Національний технічний університет
«Харківський політехнічний інститут»
Курсова
Теорії механізмів і машин
Виконав студент 2 курсу групи- Е721за
Шкурупій Дмитро Олександрович
«Харків» 2023р
Задание
Горизонтально–ковочная машина
nД =1450 об/мин;
а Pm=5000 Н;
z
1 =25; z2 = 50; z/ =25;
2
z3 =100; z4 = 12; m = 5; b = 10m = 50 мм;
ϕy=60°; ϕc= 60°; ϕдв =20°;
[δ]≤ 30°;
N = 4; h= 0,02 м.
Структурный анализ главного механизма
Кинематическая схема главного механизма
П
о формуле Чебышева определим число степеней подвижности механизма: W= 3n− 2P5 − P4 = 3⋅3− 2⋅4 =1,
где n= 3 – число подвижных звеньев;
P5 = 4 (0 −1; 1− 2; 2 − 3; 3− 0) – число
кинематических пар 5-го класса; P4 = 0 –
число кинематических пар 4-го класса.
. Построение структурной схемы механизма
Выделим структурные группы группа из звеньев 2 и 3, первая в порядке образования механизма; 1-й класс по Баранову; 2-й порядок. 2-й класс по Артоболевскому [1, 2].
Кинематическое исследование главного механизма
Определение масштаба длин
Для построения планов положения механизма необходимо определить масштаб длин по формуле
lOA0,1 м
µl= = = 0,002
, 
ОА 50 ммг
де lOA= 0,1 м – истинная длина кривошипа (звено 1); ОА = 50 мм – отрезок, изображающий на кинематической схеме длину кривошипа (задан призвольно). Длину звена 2 на чертеже: lAB0,28
А
В = = 
= 140 мм. µl0,002. Построение кинематической схемы главного механизма
м
В масштабе µl= 0,002
строим кинематическую схему главного мммеханизма в семи положениях с общей точкой О, включая положения, где ползун 3 занимает крайнее правое и левое положения (прил. А, лист 1), разделив ϕp =180° на 4, а ϕx=180° на 3.
Построение планов скоростей и ускорений
Запишем векторные уравнения для построения планов скоростей и ускорений структурной группы 2–3 [1, 2].
Векторные уравнения скоростей:
⎧⎪⎨ VB2 = VA+VBA;
⎪⎩VB3 = VB0 +V3−0,
м
где VB2 = VB3 , VB0 = 0, VA= ω1 ⋅lOA= 7,85⋅0,1 = 0,785
, VA⊥ OA, VВA⊥ ВA, с
π⋅ n1 π⋅75 -1
V
3−0 
α − α , ω1 = = = 7,85 с . 30 30
Векторные уравнения ускорений: nτ
⎧⎪ аB2 = аA+ а BA+ а BA;
⎨ к
⎪⎩аB3 = aВ0 + a3−0 + a3−0 , м
2 2 аB2 = аB3 , aA= ω1 ⋅lOA= 7,85 ⋅0,1 = 6,16
2 , aA направлен по звену 1 от А к О, с
nnτaBAlAB; вектор aBA направлен по АВ от В к А; вектор а BA⊥ AB и по модулю к
неизвестен; направлен a3−0 = 2V3−0ω0 = 0, aВ0 = 0, a3−0
α − α . Масштабы планов скорости и ускорения
Вычислим масштабы планов скорости и ускорения для построения планов скоростей и ускорений:
м
µ
V= µl⋅ω1 = 0,002⋅7,85 = 0,0157 
– масштаб плана скорости; с⋅мм мµа
2 – масштаб плана ускорения. с ⋅мм
Предполагаем, что ω1 = const.
Графическое решение системы векторных уравнений
Решая графически системы векторных уравнений (2.1) и (2.2), строим планы скоростей и ускорений для всех положений механизма. Рассмотрим, например, положение 2.
На плане скоростей: отрезок (pa) = VA= OA= 50 мм. Из построенного µV
плана скоростей: VBA= (ab)⋅µV= 32⋅0,0157= 0,56
м ; с
м
VB= (pb3)⋅µV= 26⋅0,0157= 0,4
, для всех положений механизма значения VBA и с VB заносим в таб 1На плане ускорений: (πa) = aA= OA= 50 мм; отрезок µa
(
an) = aBAn
= (ab)2 = 322 = 4,6 мм, µaµl 
µl(AB) 140где (ab) = 32 мм из плана скоростей; (AB)=140 мм из плана положения механизма.
Из построенного плана ускорений:
aB= (πb3)⋅µa= 36 ⋅0,123 = 4,43
м2 ; с
м
a
. 2 с
Значения отрезков (an), а также модули скоростей и ускорений для всех положений механизма занесем в табл.1.
Используя теорему о подобии, на планах скоростей наносим точку S2, соединяем ее с полюсом p, получим отрезок (ps2). Для положения 2 находим
VS2 = (ps2)⋅µV= 40 ⋅ 0,0157 = 0,63
м . с. Определение угловых скоростей и угловых ускорений
Используя планы скоростей и ускорений, определяем угловые скорости и угловые ускорения звена 2 по формулам
VBA0,56 −1
ω
2 = = 
= 2 c ; lAB0,28a
BτА (nb)⋅µa32 ⋅ 0,123 -2 ε2 = = = = 14,1 с . lABlAB0,28Величины ω2 и ε2 для всех положений заносим в табл. 1, присвоив знак плюс, если они направлены по вращению кривошипа, и знак минус, если в противоположную сторону. Направления ω2 и ε2 показаны на кинематической схеме механизма.
Построим в правой части листа (прил. А, лист 1) графики перемещения, скорости и ускорения звена 3, а также угловой скорости и углового ускорения звена 2 в функции угла поворота кривошипа на интервале полного оборота.
| Масштаб для | град угла поворота µϕ1 = 2  ; масштабы по мм | оси ординат: |
| м µSB = 0,002  , мм | м м µVB= 0,0157  , µаB=0,0123  2 , с⋅мм с ⋅мм | с-1 µω2 =0,05  ; мм |
с-2 µε2 =0,5
. мм| № полож. | (ab), мм | м VBA,  с | м VB, с | ω2 , с–1 | м VS2 , с | (an), мм | м aB,  2с | ε2 , с–2 | м aS2 , 2 с |
| 1 | 50 | 0,78 | 0 | 2,8 | 0,55 | 8,8 | 3,8 | 0 | |
| 2 | 36 | 0,56 | 0,4 | 2,0 | 0,63 | 4,6 | 4,2 | 14,1 | 5,4 |
| 3 | 0 | 0 | 0,78 | 0 | 0,78 | 0 | 2,2 | 22 | |
| 4 | 36 | 0,56 | 0,69 | 2,0 | 0,72 | 4,6 | 4,2 | 14,1 | |
| 5 | 50 | 0,78 | 0 | 2,8 | 0,55 | 8,8 | 7,3 | 0 | |
| 6 | 30 | 0,47 | 0,88 | 1,7 | 0,82 | 0,82 | 2,0 | 20,2 | |
| 7 | 30 | 0,47 | 0,6 | 1,7 | 0,69 | 0,7 | 3,94 | 19,4 | 4,92 |
Примечание: если кинематический анализ выполняется на ЭВМ, то вместо табл. 1 приводится распечатка результатов кинематического анализа.
1 2 3 4 5