	1,6	1,4	1,3	1,24		0,06	1,26	20	9,3	9,3	1,75
4	1,6	0,52	0,4	0,36		0,06	0,38	20	2,84	2,86	1
5	1,6	0,32	0,2	0,2		0,04	0,2	20	1,43	1,43	0,67
6	1,6	0,94	0,52	0,48		0,22	0,5	20	3,6	3,71	1,3
7	1,6	1,38	0,68	0,66		0,34	0,66	20	4,8	4,85	1
8	1,6	1,6	0,76	0,76		0,42	0,76	20	5,3	5,43	0,33
9	1,6	1,54	0,72	0,72		0,42	0,72	20	5,17	5,2	0,67
10	1,6	1,26	0,64	0,64		0,3	0,64	20	4,52	4,6	1,17
11	1,6	0,74	0,44	0,44		0,14	0,42	20	3	3,14	1,25
0,12	1,6	1,6	1,1	0,22		0,24	0,6	20	7,7	7,86	8,5

Рассчитаем угловые скорости звеньев            для первого положения.

3. Построение планов ускорений

По формуле  найдем ускорение кривошипа

Определение масштаба:

Запишем векторные уравнения:

Ускорение a₃ определяем, как сумму ускорений a₂ , а₂a₃ кориолисова и а₂a₃ реактивного, либо, как сумму ускорений a₃, а₃о₃ тангенсального и а₃о₃ нормального .

Ускорение a_с определяем,  как сумму ускорений a_d, a_cd тангенсального и a_cd             нормального, либо, как сумму ускорений a_b, a_cb тангенсального и a_cb нормального.

Для 1 положения:

Для 7 положения:

По результатам построений составляем таблицу необходимых ускорений:

положение
1	3,2	17,1	14,1	12,4	2,37	2,75
7	3,2	9,024	4,4	1,8	1,54	0,9

Рассчитаем угловые ускорения  

4. Построение масштабных кинематических диаграмм

Определение масштаба:

Построение графика

Скорости с 1 по 5 примем положительными (холостой ход), а скорости  с 5 по 11 отрицательными (рабочий ход).

Определение масштаба:

h₁=60 мм

Построение графика

Определение масштаба:

Построение графика

Определение масштаба:

По графикам  в 3 положении , а по плану ускорений . Соответственно для седьмого положения  ,.

Можно сделать вывод, что значения для ускорений, полученные методом