Міністерство освіти і науки України
Харківський національний університет радіоелектроніки
Кафедра ІКГ
Курсова робота
Пояснювальна записка
Тема роботи: "Розрахунок механіки функціонування важільного механізму"
Харків 2010
ВСТУП
Розвиток машинобудування на сучасному етапі характеризується широким впровадженням передових технологій, технічним переозброєнням і реконструкцією діючого виробництва на основі комплексної механізації та автоматизації із застосуванням автоматичних маніпуляторів (промислових роботів), вбудованих систем автоматичного керування з використанням мікропроцесорів і ЕОМ.
Послідовний розвиток науково-технічної революції нерозривно пов'язане з безперервним вдосконаленням машинобудування - основи технічного переозброєння всіх галузей народного господарства. Інженерна технічна діяльність на основі наукової думки розширює і оновлює номенклатуру конструкційних матеріалів, впроваджує ефективні методи підвищення їх міцнісних властивостей.
При впровадженні в промисловість нових машин широко застосовується модульний принцип устаткування, тобто наприклад, верстат або кілька верстатів і маніпулятор. На базі цього принципу створюються і вступають в дію не окремі машини, а їх системи - автоматичні лінії, цехи, заводи, що забезпечують закінчений технологічний процес виробництва конкретного виробу. Все це, разом узяте, дозволяє при зниженні витрат матеріалів на виготовлення і загальної вартості підвищити потужність, якість, продуктивність і економічність споживання енергії.
Для виготовлення деталей машин, приладів, елементів конструкцій, обладнання потрібні металеві матеріали з різними властивостями: тверді, м'які, здатні працювати при підвищених або знижених температурах, що володіють опором окислення в агресивних середовищах, магнітні, немагнітні та інші. Тому сучасний інженер при проектуванні будь-якого механізму або пристрою повинен враховувати як особливості побудови механізму, так і властивості матеріалів з яких він буде виготовлений.
Розрахунки деталей машин базуються на знанні основ опору матеріалів - науки про міцність і жорсткості механічних конструкцій і методи розрахунку. Непомильність ж всіх дій у сучасній технічній практиці визначається знанням основних положень теоретичної механіки, в якій вивчаються закони руху механічних систем і загальні властивості цих рухів.
ЗМІСТ
Вступ
1. Динамічний аналіз механізму
1.1 Структурний аналіз механізму
1.2 Кінематичний аналіз механізму
1.3 Кінетостатіческій аналіз механізму
2. Проектний розрахунок механізму на міцність
2.1 Знаходження реакцій в опорах
2.2 Побудова епюр
2.3 Підбір перерізів
Висновки
ВИХІДНІ ДАНІ
Таблиця 1.1.1 Вихідні дані
№ | Параметри | Значення |
1 | Частота обертання n, об / хв | 360 |
2 | L AB, мм | 26 |
3 | L BC, мм | 80 |
4 | L ED, мм | 95 |
5 | L BE, мм | 40 |
6 | Ценіри тяжкості S 1, S 2, S 3, S 4 S 5 розміщені посередині відповідних ланок. | |
7 | Маса повзуна D кг | 1. 5 |
8 | Маса повзуна З кг | 2.5 |
9 | Момент інерції ланки | J = ml 2 / 12 |
10 | Найбільша сила опори P, H | 20 |
11 | Маса звеьев m = ql, q = 0.1 кг / м | Для всіх варіантів |
Динамічний аналіз механізму
Структурний аналіз механізму
Більшість сучасних механізмів в різній апаратурі широко використовують схеми кривошипно-шатунних механізмів або шарнірних трехзвенніков. Правильно виготовлені схеми кривошипно-шатунних механізмів значною мірою удосконалять механізм у якому вони застосовуються. Схеми кривошипно-шатунних механізмів застосовують в машинобудуванні в дуже великих кількостях. Будь-яке удосконалення механізму повинно грунтуватися на тому, що це вдосконалення принесе великий економічний ефект, знизить вартість виробництва, скоротить витрати людських ресурсів.
Найбільш важливими властивостями будь-якого механізму є: міцність, надійність і довговічність. Недотримання цих властивостей, може призвести до виходу з ладу всього механізму або його окремих елементів і в результаті, призвести до порушення нормальної роботи пристрою в якому воно задіяно.
Провідне ланка механізму обертається проти годинникової стрілки з заданою частотою обертання.
Ланки механізму з'єднані кінематичними парами:
1-2 - кінематична пара 5 класу, що обертається;
2-3 - кінематична пара 5 класу, що обертається;
2-4 - кінематична пара 5 класу, поступальна;
3-5 - кінематична пара 5 класу, поступальна.
1.2 Кінематичний аналіз механізму
Визначення координат точок ланок механізму при його дванадцяти положеннях
Схема механізму в дванадцяти положеннях наведена в листі 1 графічної частини. Виходячи зі схеми механізму знаходимо координати всіх точок ланок механізму. Висловимо координати всіх точок механізму в функції кута φ.
Координати точки В будуть визначатися за такими формулами:
X В = A У cos φ; Y В = АВ sin φ.
Координати точки С будуть визначатися за такими формулами:
X З = + X У Y С = 0
Координати точки E будуть визначатися за такими формулами:
X E = X В + ( ) / 2 Y E = (ВС / 2) sin
sin = (АВ / ВС) sin φ
Координати точки D будуть визначатися за такими формулами:
X D = 0 Y D = + Y E
За цим формулам визначаємо координати кожної точки механізму для дванадцяти положень (при зміні кута φ від 0 до 360 0) і заносимо отримані дані в таблицю 1, де порівнюємо їх з координатами точок отриманих графічним способом (координати певні графічним способом вже занесені в таблицю 1) .
Визначення траєкторій точок ланок механізму
При розгляді руху механізму при зміні кута φ від 0 до 360 0, можна зробити висновок, що траєкторіями руху точки B є коло радіусом рівним AB. Точка E рухається по елепсоідной траєкторії. Точки С і D здійснюють коливальний рух.
Побудова планів швидкостей
Побудова планів швидкостей починаємо з визначення швидкості точки В. Кривошип АВ обертається навколо нерухомої осі, тому лінійна швидкість будь-якої точки чисельно дорівнює добутку кутовий швидкості ланки на відстань від цієї точки до осі обертання:
V B = АВ * ω = АВ * n * π / 30 = 360 * 3.14 * 26 * 10 -3 / 30 = 979.68 * 10 -3 м / c
Направлена лінійна швидкість точки В по дотичній до траєкторії або перпендикулярно АВ у бік обертання. Вибравши відрізок (у мм) P VA, зображає швидкість точки В, порахуємо масштабний коефіцієнт плану швидкостей
μ V = V В / P V В = 979.68 * 10 - 3 / 196 = 5 * 10 -3 м / с / мм
Величину P VA вибираємо довільно, але так, щоб μ V вийшло числом, зручним для рахунку.
Визначимо швидкість точки С. Ланка НД здійснює поступальний плоский рух. Швидкість будь-якої точки плоско рухається ланки дорівнює геометричній сумі швидкості полюса і швидкості руху навколо полюса. Прийнявши за полюс точку В, швидкість якої вже відома, отримаємо
_ _ _
V С = V СВ + V В (1,1,3)
Так як вектор V СВ перпендикулярний ЗС, то, виконавши побудова плану швидкостей, отримуємо
V З B = μ V * P VCB = 5 * 10 -3 * 104 = 520 * 10 -3 м / с
P VC = 138 мм, тоді V С = μ V * P V С = 5 * 10 -3 * 138 = 169 * 10 -3 м / с
Швидкість точки Е визначимо аналогічно швидкості точки С:
V Е = V E В + V У
Швидкість V Е спрямована по тій же лінії дії, що і швидкість V С.
V Е = P V Е * μ V = 5 * 10 -3 * 162 = 810 * 10 -3 м / с
Знаходимо швидкість точки D:
V DE = μ V * P VDE = 5 * 10 -3 * 160 = 800 * 10 -3 м / с
V D = V DE + V E,
з плану швидкостей P VD = 92 мм, значить
V D = P VD * μ V = 5 * 10 -3 * 92 = 460 * 10 -3 м / с
Знаходимо швидкості центрів мас:
V S 1 = P S 1 * μ V = 5 * 10 -3 * 98 = 490 * 10 -3 м / с
V S 2 = P S 2 * μ V = 5 * 10 -3 * 162 = 810 * 10 -3 м / с (1,1,5)
V S 3 = P S 3 * μ V = 5 * 10 -3 * 106 = 530 * 10 -3 м / с
V S 4 = P S 4 * μ V = 5 * 10 -3 * 50 = 250 * 10 -3 м / с
V S 5 = P S 5 * μ V = 5 * 10 -3 * 68 = 340 * 10 -3 м / с
Таблиця 1.1. Розраховані значення швидкостей
V B, м / с | V C, м / с | V D, м / с | V E, м / с | V BA, м / с | V CB, м / с | V DE м / с | V S1, м / с | V S2, м / с | V S3, м / с | V S4, м / с | V S5, м / с |
980 * 10 -3 | 169 * 10 -3 | 460 * 10 -3 | 810 * 10 -3 | 980 * 10 -3 | 520 * 10 -3 | 800 * 10 -3 | 490 * 10 -3 | 490 * 10 -3 | 530 * 10 -3 | 250 * 10 -3 | 340 * 10 -3 |