ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО
____________________________________________________________________________________________
Кафедра «Механика и конструирование машин.
Курсовая работа
по дисциплине: «Теория механизмов и машин»
на тему: «Рычажный механизм. Кулачковый механизм»
Выполнил: студент гр. 8062зу
_______________
« »_______________2010 г.
Проверил: _______________
« »_______________2010 г.
Великий Новгород
2010 г.
Содержание.
Структурный анализ рычажного механизма…………………………………………………3
Кинематический анализ рычажного механизма……………………………………………..4
Силовой анализ рычажного механизма………………………………………………………5
Кулачковый механизм……………………………………………………………………………9
Приложения……………………………………………………………………………………….11
1
1.Структурный анализ рычажного механизма
1.Кривошип О1А
2.Шатун А В
3.Ползун В
N =3- число подвижных звеньев
P5= 4- число кинетических пар 5 го класса
Определим степень свободы всего механизма по формуле Чебишева ( для плоских механизмов):
W = 3n – 2p5 – p4 = 3 * 3 – 2 * 4 – 1 * 0 =1
Следовательно, ( т.к. W =1 ) механизм приводится в движение с одного ведущего звена и его можно разбить на структурные группы Асура – 1 диада и механизм 1 го класса.
Механизм 1 го класса Диада 2,3
О1 3
В
1 2
А
А
2
Кинематический и динамический анализ рычажного механизма.
Построение планов положений механизма.
1.1.1 Определяем масштабный коэффициент длинны.
КL = LОА / ОА = 0,105/35 = 0,003 м/мм
LОА = Н/2 = 210/2 = 105м LАВ = LОА / 0,25 = 0,42 м
Масштабная длинна шатуна
АВ = LАВ / KL = 0,42/0,003 = 140мм.
За нулевое положение принимаем положение когда ползун В будет находиться в верхней мёртвой точке
Делим окружность ОА на шесть частей и строим шесть положений механизма.
3
Построение планов скоростей
Определяем угловую скорость вращения кривошипа.
ω1 = Пn1/ 30 = 3,14* 90/ 30 = 9,42 с -1
Скорость точки А
Vа =ω1 * LОА= 9,42 * 0,105 = м/c
Масштабный коэффициент плана скоростей.
Кv = VA/ ра = 1/50 = 0,02 м/с/мм
Для определения скорости точки В используем систему уравнений.
VB = VA + VBA/ ┴BA
. 
VB = VBO + VBBC
Скорость точки S2 определяем из условия подобия.
Действительные скорости точек определяем из выражения.
VВ = рв * Кv
VS2 = pS2 * Kv
ω2 = VAB / LAB = ав * Кv / LАВ
Полученные значения заносим в таблицу.
| № полож. | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| VВ м/с | 0 | 0,98 | 0,76 | 0 | 0,76 | 0,98 |
| Vs2 м/с | 0,65 | 0,96 | 0,88 | 0,65 | 0,88 | 0,96 |
| ω2 с -1 | 2,38 | 1,19 | 1,19 | 2,38 | 1,19 | 1,19 |
4
Построение планов ускорений
План ускорений строим для заданного положения.
Определяем ускорение точки а
аА = ω12 * LОА = 9,422 * 0,105 = 9,3 м/с2
Масштабный коэффициент плана ускорений.
Ка = ан/ Па = 9,3/ 60 = 0?155 м:с2 / мм
Для определения ускорения точки В используем систему уравнений.
аВ = аА + аВА / װ ВА + аВА / ┴ ВА
аВ. = аВС + аВС
Нормальное ускорение аВС= ωІ2 * Lав
Для ( 0 ) положения
аnВА = ωІ2 * LАВ = 2,382 * 0,42 = 2,38 м/с2
Для ( 2 ) и ( 4 ) аnВА = 1,192 * 0,42 = 0,59 м/ с2
Её масштабное значение
( 0 ) аn2 = аВА/ КА = 2,38/ 0,155 = 15 мм
( 2 ) и ( 4 ) аn2 = 0,59 / 0,155 = 4мм
Ускорение точки S2 определяем из условия подобия
Абсолютные ускорения точек для ( 4 ) положения
аВ = аsв = ПВ * Ка = 37 * 0,155 = 5,74 м/c2
аs2 = ПS2 * Ка = 48 * 0,155 = 7,44 м/ c2
Е2 = аВА/ LАВ = (n2в) * Ка / LАВ = 52 * 0,155/ 0,42 = 19,2 С-2
5
1.4Определение сил, действующих на звенья
Силы тяжести;
G1 = m1 * g = 14 * 10 = 140 H
G2 = m2 * g = 24 * !0 = 240 H
G3 = m3 * g = 55 * 10 = 550 H
Силы инерции
Ф2 = m2 * as2 = 24 * 7,44 = 179 Н
Ф3 = m3 * as3 = 55 * 5,74 = 316 Н
Моменты сил инерции
Мф2 = Js2 * E2 = 0,72 * 19,2 = 13,8 Н * м
Js2 = 0,17 m2 * L2АВ = 0,17 * 24 * 0,242 = 0,72 кг * м2
Fc = Р4 * ПД2N = 6 * 105 * 3,14 * 0,182 = 15260 Н
4 4
6
Определение реакций в кинематических парах
Для группы Асура, состоящей из звеньев 2 и 3 составим условие равновесия
Rn12 + Rﺡ12 +G2 +Ф2+ Ф3 + ℓ3 + Fе + R03 = 0
∑ MВ = 0 Rﺡ12 * ℓАВ – G2hG2 * Kℓ - Ф2 * hф2 * Кℓ - Мф2 = 0
R03 * Xℓ = 0
Из второго уравнения находим
Rﺡ12 = 1. ( G2 * hG2 * Kℓ + Mф2 ) = 1.. ((240 * 89 + 179 * 47 ) * 0,003 + 13,8 ) = 246 Н
ℓАВ 0,42
Задаёмся масштабным коэффициентом плана сил
КF = Fmax / Fmin = 15260 = 100 Н
мм
Масштабные значения остальных сил
Rﺡ12 = Rﺡ12 = 246 = 2,5 мм
КF 100
G2 = 2,4мм G3 = 5,5 мм
Ф2 = 2мм Ф3 = 3мм
По первому уравнению строим план сил и определяем
RN12 = R12 * КF = 162 * 100 = 16200 Н
R12 = 16200Н R03 = 29 * 100 = 2900 Н
Рассматриваем механизм 1го класса
Уравнение равновесия
R21 + К01 + G1 = 0
R21 * hR21 * Кℓ - Му = 0
Из второго уравнения находим
Мур = 16200 * 25 * 0,003 = 1215 Н * м
По первому уравнению строим план сил в масштабе
7
КF = 200 Н.
Мм
R12 = 81мм G1 = 1мм
Из плана сил R01 = 16200 Н
Синтез кулачкового механизма
Smax = 30мм
φП = φв = 1200 φВВ = 0 Qдоп = 30 мм
2.1 Определение законов движения толкателя
Принимаем а1 = 50 мм
Задаём масштабом Кφ
Кφ ( φп + φв + φвв) * . П . = ( 120 + 0 + 120 ) * 3,14 . = 0,0174 рад/ мм
180*А 180*240
Определяем длину отрезка φП = 120мм
φВВ =0 φВ = 120 мм
Разбиваем отрезок 0 - φ* на четыре части, и отрезок φ* -φП тоже на четыре части.
Строим график аналога ускорений толкателя.
D2s ( φ )
Dφ2
Геометрическим интегрированием строим графики
dп = ( φ) п ( φ )
dφ
Определяем масштабы по осям ординат полученных графиков
КП = КS = S = 30 = 0,517 мм
Н 58 мм
КПІ =Rs = 0,517 =0,595 1 .
Н2* Кφ 50* ),0174 мм
8
КПІІ = КПІ = 0,595 = 0,683 . 1
Н1*Кφ 50*0,0174 мм
2.2 Определение основных геометрических размеров механизма.
Для построения фазовой характеристики принимаем масштаб
Кℓ = Кs =0,517 мм.
Определяем величину S в масштабе Кℓ
Умножаем ординату с графика.
dп на коэффициент КпІ = 0,595 = 1,15
dφ Кп 0,517
Данные сводим в таблицу.
| N | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Значение SІ | 0 | 14 | 26 | 34 | 38 | 34 | 26 | 14 | 0 |
| Значение SІВ масш. Кℓ | 0 | 16 | 30 | 39 | 44 | 39 | 30 | 16 | 0 |
Строим фазовую характеристику на этапе подъёма, т.к. замыкание кулачка осуществляется с помощью пружины.
Определяем величину начального радиуса кулачка.
R0 =R0 * KC = 53 * 0,517 = 28мм
Используя метод обращения строим теоретический профиль кулачка
Определяем φmin = φ * Kℓ
Тогда r рол = 0,7 * φmin
rрол = 0,4 * R0 = 0,4 * 28 = 11,2 мм
Принимаем rрол = 10 мм и строим действительный профиль кулачка rрол = 19 мм.
9