Исходные данные
Ход поршня Н = 0,18 м
Частота вращения кривошипа n = 280 мин-1
Коэффициент отношения длины звенев
Давление жидкости Pж = 0, 5 МПа
Модуль зубчатых колес редуктора m = 4
Число сателлитов планетарного редуктора p = 3
Вращение кривошипа по часовой стрелки
1. Проектирование и кинематическое исследование кривошипно-ползункового механизма
План положений:
Механизм вычерчиваем в 8-ми положениях. Определяем действительные размеры звеньев механизма.
Длина кривошипа
=
Длина шатуна
Масштабный коэффициент плана механизма
м/мм
Угловая скорость кривошипа
Скорость точки А
Масштабный коэффициент плана скоростей
Скорость точки В. Для построения вектора скорости точки В воспользуемся векторным уравнением
где - вектор скорости точки А направлен перпендикулярно кривошипу в сторону угловой скорости кривошипа; - вектор скорости точки В относительно точки А, который направлен перпендикулярно шатуну. Ускорение точки А
Масштабный коэффициент плана ускорений
Для построения вектора ускорения точки В воспользуемся уравнением:
- вектор ускорения точки А, направленный параллельно кривошипу от точки А к точке В;
- вектор нормального ускорения точки А, направленный параллельно шатуну от точки В к точке А;
- вектор тангенциального ускорения точки В относительно точки А,
направленный перпендикулярно шатуну.
Определяем нормальное ускорение точки В относительно точки А из плана скоростей:
Нормальное ускорение точки В относительно точки А в положениях
механизма «0» и «4»
Нормальное ускорение точки В относительно точки А в положениях
механизма «1», «3», «5» и «7»
Скорость точки В относительно точки А в положениях механизма «2» и «6»равна нулю, поэтому
Масштабные коэффициенты графика перемещения поршня, графика скорости поршня и графики ускорения поршня принимаем:
, , .
Масштабный коэффициент угла поворота кривошипа:
где х=160 мм - наибольшая абсцисса графика. Из плана ускорений получаем:
-ускорение точки В:
b'1 = b '3= b '5= b '7= 54.675 м/с; b'4 = 102.08 м/с2;
b'2 = b '6= 26.14 м/с2; b'0,8= 52.56 м/с2.
- ускорение точки S2:
S'2m = S'm = S'2{5) = S'2{1) =65.21 м/с2; S'2{2) = S'2{6) =51.09м/с2;
S'2(4) =85.99 м/с2; S'2{0,8) =68.66 м/с2.
2. Синтез зубчатой передачи привода
2.1 Подбор чисел колес планетарного редуктора
Передаточное отношение:
u14 = 1 – u13=
u13 = 1 – u14 =
Разобьем u13 на два передаточных отношения
Число зубьев первого колесаZ1 =18
Z2=1,48×18 = 26,6
Принимаем число зубьев второго колеса – Z2 = 27.
Числа зубьев Z'2 и Z3 найдем, решая систему уравнений
Z1+Z2 = Z3-Z'2
18+27= 45=Z3-Z'2
Откуда Z'2=25, соответственно Z3 = 70
Условие отсутствия подрезания для пари колес внутреннего зацепления
где
. Условие соблюдено
Условие сборки
-целое число
m0 – общий наибольший делитель зубьев.
Условие сборки соблюдено.
Условия соседства
27 < 101,4 Условие соседства соблюдено
Погрешность в передаточном отношении
2.2. Расчёт геометрических параметров зубчатых колёс.
Диаметр начальных окружностей:
dw1 = m×Z1 = 4×18 = 72 мм
dw2 = m×Z2 = 4×27 = 108 мм
dw2’ = m×Z2’ = 4×25 = 100 мм
dw3 = m×Z3 = 4×70 = 280 мм
Диаметр окружностей вершин:
da1 = m×(Z1 + 2) =4×20 = 80 мм
da2 = m×(Z2 + 2) =4×29 = 116 мм
Диаметры окружностей впадин:
df1 = m×(Z1 – 2,5) = 4×15,5 = 62 мм
df2 = m×(Z2 – 2,5) = 4×24,5 = 98 мм
Межосевое расстояние: 90 мм
Окружной шаг: = 12,56 мм
Толщина зуба и ширина впадины: 6,28 мм
Высота головки зуба: 4 мм
Высота ножки зуба: hf = 1,25×m = 5 мм
Радиус закругления у ножки зуба: r = (0.3…0.4)×m = 1,4 мм
Определяем коэффициент перекрытия: E = L'1L'2 /P×cos 20° = 1,581
Силовой расчет механизма
Масса шатуна:
Масса поршня:
Силы тяжести, которые действуют на шатун и поршень:
G2 = m2g = 7,03 ∙ 9,8 = 68,96Н;
G3 = 3,52 ∙ 9,8 = 34,5Н
Площадь поршня:
Построение плана перемещений:
м/мм
мм; мм
Построение плана скоростей:
; мм
Построение плана ускорений:
м/с2;
мм; ;
мм
Построение графика перемещений:
м/мм
Лист 2
Положение 1
-G2h2 – (G3 + R43)h3 – (Fu3 – F1)h1 + Fu2h1 – Mu2 = 0
Н
; мм; Н
Н
; ;
Положение 2
-Gh2 – G3h3 + R43h3 – Fu3h4 + F1h1 + F42h1 – Mu2 = 0
Н
; мм; Н
Н
; ;
Положение 3
-G2h2 – G3h3 – R43h1 + Fu1h4 + Fu1h4 + F1h1 + Fn2h1 + Mn2 = 0
Н
; мм; Н
; ;
Положение 4
-G2h2 – G3h3 + R43h3 = 0
Н
; мм; Н
; ;
Положение 5
-G2h2 – G3h3 – R43h3 – Fu3h1 – Fuh1 + Mu2 = 0
Н
; мм; Н
; ;
Положение 6
-G2h2 – G3h3 – R43h3 + Fu3h4 – Fu2h1 + Mu2 = 0
Н
; мм; Н
; ;
Положение 7
-G2h2 – G3h3 – R43h3 + Fu3h4 – Fu2h1 + Mu2 = 0
Н
; мм; Н
Н
; ;
Положение 8
-G2h2 – G3h3 + R43h3 = 0
Н
; мм; Н
; ;
Значение сил инерции заносим в сводную таблицу
Положение | F42 | F43 |
Список использованной литературы
1. Фролов К.В. и др. Теория механизмов и машин. М., Высшая школа, 1987
2. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. М., Машиностроение, 1986
3. Атлас схем и примеры выполнения задач анализа и синтеза современных механизмов. Днепропетровск, ДМетИ.