Синтез и анализ стержневого и зубчатого механизмов. Кинематическое исследование стержневого механизма, его силовой анализ для заданного положения. Синтез зубчатого зацепления и редуктора. Проверка качества зубьев. Построение эвольвентного зацепления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

КУРСОВАЯ РАБОТА

По теории механизмов и машин

на тему: "Проектирование и исследование стержневых и зубчатых механизмов"

2013

Содержание

• 1. Кинематическое исследование стержневого механизма
• 1.1 Структурный анализ механизма
• 1.1 Построение плана механизма
• 1.2 Построение плана скоростей для нулевого положения
• 1.3 Построение плана ускорений для нулевого положения
• 1.4 Построение плана скоростей для заданного положения
• 1.5 Построение плана ускорений для заданного положения
• 2. Силовой анализ стержневого механизма для заданного положения
• 1.5 Определение уравновешивающего момента по методу Бруевича
• 1.6 Определение уравновешивающего момента по правилу Жуковского
• 3. Синтез зубчатого зацепления и редуктора
• 3.1 Расчет геометрических параметров эвольвентного зацепления
• 3.2 Вычисление контрольных размеров, которые проставляются на чертеже
• 3.3 Проверка качества зубьев
• 3.4 Построение эвольвентного зацепления
• 3.5 Синтез планетарного редуктора и определение угловых скоростей звеньев редуктора аналитическим методом
• 3.6 Кинематическое исследование редуктора
• Вывод
• Список литературы

1. Кинематическое исследование стержневого механизма

1.1 Структурный анализ механизма

Механизм состоит из четырех звеньев и четырех кинематических пар.

1-кривошип (вращательное);

2-шатун (плоскопараллельное);

3-коромысло (возвратно вращательное);

4-стойка (неподвижная);

Классификация кинематических пар:

1-4: плоская, относительное движение - вращательное, геометрически замкнутая, низшая, одноподвижная пара;

1-2: плоская, относительное движение - вращательное, геометрически замкнутая, низшая, одноподвижная пара;

2-3: плоская, относительное движение - вращательное, геометрически замкнутая, низшая, одноподвижная пара;

3-4: плоская, относительное движение - вращательное, геометрически замкнутая, низшая, одноподвижная пара;

Определим степень подвижности звеньев:

Степенью подвижности механизма называется число независимых координат, однозначно определяющих положение всех звеньев механизма в системе координат, жёстко связанных с неподвижной точкой (стойкой).

Так как механизм плоский, т.е. все его звенья расположены в одной плоскости, то степень подвижности механизма будем определять по формуле Чебышёва П. Л.:

где - количество подвижных звеньев механизма;

- количество одноподвижных пар;

- количество двуподвижных пар;

То есть данному механизму достаточно задать одну обобщённую координату, для того чтобы определить положения всех звеньев в заданный момент времени относительно выбранной неподвижной системы координат (её обычно связывают со стойкой).

Структурный анализ механизма проводят путём разделения его на структурные группы и начальные механизмы в порядке, обратному его созданию, то есть начиная с последней присоединительной группы Ассура.

Структурная группа (группа Ассура) - это кинематическая цепь, присоединение которой к механизму не изменяет количество его степени свободы.

В целом, механизм второго класса, образован путем последовательного присоединения к механизму первого класса (1,4), механизма II-го класса (2,3).

Формула строения механизма:

.

1.1 Построение плана механизма

Для построения плана механизма принимаем масштабный коэффициент .

Масштабный коэффициент представляет собой отношение действительной величины некоторого физического параметра, размерность которого берётся в системе СИ, к изображению этой величины на плане, взятому в миллиметрах.

Зададим, на чертеже, начальное положение точки О₁. Строим окружность, радиусом О₁А, и разбиваем ее на 12 равных частей. Отложив от точки О₁ по горизонтали значение a=0.11 м, а по вертикали значение b=0,28м, находим местоположение точки О₂. Проведем окружность, с центром в точке О₂ и радиусом О₂В.

Из точки О₁ проводим окружность радиусом О₁В=О₁А+АВ. Точкой пересечения окружности О₁В и О₂В будет точка . Из точки В, через точку А, проводим отрезок ВС=0,48м, таким образом получаем точку С. Данную процедуру повторяем для всех остальных 11 точек. Получим 12 положений механизма.

За начальное положение механизма, принимаем крайнее правое положение звена О₂В. Нумерацию положений производим по направлению вращения кривошипа. За заданное положение механизма, принимаем положение звена О₁А, повёрнутое относительно начального положения на угол . Это десятое положение механизма.

1.2 Построение плана скоростей для нулевого положения

Построение плана скоростей начинается с определения вектора скорости точки А, которая принадлежит кривошипу 1 (Рис.1). Кривошип вращается вокруг оси, которая проходит через точку О1, линейная скорость которой.

Скорости точек О₁ и О₂ равняются нулю, потому их изображения о₁ и о₂ находятся в полюсе плана.

, м/с, м/с

Направляем вектор по направлению вращения кривошипа.

На плане скоростей обозначаем его отрезком.

Масштабный коэффициент принимаем равным

,

;

Точка А₀ одновременно принадлежит двум звеньям - кривошипу 1 и шатуну 2, а точка В₀ шатуну 2 и коромыслу 3.

Шатун 2 двигается плоско-параллельно, следовательно розложив плоское движение на переносное - поступательное движение вместе с точкой А₀ и относительное - вращательное движение звена вокруг оси, которая проходит через точку А₀, получаем:

,

Уравнение для определения скорости точки В будет иметь вид:

,

Вектор относительной скорости направлен по касательной в сторону вращения точки В₀ вокруг точки А₀ ().

Вектор абсолютной скорости точки В₀, направленный по касательной к траектории абсолютного движения точки В₀звена 3 - вращение вокруг оси, которая проходит через точку 0₂ ().

В векторном выражении две неизвестные величины, его решаем графически: через точку а₀плана скоростей проводим линию, которая перпендикулярна А₀В₀, а через полюс - перпендикуляр к О₂В₀.

Точка пересечения этих векторов будет концом векторов и .

Оределим модули этих векторов:

, м/с

, м/с

По теореме подобия определим скорость точки С₀:

Теорема подобия (свойства) планов скоростей:

Неизменяемой фигуре на плане механизма (звену) на плане скоростей соответствует фигура, подобная и сходственнорасположенная.

Модуль этого вектора определим как:

Определим значения угловых скоростей звеньев 2,3:

Для определения направления угловой скорости ₂ переносим вектор в точку В₀ плана механизма, тогда видно что ₂ направлена против хода часовой стрелки.

Для определения направления угловой скорости ₃ переносим вектор в точку В₀ плана механизма, тогда видно что ₃ направлена по ходу часовой стрелки.

1.3 Построение плана ускорений для нулевого положения

Построение плана ускорений начинается с определения ускорения точки А₀, которое раскладывается на нормальное и тангенциальное ускорение точки А₀.

Выбираем масштабный коэффициент

, тогда, на чертеже, длинна вектора ускорения точки А₀ будет равна:

мм

Определяем ускорение точки B₀:

Точка В принадлежит звену А₀В₀, которое совершает плоско-параллельное движение.

Тогда её ускорение равно:

Точка В₀ принадлежитзвену О₂В₀. Тогда её ускорение равно:

Решая систему уравнений, определим искомые модули и векторы ускорений.

Ускорение точки С₀ определяем по теореме подобия

Тога модуль вектора ускорения точки С₀:

Определим угловые ускорения звеньев: