Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
КДТУ
кафедра «дизайн і технологія виробів легкої промисловості»
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
До курсового проекту з дисципліни «Обладнання для швейного виробництва та основи проектування устаткування»
на тему «Кінематичний і силовий аналіз механізмів голки і нітепрітягівателя універсальної швейної машини»
Автор проекту Горбункова М.В.
(Підпис, дата) (ініціали, прізвище)
Спеціальність 260901 «Технологія швейних виробів»
(Номер, найменування)
Позначення курсового проекту КП 2068448-260901-03-07 Група ТШ-51
Керівник проекту Ноздрачова Т.М.
(Підпис, дата) (ініціали, прізвище)
Робота захищена Оцінка
Члени коміссіі__________________________ Данилова С. А.
Курськ 2007
ЗАВДАННЯ
на курсовий проект з дисципліни
«Обладнання для швейного виробництва та основи проектування устаткування»
Студентка кафедри «Дизайну та технології виробів легкої промисловості» III курсу ТШ-51 групи
Горбункова Марина Володимирівна
(Прізвище, ім'я, по батькові)
Тема проекту «Кінематичний і силовий аналіз механізмів голки і нітепрітягівателя універсальної швейної машини»
Вихідні дані кінематична схема механізмів голки і нітепрітягівателя швейної машини 1022 класу; частота обертання головного валу машини - 4800 хв -1; координати Х і У нерухомого шарніра О 2 сполучної ланки нітепрітягівателя - 18, 26; розміри ланок механізмів голки і нітепрітягівателя: О 1 А -14 мм, О 1 С-12 мм, АС-9 мм, АВ-35 мм, О 2 Д-24 мм, СД-24 мм, ДЕ-31 мм, РЄ-51 мм; сила корисного опору - 80 сН; маса ланок механізму голки: кривошип - 0,019 кг, шатун - 0,19 кг, повзун - 0,03 кг.
Основні питання, що підлягають розробці:
Введення
Побудова кінематичних схем і розмітка траєкторій.
Розрахунок швидкостей ланок механізму і окремих точок, побудова плану швидкостей.
Розрахунок прискорень ланок механізму і окремих точок, побудова планів прискорень.
Силовий аналіз механізму голки. Побудова планів сил.
Висновок
Перелік матеріалів, що надаються до захисту:
Пояснювальна записка 15-20 аркушів
Графічна частина на 1 аркуші формату А1
Термін надання до защіте__________________________
Керівник проекту Ноздрачова Т. М____________
Завдання до виконання прінял___________________________
ЗМІСТ
Введення
1. Побудова кінематичної схеми і траєкторій робочих точок механізмів голки і нітепрітягівателя
2.Визначення швидкостей ланок механізмів голки і нітепрітягівателя
3.Определеніеускореній ланок механізмів голки і нітепрітягівателя і побудова плану прискорень
4.Сіловой аналіз механізмів
Висновок
Список використаної літератури
Програми
ВСТУП
Метою курсового проекту є узагальнення, поглиблення та закріплення знань, отриманих мною на лекціях і при виконанні лабораторних робіт з дисципліни «Обладнання для швейного виробництва та основи проектування устаткування», і їх застосування при вирішенні технічних, технологічних, наукових і економічних завдань, що виникають при проектуванні швейного обладнання.
У процесі роботи повинна ознайомитися з основними етапами проектування швейного обладнання, глибоко вивчити технологічний процес, здійснюваний на універсальній швейній машині, навчитися складати і аналізувати кінематичні схеми виконавчих механізмів. Також я повинна освоїти методику проведення переміщень, швидкостей, прискорень ланок механізмів та їх окремих точок, навчитися встановлювати закони зміни у часі цих величин, визначати сили, що діють на ланки механізмів, реакції в кінематичних парах і тиску на станину машини. Таким чином, я повинна навчитися вирішувати завдання кінематичного та динамічного аналізу механізмів, необхідного для виконання розрахунків проектованого швейного обладнання.
При виконанні курсового проекту потрібно враховувати основні завдання, що стоять перед швейної промисловістю з технічного переозброєння виробництва, застосування сучасних засобів механізації та автоматизації обладнання, створенню конкурентоспроможного обладнання, економного використання матеріальних і трудових ресурсів.
1 Побудова кінематичної схеми і траєкторій робочих точок механізмів голки і нітепрітягівателя
Під кінематичною схемою розуміють зображення механізму, машини чи установки, на якому повинна бути представлена вся сукупність кінематичних елементів і їх сполук, призначених для здійснення регулювання, управління та контролю заданих рухів виконавчих органів.
Кінематична схема може бути плоскою або просторової (в ортогональному або Аксонометричні зображення). На рис. I представлена плоска кінематична схема механізмів голки і нітепрітягівателя універсальної швейної машини 1022 класу. На рис. 2 - просторова конструктивно-кінематична схема.
Машина 1022 класу призначена для сточування деталей швейних виробів з бавовняних і вовняних тканин однолінійної двонитковий рядком човникового переплетення. Основними робочими механізмами машини є: кривошипно-шатунний механізм голки, ротаційний механізм човника, шарнірно-стрижневий механізм нітепрітягівателя, простий механізм транспортування матеріалів, вузол лапки. У машині здійснюється централізована мастило.
У курсовому проекті відповідно до отриманих даних необхідно побудувати кінематичну схему механізмів голки і нітепрітягівателя. Кінематичні схеми виконують у масштабі, який розраховується за формулою:
K l = (1)
L - дійсні розміри кінематичного ланки, м;
l - розмір цієї ланки на кінематичній схемі, мм.
K l = 0,014 / 56 = 1 / 4000 = 0,00025 (м / мм)
Таблиця 1: вихідні дані для побудови кінематичної схеми механізмів голки і нітепрітягівателя
Кінематичну схему механізму будують в наступному порядку. Спочатку за заданими координатами x і y точок О 1 і О 2 (табл.1) у вибраному масштабі довжин До l, мм / мм, м / мм, (табл.2) наносять положення нерухомих точок О 1 і О 2 і проводять вісь О 1 У нерухомій направляючої ігловодітеля, що збігається з лінією його руху. Потім з центру О 1 радіусами
О 1 А = і О 1 С = мм проводять окружності - траєкторії точок А і С.
Далі траєкторії цих точок розбивають на дванадцять рівних частин (в точках (1,2,3, .., 12 і 1 ', 2', 3'..., 12 '). Побудова схеми механізмів у зазначених 12 положеннях виконують з використанням методу засічок.
Кінематична схема і розмітка траєкторій робочих точок ланок механізмів голки і нітепрітягівателя представлені у додатку.
Таблиця 2: розрахункові дані для побудови кінематичної схеми механізмів голки і нітепрітягівателя
Основою для кінематичного аналізу є кінематична схема рис.2
Переміщення точки В ігловодітеля визначається з розгляду різних положень кривошипно-шатунного механізму. Палець кривошипа, тобто шарнір А 1 з крайнього верхнього положення А 0 провертається на кут φ. При цьому ігловодітель переміщується на величину S ст. Опустивши з точки А перпендикуляр А 1 С на лінію руху ігловодітеля О 1 В 1 отримаємо:
S в = О 1 В 1 - О 1 В 0 = (СВ 1 - О 1 В 1) - (А 0 В 0 - А 0 О 1) (2)
тому що О 1 А 1 = r, а А 1 В 1 = l, тоді отримаємо
S в = (l. Cosβ - r. Cosφ) - (l - r) = r. (1 - cosφ) - l. (1 - cosβ) (3)
У отриманий вираз φ і β - змінні величини
Розглянемо Δ СА 1 О 1 і Δ СА 1 У 1 і висловимо значення кутів
СА 1 = r. Sinφ
СА 1 = l. Sinβ, тоді
sinβ = r / l. Sinφ (4)
Малюнок 2.
Розкладемо cosβ в степеневий ряд, одержимо
cosβ = 1 - + +...... (5)
вплив 3 і 4 ..... множників не має значення, ними можна знехтувати, тоді отримаємо вираз і підставимо його у формулу (2), отримаємо
S в = r. (1 - cosφ) - (6)
Диференціюючи це вираз за часом можна отримати рівняння швидкості та прискорення:
S 'з = υ В = = Ω. R. (Sinφ + ) (7)
S''в = а В = = Ω 2. R. (Scosφ + ) (8)
Графік переміщення точки В
\ S
Графік швидкості точки В
\ S
Графік прискорення точки В
\ S
Малюнок 3
2 Визначення швидкостей ланок механізмів голки і нітепрітягівателя
Якщо точка ланки знаходиться в русі щодо стійки і щодо рухомий точки іншого типу, то визначаються нормальні прискорення для обох рухів, а дотичні прискорення знаходяться графічно. При цьому вектор нормального прискорення точки при русі її відносно стійки відкладається з полюса плану, а при русі щодо рухомий точки - з кінця прискорення цієї точки.
При визначенні швидкостей і прискорень задається закон руху ведучої ланки. Закон руху задається частотою та напрямком обертання ведучої ланки. Так як провідною ланкою є кривошип 1, його частота обертання постійна, тобто він обертається рівномірно, а, отже, ω О1А = const. Напрямок руху провідної ланки - за годинниковою стрілкою.
Швидкості точок А (механізму голки) і С (механізму нітепрітягівателя) розраховуються за формулами:
(9)
(10)
Вектори швидкостей і спрямовані перпендикулярно радіусам О 1 А і O 1 C в бік обертання цих ланок (До v, м / (с. мм) масштаб плану швидкостей, який вибирається довільно з урахуванням розмірів креслення).
(11)
(12)
План швидкостей починають будувати з вибору довільної точки на кресленні, яка називається полюсом швидкостей (P V). Швидкості відкладають відповідно до масштабу швидкостей:
Швидкість точки D на плані швидкостей визначається шляхом спільного рішення двох векторних рівнянь, (вона належить ланкам 4 і 5) складанням векторів:
(13)
При визначенні швидкості руху точки D за полюси обертання приймаються точки С і О 2 . Відповідно до правил додавання векторів з кінця першого вектора V c провопят лінію дії швидкості . Потім з полюса P v проводять лінію дії швидкості ( так як перший вектор = 0). Перетин ліній дії швидкостей і визначає положення точки d на плані швидкостей. Далі всі вектори швидкостей направляють до знайденої точці d і отримують довжини векторів швидкостей і у вибраному масштабі плану швидкостей До V.
Швидкість руху точки Е, (вічка нітепрітягівателя) визначають за двома векторним рівнянням:
(14)
де і
Поєднавши полюс P V з точкою е, отримують вектор швидкості точки Е, тобто
V E = V O. E результаті побудови трикутник cde повинен бути подібний трикутнику CDE. Всі сторони їх повинні бути взаємно перпендикулярні і подібно розташовані.
На підставі подібності трикутників cde і CDE положення точки е на плані швидкостей можна визначити шляхом побудови від лінії cd трикутника cde подібного трикутника CDE, не вирішуючи двох рівнянь.
Положення точки е на плані швидкостей можна знайти також методом зарубок.
Швидкість руху точки В ігловодітеля визначають шляхом вирішення двох векторних рівнянь:
(15)
Відповідно до правил додавання векторів з кінця першого вектора проводять лінію дії швидкості . Далі з полюса проводять лінію дії швидкості в напрямку переміщення ігловодітеля (вертикально), так як перший вектор . Перетин ліній дії швидкостей і визначити положення точки в на плані швидкостей.
3 Визначення прискорень ланок механізмів голки і нітепрітягівателя і побудова плану прискорень
(16)
(17)
При ω = const дотична складова прискорень = 0, = 0.
Для побудови плану прискорень вибирається масштаб прискорень K a, м / (з 2 * мм), який розраховується як:
K a = (18)
З довільно вибраної точки - полюси плану прискорень відкладають (Р а) - відкладають вектор a c = спрямований по лінії CO 1 до полюса обертання О 1. У результаті на плані прискорень отримують точку с, до якої спрямований вектор a o C = a c.
Лінійне прискорення точки D визначають шляхом вирішення наступних векторних рівнянь:
, (19)
де a 02 = 0 (точка О 2 нерухома).
Величини нормальних складових прискорень, що входять у систему рівнянь (19) визначають за формулами:
= = = ; (20)
= (21)
Вектори дотичних складових прискорень, що входять у систему рівнянь (10) на плані прискорень направляють наступним чином:
У відповідності з рівнянням (10) з кінця вектора , Тобто точки с, на плані прискорень проводять вектор паралельно лінії CD в напрямку від точки D до полюса обертання - точці С (вниз). Далі з кінця вектора проводять перпендикуляр - лінію дії .
У другому векторному рівнянні (10) вектор , Тому з полюса прискорень проводять вектор паралельно лінії в напрямку від точки до точки (Ліворуч). З кінця цього вектора проводять перпендикуляр до нього - лінію дії . Перетин ліній дій дотичних прискорень визначає положення точки d на плані прискорень.
Поєднавши полюс плану прискорень точку з точкою d, отримують вектор прискорення . При цьому всі раніше побудовані вектори направлені до точки d.
Теорема подібності справедлива і для плану прискорень. Тому значно простіше знайти положення точки е на плані прискорень, побудувавши від лінії cd трикутник cde, подібний трикутнику CDE на схемі механізму і подібно з ним розташований.
Для нанесення на план прискорень точки е можна використовувати метод засічок так само, як і при побудові плану швидкостей. Для цього відповідно з точок d і c у потрібному напрямі роблять зарубки дуг радіусами, рівними довжині векторів і , Мм:
Державна освітня установа вищої професійної освіти
КДТУ
кафедра «дизайн і технологія виробів легкої промисловості»
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
До курсового проекту з дисципліни «Обладнання для швейного виробництва та основи проектування устаткування»
на тему «Кінематичний і силовий аналіз механізмів голки і нітепрітягівателя універсальної швейної машини»
Автор проекту Горбункова М.В.
(Підпис, дата) (ініціали, прізвище)
Спеціальність 260901 «Технологія швейних виробів»
(Номер, найменування)
Позначення курсового проекту КП 2068448-260901-03-07 Група ТШ-51
Керівник проекту Ноздрачова Т.М.
(Підпис, дата) (ініціали, прізвище)
Робота захищена Оцінка
Члени коміссіі__________________________ Данилова С. А.
Курськ 2007
ЗАВДАННЯ
на курсовий проект з дисципліни
«Обладнання для швейного виробництва та основи проектування устаткування»
Студентка кафедри «Дизайну та технології виробів легкої промисловості» III курсу ТШ-51 групи
Горбункова Марина Володимирівна
(Прізвище, ім'я, по батькові)
Тема проекту «Кінематичний і силовий аналіз механізмів голки і нітепрітягівателя універсальної швейної машини»
Вихідні дані кінематична схема механізмів голки і нітепрітягівателя швейної машини 1022 класу; частота обертання головного валу машини - 4800 хв -1; координати Х і У нерухомого шарніра О 2 сполучної ланки нітепрітягівателя - 18, 26; розміри ланок механізмів голки і нітепрітягівателя: О 1 А -14 мм, О 1 С-12 мм, АС-9 мм, АВ-35 мм, О 2 Д-24 мм, СД-24 мм, ДЕ-31 мм, РЄ-51 мм; сила корисного опору - 80 сН; маса ланок механізму голки: кривошип - 0,019 кг, шатун - 0,19 кг, повзун - 0,03 кг.
Основні питання, що підлягають розробці:
Введення
Побудова кінематичних схем і розмітка траєкторій.
Розрахунок швидкостей ланок механізму і окремих точок, побудова плану швидкостей.
Розрахунок прискорень ланок механізму і окремих точок, побудова планів прискорень.
Силовий аналіз механізму голки. Побудова планів сил.
Висновок
Перелік матеріалів, що надаються до захисту:
Пояснювальна записка 15-20 аркушів
Графічна частина на 1 аркуші формату А1
Термін надання до защіте__________________________
Керівник проекту Ноздрачова Т. М____________
Завдання до виконання прінял___________________________
ЗМІСТ
Введення
1. Побудова кінематичної схеми і траєкторій робочих точок механізмів голки і нітепрітягівателя
2.Визначення швидкостей ланок механізмів голки і нітепрітягівателя
3.Определеніеускореній ланок механізмів голки і нітепрітягівателя і побудова плану прискорень
4.Сіловой аналіз механізмів
Висновок
Список використаної літератури
Програми
ВСТУП
Метою курсового проекту є узагальнення, поглиблення та закріплення знань, отриманих мною на лекціях і при виконанні лабораторних робіт з дисципліни «Обладнання для швейного виробництва та основи проектування устаткування», і їх застосування при вирішенні технічних, технологічних, наукових і економічних завдань, що виникають при проектуванні швейного обладнання.
У процесі роботи повинна ознайомитися з основними етапами проектування швейного обладнання, глибоко вивчити технологічний процес, здійснюваний на універсальній швейній машині, навчитися складати і аналізувати кінематичні схеми виконавчих механізмів. Також я повинна освоїти методику проведення переміщень, швидкостей, прискорень ланок механізмів та їх окремих точок, навчитися встановлювати закони зміни у часі цих величин, визначати сили, що діють на ланки механізмів, реакції в кінематичних парах і тиску на станину машини. Таким чином, я повинна навчитися вирішувати завдання кінематичного та динамічного аналізу механізмів, необхідного для виконання розрахунків проектованого швейного обладнання.
При виконанні курсового проекту потрібно враховувати основні завдання, що стоять перед швейної промисловістю з технічного переозброєння виробництва, застосування сучасних засобів механізації та автоматизації обладнання, створенню конкурентоспроможного обладнання, економного використання матеріальних і трудових ресурсів.
1 Побудова кінематичної схеми і траєкторій робочих точок механізмів голки і нітепрітягівателя
Під кінематичною схемою розуміють зображення механізму, машини чи установки, на якому повинна бути представлена вся сукупність кінематичних елементів і їх сполук, призначених для здійснення регулювання, управління та контролю заданих рухів виконавчих органів.
Кінематична схема може бути плоскою або просторової (в ортогональному або Аксонометричні зображення). На рис. I представлена плоска кінематична схема механізмів голки і нітепрітягівателя універсальної швейної машини 1022 класу. На рис. 2 - просторова конструктивно-кінематична схема.
Машина 1022 класу призначена для сточування деталей швейних виробів з бавовняних і вовняних тканин однолінійної двонитковий рядком човникового переплетення. Основними робочими механізмами машини є: кривошипно-шатунний механізм голки, ротаційний механізм човника, шарнірно-стрижневий механізм нітепрітягівателя, простий механізм транспортування матеріалів, вузол лапки. У машині здійснюється централізована мастило.
У курсовому проекті відповідно до отриманих даних необхідно побудувати кінематичну схему механізмів голки і нітепрітягівателя. Кінематичні схеми виконують у масштабі, який розраховується за формулою:
K l =
L - дійсні розміри кінематичного ланки, м;
l - розмір цієї ланки на кінематичній схемі, мм.
K l = 0,014 / 56 = 1 / 4000 = 0,00025 (м / мм)
Частота обертання головного валу, n, хв -1 | Ланка О 1 А, мм | Ланка О 1 С, мм | Ланка АС, мм | Ланка АВ, мм | Ланка О 2 D, мм | Ланка О 2 Х, мм | Ланка О 2 Y, мм | Ланка СD, мм | Ланка DE, мм | Ланка CE, мм |
5200 | 14 | 12 | 9 | 35 | 24 | 18 | 26 | 24 | 31 | 51 |
Кінематичну схему механізму будують в наступному порядку. Спочатку за заданими координатами x і y точок О 1 і О 2 (табл.1) у вибраному масштабі довжин До l, мм / мм, м / мм, (табл.2) наносять положення нерухомих точок О 1 і О 2 і проводять вісь О 1 У нерухомій направляючої ігловодітеля, що збігається з лінією його руху. Потім з центру О 1 радіусами
О 1 А =
Далі траєкторії цих точок розбивають на дванадцять рівних частин (в точках (1,2,3, .., 12 і 1 ', 2', 3'..., 12 '). Побудова схеми механізмів у зазначених 12 положеннях виконують з використанням методу засічок.
Кінематична схема і розмітка траєкторій робочих точок ланок механізмів голки і нітепрітягівателя представлені у додатку.
Таблиця 2: розрахункові дані для побудови кінематичної схеми механізмів голки і нітепрітягівателя
Масштаб довжин, K l, м / мм | Ланка О 1 А, мм | Ланка О 1 С, мм | Ланка АС, мм | Ланка АВ, мм | Ланка О 2 D, мм | Ланка О 2 Х, мм | Ланка О 2 Y, мм | Ланка СD, мм | Ланка DE, мм | Ланка CE, мм |
0,00025 | 56 | 48 | 36 | 140 | 96 | 72 | 104 | 96 | 124 | 204 |
Переміщення точки В ігловодітеля визначається з розгляду різних положень кривошипно-шатунного механізму. Палець кривошипа, тобто шарнір А 1 з крайнього верхнього положення А 0 провертається на кут φ. При цьому ігловодітель переміщується на величину S ст. Опустивши з точки А перпендикуляр А 1 С на лінію руху ігловодітеля О 1 В 1 отримаємо:
S в = О 1 В 1 - О 1 В 0 = (СВ 1 - О 1 В 1) - (А 0 В 0 - А 0 О 1) (2)
тому що О 1 А 1 = r, а А 1 В 1 = l, тоді отримаємо
S в = (l. Cosβ - r. Cosφ) - (l - r) = r. (1 - cosφ) - l. (1 - cosβ) (3)
У отриманий вираз φ і β - змінні величини
Розглянемо Δ СА 1 О 1 і Δ СА 1 У 1 і висловимо значення кутів
СА 1 = r. Sinφ
СА 1 = l. Sinβ, тоді
sinβ = r / l. Sinφ (4)
Малюнок 2.
Розкладемо cosβ в степеневий ряд, одержимо
cosβ = 1 -
вплив 3 і 4 ..... множників не має значення, ними можна знехтувати, тоді отримаємо вираз і підставимо його у формулу (2), отримаємо
S в = r. (1 - cosφ) -
Диференціюючи це вираз за часом можна отримати рівняння швидкості та прискорення:
S 'з = υ В =
S''в = а В =
Графік переміщення точки В
Графік швидкості точки В
Графік прискорення точки В
Малюнок 3
2 Визначення швидкостей ланок механізмів голки і нітепрітягівателя
Якщо точка ланки знаходиться в русі щодо стійки і щодо рухомий точки іншого типу, то визначаються нормальні прискорення для обох рухів, а дотичні прискорення знаходяться графічно. При цьому вектор нормального прискорення точки при русі її відносно стійки відкладається з полюса плану, а при русі щодо рухомий точки - з кінця прискорення цієї точки.
При визначенні швидкостей і прискорень задається закон руху ведучої ланки. Закон руху задається частотою та напрямком обертання ведучої ланки. Так як провідною ланкою є кривошип 1, його частота обертання постійна, тобто він обертається рівномірно, а, отже, ω О1А = const. Напрямок руху провідної ланки - за годинниковою стрілкою.
Швидкості точок А (механізму голки) і С (механізму нітепрітягівателя) розраховуються за формулами:
Вектори швидкостей
План швидкостей починають будувати з вибору довільної точки на кресленні, яка називається полюсом швидкостей (P V). Швидкості відкладають відповідно до масштабу швидкостей:
Швидкість точки D на плані швидкостей визначається шляхом спільного рішення двох векторних рівнянь, (вона належить ланкам 4 і 5) складанням векторів:
При визначенні швидкості руху точки D за полюси обертання приймаються точки С і О 2 . Відповідно до правил додавання векторів з кінця першого вектора V c провопят лінію дії швидкості
Швидкість руху точки Е, (вічка нітепрітягівателя) визначають за двома векторним рівнянням:
де
Поєднавши полюс P V з точкою е, отримують вектор швидкості точки Е, тобто
V E = V O. E результаті побудови трикутник cde повинен бути подібний трикутнику CDE. Всі сторони їх повинні бути взаємно перпендикулярні і подібно розташовані.
На підставі подібності трикутників cde і CDE положення точки е на плані швидкостей можна визначити шляхом побудови від лінії cd трикутника cde подібного трикутника CDE, не вирішуючи двох рівнянь.
Положення точки е на плані швидкостей можна знайти також методом зарубок.
Швидкість руху точки В ігловодітеля визначають шляхом вирішення двох векторних рівнянь:
Відповідно до правил додавання векторів з кінця першого вектора
3 Визначення прискорень ланок механізмів голки і нітепрітягівателя і побудова плану прискорень
При ω = const дотична складова прискорень
Для побудови плану прискорень вибирається масштаб прискорень K a, м / (з 2 * мм), який розраховується як:
K a =
З довільно вибраної точки - полюси плану прискорень відкладають (Р а) - відкладають вектор a c =
Лінійне прискорення точки D визначають шляхом вирішення наступних векторних рівнянь:
де a 02 = 0 (точка О 2 нерухома).
Величини нормальних складових прискорень, що входять у систему рівнянь (19) визначають за формулами:
=
Вектори дотичних складових прискорень, що входять у систему рівнянь (10) на плані прискорень направляють наступним чином:
У відповідності з рівнянням (10) з кінця вектора
У другому векторному рівнянні (10) вектор
Поєднавши полюс плану прискорень точку
Теорема подібності справедлива і для плану прискорень. Тому значно простіше знайти положення точки е на плані прискорень, побудувавши від лінії cd трикутник cde, подібний трикутнику CDE на схемі механізму і подібно з ним розташований.
Для нанесення на план прискорень точки е можна використовувати метод засічок так само, як і при побудові плану швидкостей. Для цього відповідно з точок d і c у потрібному напрямі роблять зарубки дуг радіусами, рівними довжині векторів
На наступному етапі кінематичного аналізу з полюса плану прискорень
Лінійне прискорення точки В визначають шляхом вирішення наступних векторних рівнянь:
де
Вектор нормальний складової прискорення
Вектор дотичній складової прискорення
У відповідності з рівняннями (14) з кінця вектора
У другому векторному рівнянні (14) вектор
Для нанесення на план прискорень точок центрів тяжіння, можна скористатися теоремою подібності. Наприклад, для точки
і отриманий відрізок відкласти з полюса
План прискорень дозволяє визначити лінійне прискорення будь-якої точки на кожному ланці,
Побудувавши план кутових прискорень, можна визначити кутові прискорення,
Таблиця 3: дані для побудови прискорень механізмів голки і нітепрітягівателя
11 | 0,54 | 3,4 | 64 | 106 | 0,028 |
1 | 2,9 | 1,9 | 43 | 70 | 0,058 |
2 | 45,4 | 2 | 64 | 106 | 0,008 |
4 Силовий аналіз механізму
Силовий аналіз виконується з метою визначення зусиль між ланками в кінематичних парах і зрівнює сили і моменту на головному валу. Ці завдання мають велике практичне значення. На підставі першого завдання вирішується питання про коефіцієнт корисної дії машини, друге завдання дозволяє визначити необхідну потужність двигуна для приведення в дію машини.
Силовий аналіз необхідний для розрахунку міцності ланок, кінематичних пар і станин механізмів або машин при їх проектуванні.
Силовий аналіз проводять у порядку, зворотному кінематичному аналізу, тобто починають із найбільш віддалених від провідної ланки структурних груп і закінчують структурної групою першого класу, що складається зі стійки й ведучого ланки, тобто кривошипа.
Початком силового аналізу є визначення сил, що діють на ланки механізмів. Такими силами є сили ваги ланок
Сили тяжкості зазвичай визначаються зважуванням ланок. Ці сили прикладаються в центрах ваги ланок. Сили корисного опору залежать від виконуваного технологічного процесу. Вони встановлюються експериментально і прикладаються в робочих точках механізму.
Сили інерції розраховуються за формулою
де m - маса ланки, м;
Сили інерції включені в центрі ваги ланки і направлені в бік, протилежний його прискоренню.
Якщо ланка перебуває в складному (плоскопаралельному) русі, то одночасно виникає сила інерції, спрямована проти прискорення центра ваги, і момент пари сил інерції, спрямований проти кутового прискорення ланки.
Ця сила і момент замінюються однією результуючої силою інерції, яка дорівнює добутку маси ланки на прискорення її центра ваги і прикладеної в деякій точці k.
Положення точки k, до якої прикладена результуюча сила інерції, визначає плече h, величина якого обчислюється за формулою
де Мu - момент сил інерції
Is - момент інерції ланки щодо осі, що проходить через центр тяжіння ланки; для стержня постійного перетину;
m - маса ланки, кг;
Підставимо числа в (30) формулу:
Підставимо все в (29) формулу:
Для виконання силового аналізу будують схему механізму в певному масштабі довжин
Найбільш просто силовий аналіз можна виконати графічним способом - шляхом побудови планів сил у деякому масштабі
де n - число рухомих ланок;
3 - число рівнянь статики, яке можна скласти для кожного рухомого ланки у площині.
У загальному випадку реакція в поступальної кінематичній парі 5 класу відома лише за напрямом (перпендикулярно до напрямної), величина і точка її положення невідомі. Під обертальної кінематичної парі 5 класу відома точка докладання реакції (у центрі шарніра), величина ж і напрямок її невідомі. У кінематичній парі 4 класу відомі точка докладання (в точці дотику) і напрям (перпендикулярно дотичній до профілів кривих) реакції. Невідома лише її величина.
Для зрівноважування кінематичного ланцюга 1 класу вводять врівноважує момент
де
При силовому аналізі при обертальному русі кривошипа вводять врівноважує момент.
Стосовно до механізму голки універсальної швейної машини 1022 класу силовий аналіз виконується в такій послідовності.
Силовий аналіз починають зі структурної групи найбільш віддаленій від провідної ланки, тобто зі ланки II класу, 2 порядки А-2-
Реакцію
Векторне рівняння сил, що діють на розглянуту кінематичний ланцюг має вигляд:
Сила корисного опору
Як видно з рівняння (34) сили
У рівнянні (34) не увійшли реакції
У рівнянні (34) є три невідомі сили, і для їх визначення розглядається рівновагу ланки 2. Для цієї ланки векторне рівняння сил має наступний вигляд:
Для визначення
Моменти сил
Для отримання складової реакції
Далі приступають до побудови плану сил. Вибирають довільну точку
Модулі (величини) векторів сил залежать від обраного масштабу сил
З кінця останнього вектора сили
Потім визначають реакцію
На наступному етапі силового аналізу розглядають структурну групу 1 класу
де
Для визначення
Величину врівноважує моменту
Знаки «+» і «-» показують справжнє напрямок
Плани сил будують для декількох положень механізму, з яких знаходять найбільше значення сил і реакцій. Ці значення сил використовують у розрахунках на міцність деталей механізмів і кінематичних пар машини.
Таблиця 4: дані для силового аналізу механізму і для побудови плану сил
h | |||||||
11 | 86 | 41 | -51,6 | 316,8 | -6536 | -186663,9 | 0,0014 |
1 | 60 | 50 | -68,4 | 316,8 | -456 | -12943,9 | 0,0024 |
2 | 61 | 88 | -103,2 | 316,8 | -463 | -13119,9 | 0,0042 |
ВИСНОВОК
Виконуючи курсовий проект, я узагальнила, поглибила і закріпила знання, отриманих мною на лекціях і при виконанні лабораторних робіт з дисципліни «Обладнання для швейного виробництва та основи проектування устаткування», і їх застосування при вирішенні технічних, технологічних, наукових і економічних завдань, що виникають при проектуванні швейного обладнання.
Також в процесі роботи я ознайомилася з основними етапами проектування швейного обладнання, вивчила технологічний процес, здійснюваний на універсальній швейній машині, навчилася складати і аналізувати кінематичні схеми виконавчих механізмів. Ще я освоїла методику проведення переміщень, швидкостей, прискорень ланок механізмів та їх окремих точок, навчилася встановлювати закони зміни у часі цих величин, визначати сили, що діють на ланки механізмів, реакції в кінематичних парах і тиску на станину машини. Таким чином, я навчилася вирішувати задачі кінематичного та динамічного аналізу механізмів, необхідного для виконання розрахунків проектованого швейного обладнання.
При виконанні курсового проекту я враховувала основні завдання, що стоять перед швейної промисловістю з технічного переозброєння виробництва, застосування сучасних засобів механізації та автоматизації обладнання, створенню конкурентоспроможного обладнання, економного використання матеріальних і трудових ресурсів.
Список використаної літератури
1. Теорія механізмів і механіка машин [Текст]: навч. для втузів / К. В. Фролов [и др.]; Вид. 4-е, испр.; М.: Вищ. шк., 2003. 496 с.: Іл.
2. Іосілевіч Г. Б. Прикладна механіка [Текст]: навч. для вузов / Под ред. Г. Б. Іосілевіча; М.: Вищ. шк., 1989. 351 с.: Іл.
3. Обладнання швейного виробництва [Текст]: навч. для вузів / вальщиков Н. М.; М.: Легка індустрія, 1977, 520 с.: іл.
4. Вальщиков Н. М. Розрахунок та проектування машин швейного виробництва [Текст]: навч. для вузів / Н. М. вальщиков; Л.; Машинобудування, 1973, 343 с.
5. Гарбарук В. П. Розрахунок і конструювання основних механізмів човникових швейних машин [Текст]: навч. для вузів / В. П. Гарбарук; Л.; Машинобудування, 1977, 231 с.
6. Лабораторний практикум по машинах та апаратів швейного виробництва [Текст]: навч. посібник / Б. А. Рубцов; М.: Легпромбитіздат, 1995, 256 с.
Малюнок 1.1 Просторова кінематична схема механізмів голки і нітепрітягівателя машини 1022 кл.
1 - головний вал
2 - втулки напрямні - підшипники ковзання
3 - шків (маховик)
4 - кривошип ігловодітеля з противагою
5 - палець кривошипа
6 - шатун
7 - повідець (шарнірна шпилька)
8 - стягує гвинт
9 - повзун
10 - направляючий паз
11 - ігловодітель
12, 13 - втулки ігловодітеля (верхня і нижня)
14 - голкотримач
15 - завзятий гвинт для кріплення голки
16 - голка
17 - важіль нітепрітягівателя, надітий на внутрішнє плече пальця 5
18 - сполучна ланка
19 - шарнірний палець
20 - настановний гвинт для закріплення пальця в корпусі машини
21 - голчастий підшипник