Исследование механизма двухцилиндрового двигателя (курсовой проект по теории машин и механизмов (ТММ)

РЕФЕРАТ

Курсовой проект выполнен на 3 листах графической части формата А1 и 31 листе расчетно-пояснительной записки формата А4 .Пояснительная записка содержит 5 таблиц и 4 рисунка.
При выполнении этого курсового проекта использовано 2 литературных источника.
Ключевые слова: механизм; машина; структурная группа; кинематическая пара; звено; план скоростей; план ускорений; сила.
Цель курсового проекта: приобретение практических навыков по кинематическому анализу и синтезу плоских рычажных, рычажных, кулачковых и зубчатых механизмов.
Методы проведения исследований: аналитический, графический и графоаналитический.
В данном проекте определены структурные кинематические и динамические характеристики рычажного механизма, спроецированы кулачковый и зубчатый механизмы по заданным условиям.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.  СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

2.  КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА

2.1.  Построение плана положений механизма
2.2.  Построение планов скоростей
2.3.  Построение планов ускорений
2.4.  Построение кинематических диаграмм для точки B

3.  КИНЕТОСТАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХЕНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА

3.1. Силовой расчет группы из звеньев 4 и 5
3.2. Силовой расчет группы из звеньев 2 и 3
3.3. Силовой расчет начального звена
3.4. Определение уравновешивающей силы по методу Н.Е. Жуковского
3.5. Определение мгновенного механического коэффициента полезного дейст-вия механизма
3.6. Исследование движения механизма и определение момента инерции махо-вика

4.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ КУЛАЧКОВОГО И ЗУБЧАТОГО МЕХАНИЗМОВ

4.1  Проектирование кулачкового механизма
4.2  Проектирование внешнего эвольвентного зацепления прямозубых
 цилиндрических колес
4.3  Кинематическое исследование планетарного зубчатого механизма

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА



1.СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА.

Число степеней свободы механизма определяем по формуле П. Л. Чебышева.

где n- число подвижных звеньев механизма,
p5- число кинематических пар пятого класса,
p4- число Кинематических пар четвертого класса.
В исследуемом механизме n=5, p5=7, p4=0, т.е.

Следовательно, исследуемый механизм имеет одно начальное звено и все звенья совершают вполне определенные движения.
Определяем класс механизма. Класс механизма определяется высшим классом группы Ассура, входящей в состав механизма. Определение групп начинаем с самой удаленной от начального звена (кривошипа). Отделяем группу второго класса второго вида со звеньями 2 и 3.


Затем отделяем группу второго класса второго вида со звеньями 4 и 5.

В результате деления остается механизм первого класса, в состав которого входит начальное звено 1 и стойка 0.

Формула строения механизма имеет вид
I(0;1) II(4;5) II(2;3)
Таким образом, данный механизм относится ко II классу.
1.  КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА

2.1.  Построение плана положений механизма.
План положений механизма является основой для построения кинематиче-ских диаграмм линейного перемещения ползуна, или углового перемещения выходного звена. Построение плана положений механизма выполняется в масштабе l. Если кинематическая схема механизма выполняется в масштабе М 1:2, то масштабный коэффициент длины l . В этом масштабном коэффициенте вычерчивается кинематическая схема механизма. На траектории точки B ползуна 3 находим её крайние положения. Для этого из точки O радиусом ОB =ОA+AB делаем одну засечку на линии Y-Y и определяем крайнее верхнее положение, а радиусом ОA6=AB-ОA другую засечку - нижнее крайнее положение. Точки B0 и B6 будут крайними положениями ползуна 3. Вращение кривошипа - по часовой стрелке. Начиная от нулевого положения кривошипа делим траекторию точки А на 12 равных частей и методом засечек находим все остальные положения звеньев механизма. Для каждого положения механизма находим положение центров масс S2 и S4, соединив последовательно точки S во всех положениях звеньев плавной кривой получим шатунные кривые.

2.2.  Построение планов скоростей.
Определение скоростей, указанных на кинематической схеме точек звеньев механизма производим методом планов в последовательности, определенной формулой строения механизма. Вначале определяем линейную скорость ведущих точек А и В.
vA= 1 lOA= lOA
где 1 - угловая скорость начального звена ОА;
n1- частота вращения начального звена ОА;
lOA- длина звена ОА, м;
1= рад/ c
VA = м/ с; VС = м/ с
Скорости точки А будут одинаковыми для всех положений механизма. Масштабный коэффициент плана скоростей выбираем стандартным и таким, чтобы вектор , изображающий скорость точки А, был длиной не менее 50- 70 мм. В рассматриваемом примере

Вектор перпендикулярен кривошипу ОА и направлен в сторону его вращения.
Определим скорость точки B, принадлежащей группе Ассура (2,3). Рассмотрим движение точки B по отношению к точке A, а затем по отношению к B0 (принадлежащей неподвижному звену). Запишем векторные уравнения, которые решаются графически


Согласно первому уравнению, через точку b на плане скоростей проводим прямую, перпендикулярную AB, а согласно второму - через точку P (т.к. ) проводим прямую, параллельную направляющей Y-Y. Пересечение этих прямых определяет положение точки b, изображающей конец вектора и . Из плана скоростей имеем

Скорость центра масс S2 звена 2 определим по теореме подобия

Следовательно,
м/с
Скорости точек, принадлежащих группе Ассура 2, 3 определены.
Переходим к построению плана скоростей для группы 4, 5. Рассмотрим движение точки D относительно точки C, а затем по отношению к точке D0, принадлежащей неподвижной направляющей ( ). Запишем два векторных уравнения, которые решим графически:


Согласно первому уравнению через точку C плана скоростей проводим прямую, перпендикулярную к CD, а для решения второго уравнения необходимо через полюс P провести прямую, параллельную направляющей X-X. На пересечении этих прямых и будет находиться искомая точка D.
Величины скоростей определим, умножая длины векторов на плане скоростей на масштабный коэффициент

Скорость центра масс S4 звена 4 определим по теореме подобия
,

Следовательно,

В указанной последовательности производится построение планов скоростей для всех 12- ти положений механизма. Причем, векторы, выходящие из полюса P, изображают абсолютные скорости, а отрезки соединяющие концы этих векторов- относительные скорости точек.
Вычисленные таким образом величины скоростей сводим в таблицу 2.1.
Определим угловые скорости звеньев


Направление угловой скорости звена AB определится, если перенести вектор скорости точки B на схеме относительно точки A параллельно самому себе в точку B на схеме механизма и установить направление вращения звена AB относительно точки А под действием этого вектора. В рассматриваемом случае в положении 8 механизма угловая скорость направлена по часовой стрелке.
Направление угловой скорости шатуна 4 определяет вектор , если его перенести из плана скоростей в точку D на схеме механизма. В положении 4 угловая скорость направлена по часовой стрелки.
Таблица 2.1
Noп vA
м/с VАB м/с 
м/с VB м/с vC
м/с VCD м/с  м/с VD м/с 1 рад/с 2 рад/с 4 рад/с
0 24,5 24,5 16,33 0 16,3 0 16,3 16,3 188,4 57,11 0
1  24,5 21,46 19,44 15,5 16,3 8,29 15,61 15,57 188,4 50,02 19,32
2  24,5 12,7 23,78 24,55 16,3 14,22 12,79 9,6 188,4 29,6 33,15
3  24,5 0 24,5 24,5 16,3 16,3 10,89 0 188,4 0 38
4  24,5 12,7 21,7 17,89 16,3 14,22 12,79 9,6 188,4 29,6 33,15
5  24,5 21,46 18,02 9 16,3 8,29 15,91 15,57 188,4 50,02 19,32
6  24,5 24,5 16,33 0 16,3 0 16,3 16,3 188,4 57,11 0
7  24,5 21,46 18,02 9 16,3 8,29 14,72 12,69 188,4 50,02 19,32
8  24,5 12,7 21,7 17,89 16,3 14,22 12,16 6,73 188,4 29,6 33,15
9  24,5 0 24,5 24,5 16,3 16,3 10,89 0 188,4 0 38
10  24,5 12,7 23,78 24,55 16,3 14,22 12,16 6,73 188,4 29,6 33,15
11  24,5 21,46 19,44 15,5 16,3 8,29 14,72 12,69 188,4 50,02 19,32