Кінематичний аналіз механізму насосу
У цьому курсовому проекті проводиться аналіз механізму насоса.
У курсовому проекті представлені такі розділи: структурний та кінематичний аналізи, силовий та динамічний аналізи механізму насоса, кінематичний аналіз кулачкового механізму та кінематичний аналіз складного зубчастого механізму.
Курсовий проект складається з пояснювальної записки та графічної частини. У записці пояснення були детально описані методи побудови планів швидкостей, прискорень, діаграм для всіх розділів.
До складу графічної частини входять 5 креслень:
1. Кінематичний аналіз механізму насоса (формат А1);
2. Кінематичний аналіз кулачкового механізму
3. Кінематичний аналіз складного зубчастого механізму (формат А2):
4. Силовий аналіз механізму насоса (формат А1):
5. Динамічний аналіз механізму. Підбір маховика. (Формат А1).
Пояснювальна записка та креслення були виконані згідно з усіма ГОСТами.
1. Структурний та кінематичний аналіз головного механізму
1.1 Структурний аналіз механізму
1.2 Кінематичний аналіз графоаналітичним методом (методом планів)
1.2.1 Побудова плану положень механізму
1.2.2 Побудова планів швидкостей
1.2.3 Побудова планів прискорення
1.3 Кінематичний аналіз шляхом побудови діаграм
1.4 Порівняння результатів кінематичного дослідження, виконаного графічним та графоаналітичним методами.
2. Синтез кулачкового механізму
2.1 Вихідні дані
2.2 Побудова кінематичних діаграм
2.3 Визначення кута тиску
3. Кінематичний аналіз складного зубчастого механізму
3.1 Аналітичний метод
3.2 Графічнийметод аналізу
4. Силовий аналіз головного механізму
4.1 Визначення зовнішніх сил та сил інерції
4.1.1 Визначаємо масу ланок та їх вагу
4.1.2 Визначаємо сили та моменти інерції
4.1.3 Визначаємо результуючі сили
4.2 Силовий аналіз без урахування сил тертя
4.2.1 Силовий аналіз групи Ассура ланок 2 та 3
4.2.2 Силовий аналіз початкового механізму
4.3 Перевірка з теореми Жуковського
4.4 Силовий аналіз механізму з урахуванням сил тертя
5. Динамічний аналіз механізму
5.1 Основні завдання динамічного аналізу
5.2 Визначаємо наведені моменти сил опору
5.3 Визначення роботи сил опору та роботи рушійних сил
5.4 Вирішення рівняння руху машинного агрегату
5.5 Визначення наведеного моменту інерції
5.6 Визначення моменту інерції маховика за методом Вітенбауера
5.7 Визначення геометричних розмірів маховика
5.8 Визначення кутової швидкості після встановлення маховика
Список використаної літератури
Теорія механізмів та машин (ТММ) є однією з основних машинобудівних дисциплін. Вона присвячена вивченню основних методів вивчення механізмів та машин та проектування їх схем.
До основних питань, які вивчає ТММ, належать:
- Вивчення будови (структури) механізмів;
- Визначення положень механізмів і траєкторій, що описуються окремими точками;
- визначення швидкостей та прискорень окремих точок;
- аналіз та проектування різних механізмів (зубчастих, кулачкових);
- Визначення різних сил (зовнішніх, реакцій, тертя, інерції), що діють на механізм;
- Вивчення енергетичного балансу машин (к.п.д.);
- Вивчення дійсного законурухи машин під дією заданих сил;
- Вивчення способів регулювання швидкості ходу машини;
- Вивчення способів врівноваження сил інерції в машинах і т.д.
Щодо цих питань теорія механізмів та машин це наука, яка вивчає будову, кінематику та динаміку механізмів та машин.
Механізми, що входять до складу машини, є різними. За функціональним призначенням механізми машини поділяються на такі види:
а) механізми двигунів та перетворювачів:
механізми двигунів виконують перетворення різних видів енергії на механічну роботу; механізми перетворювачів виконують перетворення механічної роботи на інші види роботи;
б) передавальні механізми, що виконують передачу руху від двигуна до технологічної машини чи робочого органу;
в) робочі механізми, які безпосередньо впливають на навколишнє середовище або об'єкт;
г) механізми управління, контролю та регулювання, виконуючи управління технологічним процесом, контроль тощо;
д) механізми автоматичного рахунку, зважування та пакування, встановлені в машинах, що випускають масову штучну продукцію.
Академік І.І.Артоболевський, класифікуючи механізми різного призначення, розділив їх за структурними ознаками на такі види: ваги, зубчасті, черв'якові, фрикційні, кулачкові, гвинт-гайка та ін, окремо комбеновані.
Механізми бувають плоскі та просторові. В основному застосовують плоскі механізми, всі точки яких рухаються в одній або кількох паралельних площинах.
Зубчасті механізми використовуються для зміни параметрів обертального руху, а також для перетворення обертального руху на прямолінійне.
Черв'якові передачі застосовують за необхідностіпередачі руху між валами, що перетинаються.
Фрикційні механізми використовуються в основному для тих же цілей, що і зубчасті, але вони відрізняються тим, що рух передається в них силами зчеплення (тертя) робочих поверхонь, притиснутих один до одного.
Кулачкові механізми призначені для перетворення руху кулачка на заданий рух штовхача. У випадку як кулачок, і штовхач можуть виконувати прямолінійні, обертальні чи складне рух.
Механізми гвинт-гайка перетворюють обертальний рух у прямолінійний і навпаки.
Комбіновані механізми, які включають різні сполуки механізмів, розглянуті вище, мають широку можливість для виконання різних видів руху.
1. Структурний та кінематичний аналіз головного механізму
Вихідними даними служать:
1.Кутова швидкість кривошипу ω,з -1 14
2.Погонная одиниця маси q, кг/м 12
3.Коефіцієнт В (F - В * S), Н/м 7000
5.Довжина кривошипу О А, мм 90
6.Довжина шатунів АВ, мм 520
7. Нерівномірність ходу δ 1/8
8. Ексцентриситет е, мм 26
1.1 Структурний аналіз механізму
Визначаю ступінь рухливості механізму, що складається із трьох ланок.
де: n – кількість ланок; p5 – кількість нижчих пар; p4 – кількість вищих пар.
W = 3 · (4 - 1) - 2 · 4 - 0 = 1
Ступінь рухливості механізму W = 1
Механізм складається з 4 ланок:
Ланки 1-3-рухливі, 4- нерухома ланка.
На рис.1 зображено структурну схему механізму з розбиттям на групи Ассура і початковий механізм.
Рис.1. Структурна схема механізму.
Структурна схема наочно показує, що механізм складається із початкового механізму 1 класу(стійка 4 та кривошип 1) та однієї групи Ассура (шатун 2 та повзун 3).
Структурна формула механізму: I(4-1) → II(2-3)
Механізм відноситься до механізмів ІІ класу за класифікацією І.І. Артоболєвського.
1.2 Кінематичний аналіз графоаналітичним методом (методом планів)
1.2.1 Побудова плану положень механізму
На аркуші формату А. 1 зображуємо в масштабі μs =0,0025 м/ммплан положень механізму. План будуємо у такій послідовності. Вибираємо довільно точку Про і з неї описуємо коло радіуса ОА. Вертикально вниз від точки Про відкладаємо величину і проводимо горизонтальну лінію. Це буде лінія руху повзуна В. Знайдемо початкове положення точки В (В):
З'єднаємо точку В0 з точкою Про продовжимо до перетину з колом, отримуємо точку Ао . Від точки Ао в напрямку обертання кривошипа ОА розбиваємо коло на 12 рівних частин через кожні 30 градусів, проставляючи при цьому послідовно точки Ао, А1 А2 і т.д. З'єднавши отримані точки з центром кола О, отримаємо 12 положень кривошипа ОА. Точка належить шатуну АВ і повзуну В і рухається поступально по напрямній, тому для побудови плану положень ланки АВ з кожної точки А розчином циркуля, рівним довжині шатуна АВ в прийнятому масштабі, робимо засічки на напрямній, отримуючи точки В, В1 і т.д. д., які послідовно з'єднуємо з точками Ао, A1 та ін.
1.2.2 Побудова планів швидкостей
Плани швидкостей будуються за векторними рівняннями, які складаються окремо кожної групи Ассура у порядку приєднання їх до провідному ланці. Для провідної ланки ОА визначаємо величину швидкості точки А:
VA = 14 ∙ 0,09 = 1,26 м/с
Вектор VA перпендикулярний до радіусу, тобто. відрізку ОА, і спрямований убік,визначається напрямком ω1.
З довільної точки Р, яка називається полюсом плану швидкостей, відкладаємо у зазначеному напрямку відрізок [ра] довжиною 45 мм.
Складаємо векторне рівняння, за яким визначимо швидкість точки, що належить шатуну АВ і повзуну В
Швидкість точки А відома, швидкість відносного обертання точки навколо точки А перпендикулярна радіусу обертання відрізку АВ і визначається за формулою:
Швидкість точки направлена вздовж напрямної. Таким чином, отримуємо векторне рівняння, в якому два вектори відомі за напрямом, але невідомі за величиною, а третій вектор відомий і за величиною, і за напрямом. Вирішуючи це векторне рівняння графічним способом, отримаємо план швидкостей для групи Ассура, що складається з ланок 2 і 3. Відповідно до векторного рівняння через кінець вектора VA (точку а) проводимо напрямок вектора VВА перпендикулярне ВА, а через полюс р-напрямок вектора VВ , паралельне напрямної. На перетині цих напрямів поставимо точку b, а відрізки [аb] і [рb] у масштабі становитимуть швидкості VВА і VВ. Для визначення їх величини достатньо на плані виміряти відповідні відрізки та помножити їх на масштабний коефіцієнт μv.