Построение диаграммы сил сопротивления.
Курсовой проект по дисциплине
Синтез механизмов и машин
Выполнил: студент группы ЭТМ
Проверил: преподаватель кафедры ЭМиО Эштуков И.В.
Йошкар-Ола 2015
Содержание
Введение……………………………………………………………………………………………………………………………………..3
1. Динамический синтез рычажного механизма и расчет маховика
1.1. Значения исходных расчетных параметров механизма иглы………………………….4
1.2. Построение совмещенных планов положений механизма…………………………………..4
1.3. Построение диаграммы сил сопротивления…………......................................................................7
1.4. Расчет и построение диаграммы изменения работ, диаграммы изменения приведенных моментов, диаграммы изменения кинетической энергии. Определение момента инерции маховика…………………………………………………………………..7
2. Синтез кулачкового механизма……………………………………………………………………………………10
2.1. Значения расчетных параметров для проектирования кулачка…………………10
2.2. Построение диаграммы изменения скорости по закону ускорения толкателя для положений механизма………………………………………………………………………10
2.3. Определение величины минимального радиуса. Профилирование кулачка. Определение максимального значения угла давления Ɵmax кулачка на толкатель и сравнение его с допускаемым Ɵдоп ……………………………………………..16
Список литературы…………………………………………………………………………………………………………….21
Введение
Курсовой проект по дисциплине «Синтез механизмов и машин» содержит синтез рычажного кулачкового механизма и его исследование, а также описание работы машинного агрегата.
Рычажный механизм проектируется методами структурного, кинематического, силового и динамического синтеза.
Целью кинематического синтеза является установление положений всех звеньев механизма и траекторий их движения, определение угловых скоростей и ускорений звеньев, а также линейных скоростей и ускорений некоторых точек этих звеньев.
Основной задачей силового синтеза механизма является определение сил, действующих на звенья механизма, давления в кинематических парах и уравновешивающей силы на звене, принятом за ведущее. Решение этих задач позволяет располагать данными для прочностных расчетов звеньев, элементов кинематических пар и определения мощности двигателя привода.
Задачей динамического синтеза механизма является определение расхода мощности и основных геометрических размеров маховика.
При выполнении синтеза кулачкового механизма решаются следующие задачи:
- определение минимального радиус-вектора кулачка по указанному углу передачи и конструкции толкателя;
- выполнение кинематического синтеза кулачкового механизма с целью построения практического профиля кулачка, обеспечивающего заданный закон движения толкателя.
Динамический синтез рычажного механизма и расчет маховика.
Значения исходных расчетных параметров механизма иглы.
Дано:
размеры звеньев: LAB = 16 мм,
LBC = 36 мм,
частота вращения кривошипа: n1 = 3500 мин-1,
сила сопротивления на игле: FC = 4 H,
коэффициент неравномерности вращения кривошипа: [δ] = 0,11.
Целью динамического синтеза механизма является определение момента инерции маховика, установленного на ведущем валу (валу кривошипа), обеспечивающего допускаемую величину коэффициента неравномерности вращения [δ] кривошипа.
Тип механизма: кривошипно-ползунный механизм иглы швейных машин.
Построение совмещенных планов положений механизма.
Игла швейных машин в большинстве случаев совершает возвратно-поступательное движение по вертикали. Проколов материал и проведя через него верхнюю нить, игла, опускаясь в крайнее нижнее положение, входит в челночное устройство. Отсюда, изменив направление движения, она поднимается и выходит из челночного устройства и материала. Для обеспечения правильного взаимодействия иглы с другими рабочими инструментами машины необходимо, чтобы из нижнего положения игла поднималась как можно быстрее и как можно раньше выходила из челночного устройства, а после выхода из сшиваемого материала перемещалась медленно. Этим требованиям лучше всего соответствует кривошипно-ползунный механизм (рис.1), получивший всеобщее распространение в челночных швейных машинах. Кривошипно-ползунный механизм преобразует вращательное движение кривошипа 1 главного вала в возвратно-поступательное движение цилиндрического стержня игловодителя-ползуна 3 с иглой, перемещаемого шатуном 2. Ход иглы из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение равен удвоенной длине кривошипа:
Н = 2LAB.
| C6 |
| C0,12 |
| B6 |
| B4 |
| A |
| B9 |
| C4 |
| H |
| 3 |
| B3 |
| n1 |
Рис.1. Схема механизма иглы швейной машины
Сила сопротивления FC , приложенная к игле, принимается постоянной и равной силе трения иглы о сшиваемый материал при движении иглы. Она направлена противоположно направлению движения ползуна-игловодителя и действует во время нахождения иглы в материале – на интервале от 4-го до 8-го положения. В остальных положениях сила сопротивления отсутствует: FC = 0.
При построении совмещенных планов положений механизма за начальное принимается положение, соответствующее крайнему верхнему положению игловодителя.
В задачах по определению момента инерции маховика предполагаются заданными:
1) схемы механизмов, вошедших в машинный агрегат, и размеры их звеньев;
2) силы, приложенные к звеньям машинного агрегата;
3) массы и моменты инерции его звеньев;
4) среднее число оборотов в минуту звена приведения или, что то же, средняя угловая скорость этого звена:
ωср = 
сек-1
ωср = 
= 366,3 сек-1
5) степень неравномерности движения [δ] звена приведения.
На основании указанных данных всегда могут быть получены выражения:
а) приведенных момента движущих сил МД и момента сил сопротивления МС ,
б) приведенного момента инерции масс звеньев машинного агрегата IП. Будем считать, что этот момент инерции представляет собой сумму двух приведенных моментов инерции: I0 , состоящего из постоянного момента звена приведения и так же постоянного приведенного момента инерции масс звеньев, которые приводятся в движение звеном приведения и у которого передаточное отношение постоянно, и I3 – приведенного момента инерции масс звеньев исследуемого механизма, то есть:
IП = I0 + I3 ,
в) наибольшего значения ωmax угловой скорости ω звена приведения в течение цикла, которое равно:
ωmax = ωср 
ωmax = 366,3× 
= 386,4 сек-1,
г) наименьшего значения ωmin угловой скорости ω этого звена в течение цикла, которое равно:
ωmin = ωср 
ωmin = 366,3× 
= 346,2 сек-1.
В масштабе μ1 = 1|2 мм/мм (увеличение линейных размеров в 2 раза) строятся совмещенные планы положений механизма для 12 равноотстоящих положений кривошипа, за нулевое положение принимается крайнее верхнее положение ползуна.
По этому чертежу определяем относительное перемещение ползуна в каждом из 12 положений на траектории, используя формулу ΔSi = Ci-1Ciμ1 , где Ci-1Ciμ1 – перемещение ползуна в i-ом положении, измеренное на совмещенных планах положений, мм. Величины Ci-1Ci показаны на рисунках слева от траектории точки С. Результаты расчета этого раздела, как и все дальнейшие, приведены в таблице 1 расчетных параметров.
Построение диаграммы сил сопротивления.
Рассчитываем и строим диаграмму изменения работ сил сопротивления на ведомом звене для каждого из двенадцати его положений.
Так как диаграмма сил сопротивления строится исходя из совмещенного плана двенадцати положений звеньев, следовательно, масштабные коэффициенты будут равны μS = μI.
Согласно исходным расчетным параметрам механизма сила сопротивления равна 4 Н, а работа ведомого звена совершается только с 4-го по 8-е положения, следовательно, график будет выглядеть (см.чертеж) таким образом.