КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по теории машин и механизмов на тему:
«Проектирование и исследование кривошипно-
ползунного механизма рабочей машины»
Автор проекта _________________________________________/_Гирченко С.А. /
подпись дата
Группа ЗХМ – 215, специальность – Z240801
Проверил _______________________________________________/Рязанцева И.Л./
подпись дата
Оценка_______________________
Омск – 2007
Введение
Расчетно-пояснительная записка к контрольной работе "Проектирование и исследование кривошипно-ползунного механизма рабочей машины " содержит 16 страниц машинописного текста, 7 рисунков.
В расчетно-пояснительной записке приведено:
1. Проектирование и кинематический расчет кривошипно-ползунного механизма рабочей машины, план скоростей и план ускорений для одного положения.
2. Силовой анализ механизма в одном положении. Определен уравновешивающий момент методом планов сил и рычага Жуковского.
Задание на курсовою работу
 |
| Исходные данные | w рад/c | r, м | l, м | l AS, м | e, м | γ, град | m 1, кг | m 2, кг | m 3, кг | I S1, кг×м2 | I S2, кг×м2 | P max, Н | d |
| 2 вариант | 0,020 | 0,075 | 0,025 | +0,012 | 0,15 | 0,42 | 0,17 | 1,2×10-3 | 3,6×10-3 | 1/17 |
Оглавление
1. Введение............................................................ 1
2.Задание на курсовую работу........................................2
2.1. Схема кривошипно-ползунного механизма рабочей машины............2
2.2. Таблица исходных данных.........................................2
3. Содержание......................................................... 3
4. Проектирование и кинематический анализ
кривошипно-ползунного механизма....................................... 4
4.1. Задачи исследования............................................. 4
4.2. Метод планов положений (разметки) механизмов..................... 4
4.3. Построение планов скоростей и ускорений механизма................ 6
5. Заключение........................................................ 10
6.Силовой анализ механизма………………………………………………………….11
6.1.Группа Ассура 2-3………………………………………………………………11
6.2.Ведущее звено………………………………………………………………….13
6.3.Определение уравновешивающего момента при помощи рычага
Жуковского……………………………………………………………………..15
7. Литература.........................................................16
Проектирование и кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма
4.1. Задачи исследования
1. Определение положений звеньев механизма и определение траекторий отдельных его точек.
2. Определение линейных скоростей точек механизма и угловых скоростей его звеньев.
3. Определение линейных ускорений точек механизма и угловых ускорений его звеньев.
4.2. Метод планов положений, скоростей и ускорений
При использовании графоаналитического метода определение функции положения механизма производится с помощью разметки механизма. Разметка механизма – это ряд последовательных положений механизма, построенный в зависимости от положений входного звена, охватывающих весь цикл его движения (как правило, один оборот). Каждый механизм в соответствии с его кинематической схемой имеет свои особенности в построении разметки. Разметка строится в некотором масштабе, начиная от одного из крайних положений, отмечаемого нулевым номером. Затем окружность, описываемая концом входного звена (кривошипа), делится на двенадцать равных частей, которые обозначаются номерами в направлении угловой скорости. После этого строятся положения остальных звеньев механизма, и строятся траектории заданных точек.
На рис. 1 приведена разметка кривошипно – ползунного механизма, с помощью которой определим путём измерений перемещения точки В ведомого звена, соответствующие углам поворота кривошипа, и представим их в виде графика или таблицы. Это и будет функция положения механизма.
Для определения начального положения механизма следует найти как положение OA 0 B 0 (рис. 1). Позиция точки B 0 определяется пересечением с линией движения ползуна окружности радиуса OB 0 = AB - OA, где OA = r=0,020 м, AB = l=0,075 м, а позиция точки B¢ - окружности радиуса OB ¢ = AB + OA. Точка A 0 находится на пересечении продолжения линии OB 0 с окружностью радиуса OA.
Текущие положения ведомого звена (т.т. B 1 ,B 2 и т.д.) определяются пересечением окружности радиуса AB, проведенной из точек Аi, с линией движения ползуна (отрезки B 0 Bi, которые являются перемещениями ползуна SBi).
На разметке построим траектории центров масс звеньев (т. S), откладывая одинаковые отрезки AiSi =AS на шатуне AB, занимающем различные положения AiBi на плоскости в процессе движения.
Рис. 1. Определение крайних положений механизма и построение разметки
4.3. Построение планов скоростей и ускорений механизма
Планом скоростей (ускорений) механизма называется пучок векторов, выходящих из одной точки (полюса плана), каждый из которых в некотором масштабе изображает вектор абсолютной скорости (абсолютного ускорения) какой-либо точки механизма, а отрезки, соединяющие их концы, изображают векторы относительных скоростей (относительных ускорений).
Построение плана скоростей сводится к реализации известного положения теоретической механики, согласно которому при плоско-параллельном движении твёрдого тела (звена) скорость любой его точки равна векторной сумме скорости в поступательном переносном движении вместе с другой точкой, принятой в качестве полюса, и скорости её в относительном вращательном движении относительно этого полюса.
в исследуемом положении (рис. 2).
Рис. 2. Определение угловых скоростей и ускорений шатуна 2 в положении 2.
При построении плана скоростей (рис. 3), необходимо определить параметры движения точки А. Её скорость по величине равна произведению угловой скорости 
кривошипа 1 на его радиус 
, т. е. 
м/c и направлена перпендикулярно кривошипу в сторону движения точки А.
Ускорение точки А по величине равно произведению квадрата угловой скорости кривошипа также на его радиус, т. е. 
м/c и направлено от точки А к точке О, так как совпадает с нормальной составляющей полного ускорения точки А из-за равенства нулю тангенциальной составляющей ускорения (угловое ускорение кривошипа принимается равным нулю).
Точка А принадлежит не только кривошипу, но и шатуну 2 и принимается в качестве полюса относительного вращения точки В. Скорость точки В определяется векторным равенством 
, т. е. скорость точки В равна скорости точки А плюс скорость точки В относительно точки А. В этом равенстве первое слагаемое правой части известно по величине и по направлению, второе слагаемое направлено перпендикулярно шатуну 2 в данном положении, т. е. известно по направлению, и, наконец, вектор левой части направлен параллельно направляющим ползуна. При этих условиях треугольник скоростей легко строится в предварительно выбранном масштабе 
.
Рис. 3. Построение плана скоростей шатуна 2 в положении 2.
Построение плана ускорений (рис. 4) производится в той же последовательности, что и план скоростей. При этом используется векторное равенство 
, в котором первый вектор правой части известен полностью, второй неизвестен ни по величине, ни по направлению. Вектор левой части известен по направлению – он направлен параллельно направляющим ползуна. В этих условиях треугольник ускорений не строится. Разложим вектор относительного ускорения на две составляющих, согласно равенству 
. Первое слагаемое представляет собой относительное нормальное ускорение, направленное от точки В к точке А и равное по величине частному от деления квадрата относительной скорости на длину шатуна, т. е. 
м/c2. Второе слагаемое, относительное тангенциальное ускорение направлено перпендикулярно шатуну 2 и неизвестно по величине. Теперь план ускорений строится без затруднений с применением заранее выбранного масштаба 
.
Чтобы найти ускорение центра масс S, необходимо, воспользовавшись соотношением
, откуда 
м,
найти отрезок 
, построить его от точки а 2отрезка 
плана ускорений в сторону точки b 2, затем соединить точку S2 c полюсом P a.
Рис. 4. Построение плана ускорений шатуна 2 в положении 2.
Используя планы, легко найти физические величины скоростей и ускорений, для этого необходимо измерить отрезки в миллиметрах, выражающие скорости и ускорения, и умножить их на соответствующий масштаб.
Абсолютная скорость точки В: 
.
Относительная скорость точки В: 
.
Угловая скорость шатуна 2: 
.
Тангенциальное ускорения точки В относительно точки А:
.
Полное относительное ускорение:
.
Угловое ускорение шатуна 2: 
.
Заключение
В ходе выполнения контрольной работы получены следующие результаты:
1. Выполнен метрический синтез и кинематический анализ (графическим и графо-аналитическим методом) кривошипно-ползунного механизма рабочей машины.
2. Построен план скоростей для одного положения.
3. Построен план ускорений для одного положения.
4. Используя планы, найдены физические величины скоростей и ускорений:
- абсолютная скорость точки В: 
;
- относительная скорость точки В: 
;
- угловая скорость шатуна 2: 
;
- тангенциальное ускорения точки В относительно точки А: 
;
- полное относительное ускорение: 
;
- угловое ускорение шатуна 2: 
;
- ускорение точки В: 
- ускорение центра масс шатуна 2: 