Построение схемы механизма.
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ………………………………………………………………………..3
1. СИНТЕЗ, СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ И КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА…………………………..4
1.1. Проектирование кривошипно-шатунного механизма………………….4
1.2. Структурный анализ механизма…………………………………………4
1.3. Построение схемы механизма…………………………………………...5
1.4. Построение планов скоростей…………………………………………...5
1.5. Построение планов ускорений…………………………………………...7
1.6. Годограф скорости центра масс S2 звена 2……………………………...8
2. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА…………………….9
2.1. Определение силы давления газов на поршень…………………………9
2.2. Определение сил, действующих на звенья……………………………....9
2.3. Силовой расчет структурной группы II2 (звенья 2 и 3)…………………9
2.4. Силовой расчет ведущего звена………………………………………….11
3. РАСЧЕТ МАХОВИКА ПО МЕТОДУ МЕРЦАЛОВА……………………12
3.1. Построение графиков приведенных моментов, работ и приращения кинетической энергии…………………………………………………………..12
3.2. Построение графика кинетической энергии. Определение момента инерции маховика……………………………………………………………….13
3.3. Определение размеров и массы маховика………………………………14
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:………………………………………………………15
ЗАДАНИЕ
Задачей данного курсового проекта является проведение структурного, кинематического и силового исследования рычажного механизма двухтактного двигателя внутреннего сгорания, а также проектирования маховика.
Данные для проекта:
| Длина кривошипа | loA | м | 0,05 |
| Отношение длины кривошипа к шатуну | =loA/lAB | 3,5 | |
| Угловая скорость кривошипа | 1 | c-1 | |
| Масса кривошипа ОА | m1 | кг | 3,0 |
| Масса шатуна АВ | m2 | кг | 3,0 |
| Масса поршня В | m3 | кг | 2,5 |
| Моменты инерции звеньев относительно осей, проходящий через из центра масс | IO1 IS2 | кгм2 | 0,11 0,022 |
| Диаметр поршня | D | м | 0,07 |
| Максимальное давление газов | Pmax | МПа | |
| Коэффициент неравномерности хода | 0,03 |
Планы ускорений строим для положений №2, 6, 10 механизма
Силовой расчет провести для положения № 2 механизма.
СИНТЕЗ, СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ И КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
Проектирование кривошипно-шатунного механизма.
Определяем длину шатуна АВ
LОA = 0,05м
lAB = lОA = 3,5 0,05 = 0,175(м)
Структурный анализ механизма.
Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева
W = 3n - 2p5 – p4 = 3 3 – 2 4 – 0 = 1
где: n = 3 – число подвижных звеньев; 1 – кривошип ОА; 2 – шатун АВ; 3 – поршень В;
P5 = 4 – число кинематических пар пятого класса: 1 – стойка 0 – кривошип ОА; 2 – кривошип ОА – шатун АВ; 3 – шатун АВ – поршень В, 4 – поршень – стойка 0;
P4 = 0 – число кинематических пар четвертого класса.
Механизм образуется путем последовательного присоединения к ведущему звену и стойке кинематических цепей с нулевой степенью подвижности (групп Ассура).
Входным (ведущим) звеном является кривошип 1, выходным звеном – поршень 3, совершающий возвратно – поступательное движение.
Проводим разложение механизма на структурные группы: ведущее звено является механизмом 1 класса, звенья 2 – 3 образуют структурную группу II класса, второго порядка, второго вида.
W = 3n – 2p5 – p4 = 31 – 21 – 0 = 1 0 ,S1 1
W = 3n – 2p5 – p4 = 32 – 23 – 0 = 0 B
А
Структурный анализ показал, что механизм имеет одну степень свободы и относится ко II классу второго порядка.
Структурное строение механизма можно представить формулой: I II2.
Построение схемы механизма.
Максимальная длина механизма
L = 2LOA + LAB = 2 0,05 + 0,175 = 0,275 м
Масштаб длин L = 
= 
= 0,000786 м/мм
Длины звеньев на чертеже:
OA = 
= 
= 64мм
AB =
= 
= 223мм
Проверка: L = 2 LOA + LAB = 2 64 + 223 = 351мм
Строим 12 положений звеньев, для этого разделим траекторию движения, описываемую точкой А кривошипа ОА, на 12 равных частей. За нулевое принимаем положение кривошипа ОА, при котором точка В поршня 3 занимает крайнее верхнее положение, соответствующее началу рабочего хода. Из отмеченных на окружности точек А0, А1, А2, … А11 раствором циркуля равным АВ делаем засечки на линии О- Х движения поршня 3, получаем точки В0, В1, В2, … В11. Соединив полученные точки прямыми линиями, получаем 12 положений механизма.
Положения точки центра тяжести звена 2 находим из условия AS2 = 0,3AB = 0,3 223 = 67мм. Положения точек центра тяжести S2 звена АВ находим для каждого положения, соединив плавной кривой получим траекторию движения т. S2.
Построение планов скоростей.
Определяем скорость точки А кривошипа ОА (1 = const):
VA = 1 LOA = 380 0,05 = 19 м/с
Вектор скорости VA перпендикулярен к кривошипу ОА и направлен в сторону вращения кривошипа.
Определяем масштаб плана скоростей:
V = 
= 
= 0,19 
Затем для структурной группы II2 (звенья 2-3) составляем векторное уравнение скоростей:
B = 
A + 
BA ,
OB 
OA 
BA
где VB - скорость точки В поршня 3, направлена паралельно оси О-Х;
VBA – скорость точки В относительно точки А, направлена перпендикулярно оси звена АВ.
Построение плана скоростей: из точки р (полюс плана скоростейVp = 0) проводим вектор pa=100 мм, изображающий скорость VA. Затем из точки a проводим луч перпендикулярный АВ схемы, а из точки р – луч параллельный О-Х. На пересечении лучей получаем точку b, которую соединяем с полюсом р.
Скорость точки центра тяжести звена 2 находим, используя подобие
(as2) = 0,3(ab) .
Результаты расчетов оформляем в виде таблицы.
Таблица 1.1 – Значения скоростей точек механизма
| Параметр | Размер- ность | Номер положения | ||||||
| 0;12 | 1;11 | 2;10 | 3;9 | 4;8 | 5;7 | |||
| VA=1 loA | м/с | |||||||
| мм | |||||||
VBA=µv 
| м/с | 16,5 | 9,7 | 9,7 | 16,5 | |||
| мм | |||||||
VB=µv 
| м/с | 14,8 | ||||||
| мм | |||||||
VS2=µv 
| м/с | 13,3 | 15,2 | 18,2 | 17,3 | 14,8 | 13,3 | |
| с-1 | 108,6 | 94,3 | 55,4 | 55,4 | 94,3 | 108,6 |
Направление угловой скорости 
2 определяем следующим образом: мысленно прикладываем вектор ba в точку B и смотрим в какую сторону происходит вращение звена AB относительно точки A.
Определяем кинетическую энергию звеньев второй групп для всех положений механизма
Tп = 
где m2=3,0 кг; m3=2,5 кг; 
=0,022 кгм2
Таблица 1.2 – Расчет кинетической энергии звеньев II группы
| № положения | VS2, м/с | m2 VS22 | 2, c-1 | Js2 22 | VB, м/с | m3 VB2 | TII,Дж |
| 0;12 | 13,3 | 530,7 | 108,6 | 259,5 | |||
| 1;11 | 15,2 | 693,1 | 94,3 | 194,4 | 11,0 | 302,5 | |
| 2;10 | 18,2 | 993,7 | 55,4 | 67,5 | 18,0 | ||
| 3;9 | 902,5 | ||||||
| 4;8 | 17,3 | 897,9 | 55,4 | 67,5 | 14,8 | 547,6 | |
| 5;7 | 14,8 | 657,1 | 94,3 | 194,4 | 8,0 | ||
| 13,3 | 530,7 | 108,6 | 259,5 |
Построение планов ускорений.
Ускорение точки А кривошипа ОА:
aA = 12 lOA = 3802 0,05 = 7220 м/с2
Вектор ускорения aA направлен по звену ОА от точки А к точке О.
Определяем масштаб плана ускорений:
µa =
= 
= 72,2
II2 (звенья 2-3)составляем векторное уравнение ускорений:
OВ OA BA 
B – ускорения точки В поршня 3, направлено параллельно оси О-В;
– нормальное ускорение точки В относительно точки А, направленное вдоль АВ от точки В к точки А;
Положение 10: 
= 55,42 0,175 = 537 м/с2;
- тангенциальное ускорение точки В относительно точки А, направленное перпендикулярно к АВ.
Построение плана ускорений (для 10 положения) из точки 
(полюс плана ускорений (а = 0) проводим вектор = 100мм, изображающий ускорение aA. Затем из точки проводим луч an длина
(
мм) параллельный АВ (от точки В к точке А), затем из точки n – луч перпендикулярный АВ (направление ускорения
). Из полюса проводим луч параллельный О-Х. На пересечении лучей получаем точку b, которую соединяем с полюсом . Ускорение точки центра тяжести звена 2 находим, используя подобие (as2) = 0,3 (ab)=0,3 88=26мм.
.
.3 – Значения ускорений точек механизма
| Параметр | Размерность | Значения |
 =  
| м/с2 | |
| мм | |
 =  
| м/с2 | 6281,4 |
| мм | |
 =
| м/с2 | |
 2
| мм | |
 = 2
| м/с2 | |
 = 
| С-2 |
Направление углового ускорения 
образом: мысленно прикладываем вектор bn в точку В и смотрим в какую сторону происходит вращение звена АВ относительно точки А.
1.6 Годограф скорости центра масс S2 звена 2.
Соединяем концы векторов ps2 плавной кривой и получаем годограф скорости точки S2.