Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Самарский Государственный Технический Университет

Предмет:

Теория механизмов и машин

Файл:

пособие тмм умо

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.06.2015

Размер:

2.56 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 137 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Задание 10. Самоходное шасси

Самоходное шасси с двухтактным двигателем внутреннего сгорания предна-

значено для перемещения грузов. Кривошипно-ползунный механизм двигателя

преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во враща-

тельное движение кривошипа 1. Цикл движения поршней включает такты расши-

рения (в конце такта открываются выпускные

клапаны и продувочные

окна,

цилиндра

и продукты горения уда-

Рд

ляются в выпускную систему) и такт

в.м.т.

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

сжатия, заканчивающийся

взрывом

Р, мПа

Сжатие

впрыснутого в цилиндр топлива

Расширение

При

расчетах принять :

1).

Масса

звеньев: шатуна m2 = ql2, где

q = 10

н.м.т.

кг/м;

ползуна m3 = 0,3 m2 ;

криво-

1 S

шипа m1 = 2m2 . 2). Центр масс шату-

Линия атмосферного

давления

на в точке S2 с координатой

AS2 =

0,35 AB. 3). Момент инерции относи-

тельно

центра

масс

шатуна

JS2 0,17m2 l22 . Кривошип

уравнове-

шен.

Таблица 10

Исходные данные

ПАРАМЕТР		ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Угловая скорость	220	215	210	205	200	195	190	185	180	170
кривошипа ω, с-1	220	215	210	205	200	195	190	185	180	170
Ход ползуна S, м	0,08	0,085	0,09	0,095	0,1	0,105	0,11	0,115	0,12	0,125
Отношение хода
поршня к его диа-	1,0	0,8	0,9	1,0	0,8	1,2	1,1	1,25	1,15	1,0
метру S/D, м
Отношение длины
кривошипа к длине	0,2	0,2	0,22	0,25	0,24	0,25	0,25	0,2	0,2	0,24
шатуна λ=l1/l2
Приведенный мо-
мент инерции транс-	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	2,0
миссии Iп0, кг.м2
Коэффициент нерав-
номерности враще-	0,01	0,009	0,01	0,011	0,012	0,011	0,01	0,009	0,013	0,012
ния кривошипа δ

3.2 Методические указания по выполнению курсовой работы

Структурный и кинематический анализ

В курсовой работе предлагается анализ четырех схем кривошипно-

ползунных механизмов, представленных на рис. 3.1.

На рис. 3.1 приняты следующие обозначения: N – номер схемы кривошипно-

ползунного механизма; а - признак сборки механизма: а=1, если ползун расположен справа (сверху) от начала координат; а= -1, если ползун слева (снизу) от на-

чала координат; l1 – длина кривошипа ОА; l2 – длина шатуна АВ; е – эксцентриси-

тет (смещение); S – ход ползуна В; 1, 2 - углы, образованные кривошипом 1 и

шатуном 2 с осью X, отсчитываются от положительного направления оси Х про-

тив часовой стрелки.

y			N=1
y	2		a=1
	2		a=1
1	A		2 l2	B	3
	l1	S2	2 l2	B	3
	l1	S2	e
O	1		e		x
				S	x
				S

			N=3	y	2
			a=-1	y	2
3	B	2	l2		A
3	B	2	l2	l1	1
		e	S2	l1	1
		e		O	1
	S				x
	S

N=2		y		N=4	y		2
a=1	3			a=-1			2
a=1				a=-1		1
							A

	B		S			l1 1
	B		S		O	l1 1	x
	l2						x
	l2					S2
	2	e				S2
	2
	S2					2
	S2					2
	2				e	l2
	2
	A	l1	1
	1	l1	1
	1	O	x	B		S
			x

				3

Р и с. 3.1. Схемы кривошипно-ползунных механизмов

Первоочередной задачей проектирования кривошипно-ползунного механиз-

ма является его синтез, т.е. определение недостающих размеров звеньев по некоторым данным входных параметров. Примеры синтеза:

Задача 1.

Спроектировать кривошипно-ползунный механизм, схема которого приведе-

на на рис. 3.2. Входные параметры: ход ползуна S, средняя скорость движения ползуна Vср, максимальный угол давления между шатуном и ползуном доп. .

Решение

Отношение длины кривошипа к длине шатуна =l1/l2=sin . Длина криво-

шипа l1 соответственно равна 1=S/2 (м). Длина шатуна l2=l1/ (м). Время одного оборота вала кривошипа (период), c, t=2S/Vср. Частота вращения вала кривошипа n1=60/t об/мин, а его угловая скорость 1 n1/30 (c-1).

	B1
	3		A2
	B	S	C
		S	C
			l1
2	[ ]	B2	A1
			B2
		A1
			S
	1		l2
A	1
		O	B1
			B1
			e
		A2
Р и с. 3.2. Синтез кривошипно-ползунного			Р и с. 3.3. Синтез кривошипно-
механизма по углу давления			ползунного механизма с эксцентриситетом

Задача 2. Спроектировать кривошипно-ползунный механизм, схема которого приведена на рис. 3.3. Входные параметры: ход ползуна S, отношение длины кри-

вошипа к длине шатуна 1 / 2 ; отношение эксцентриситета к длине кривошипа е/ 1.

Решение. Длина шатуна l2, (м); 2	S	.

	(1 )2 2 2 (1 )2 2 2

Длина кривошипа l1 = l2 , м. Эксцентриситет е = l1 , м.

Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма

Студенту предлагается произвести кинематический анализ механизма на ста-

дии установившегося движения тремя методами: планов, кинематических диаграмм и замкнутого векторного контура.

План механизма строят для 12 последовательных положений начального звена (кривошипа) в пределах одного оборота. Все положения нумеруются в на-

правлении вращения кривошипа. Начальное положение кривошипа задается уг-

лом 0 , отсчитываемым от положительного направления оси X против часовой стрелки. В зависимости от номера схемы кривошипно-ползунного механизма рис. 3.1 формулы для определения угла 0 (в радианах) приведены в табл.3.1.

Таблица 3.1

Начальное положение кривошипа 0

Номер схемы

Угол 0 при эксцентриситете, рад

механизма по

рис. 1

е 0

о arcsin

N=1

l1 l2

N=2

-arcsin

l1 l2

о arcsin

N=3

l1 l2

N=4

arcsin

l1 l2

Планы скоростей и ускорений строят для одного положения начального звена. Алгоритм их построения описан в лекции №2. Построение кинематических диаграмм представлено в лекции №2 и в источнике стр. 68-78

Таблица 3.2

Алгоритм расчёта кинематических параметров кривошипно-ползунного механизма

Расчётные пара-

Механизмы с горизонтальным движением ползу-

Механизмы с вертикальным движением ползуна.

метры

на. Расчётные схемы №1 и 3 по рис. 1

Расчётные схемы №2 и 4 по рис. 1

Функции положе-

cos ,

sin

cos ,

sin ,

ний

a l22 e yA 2 ,

a l22 e xA 2 ,

cos 2

xB xA

sin 2

e yA

cos 2

e xA

sin 2

yB yA

xs2

xA l3 cos 2 ,

ys2

yA l3 sin 2

xs2

xA l3 cos 2 ,

ys2 yA l3 sin 2

Аналоги линейных

и21

x A

и31 y A l2и21 sin 2 ,

и21

y A

и31 x A l2и21 cos 2 ,

и угловых скоро-

l2 sin 2

l2 cos 2

стей и ускорений

и'21

y A l2и212

sin 2

и'

x A l2и212

cos 2

l2 cos 2

l2 sin 2

' cos 2 ,

и'31 x A l2и'21 sin 2

l2и212

cos 2 ,

и'

31 y A l2и212

sin 2

l2и21

y A и21l3 sin

2 ,

x A и21l3 cos 2 ,

21 sin 2 ,

x A

l3и21 cos 2 ,

xs 2

ys 2

xs2 y A l3и

ys2

и2

cos

'21l

sin

'21 sin

cos

s 2

и2

sin

'21l

cos

21 cos

и2

sin

s 2

Истинные линей-

vA 1l1,

и21 1k,

и'21 12,

и31 1k,

аB и'31 12,

ные и угловые

vs2

cos vs2

vs2 ,

sin vs2

vs2 ,

скорости и ускоре-

xs2

xs2 1k,

ys2

ys2 1k,

xs2 ys2 ,

xs2

ys2

ния

y 2

cos

sin

ws2

s2 1

Пр и м е ч а н и я. 1. a – признак сборки механизма: а = 1 для схем №1 и 2 по рис. 3.1; а = -1 для схем №3 и 4 по рис. 3.1.

2.k – параметр, определяющий направление вращения кривошипа; k = 1 – вращение против часовой стрелки; k = -1 – вращение по часовой стрелке.

Алгоритм аналитического метода кинематического расчета кривошипно-

ползунного механизма с горизонтальным и вертикальным движением ползуна приведен в табл. 3.2.

Силовой расчет

Задачей силового расчета является определение реакций в кинематических парах при известных внешних силах (сил тяжести, сил движущих или полезного сопротивления, сил инерции). Алгоритм силового расчета кривошипноползунного механизма представлен в табл. 3.3. Механическая характеристика машинного агрегата представляет собой зависимость сил полезного сопротивления(для рабочих машин) или движущих сил (для машин – двигателей) от какого-

либо кинематического параметра, в роли которого чаще всего принимается перемещение ползуна. Если механическая характеристика задана в виде диаграммы

F=f(S), то необходимо произвести ее графическую обработку и определить значение сил сопротивления или движущих сил для всех рассматриваемых положений.

В качестве примера рассмотрим последовательность обработки механической характеристики (индикаторной диаграммы) двухтактного одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (рис. 3.4).

Р0	12 0				ВМТ		P, МПа
	11		1		Сжатие
	10		В		y2
	10		2
			2	S
	9		3	S	Расширение
	9		3		Расширение
	8	4
	7	5
	6			Sв	НМТ
				Sв	НМТ
11	12 0		1
10	1			2	F	МПа
	1		A		F
9	O		A	3			мм
9	O			3
8				4
7	6		5
	6
Р и с. 3.4. Обработка механической характеристики

Таблица 3.3.

Алгоритм силового расчёта кривошипно-ползунного механизма

Объект

расчёта

Группа Ассура (2 – 3)

Звено 1 (механизм I класса)

Расчётные па-

Механизмы с горизонтальным движением

Механизмы с вертикальным движением ползуна.

раметры

ползуна. Расчётные схемы №1 и 3 по рис. 1

Расчётные схемы №2 и 4 по рис. 1

Силы тяжести,

G1 9,81m1,

G2 9,81m2 ,

G3 9,81m3

Силы инерции,

2 ,

M и2 I S 2 2 ,

Фи3 m3аB

Фи2 m2 xS

Фи2 m2 yS 2 ,

Величины ре-

R12x Фиx2

Фи3

Фп.с. ,

акций в кине-

R12y R12x y A e Фиy2 G2 xS 2

R12 Фи3

Фп.с. Фи2 G2 ,

матических па-

R12x

G2 Фy

xS 2

e Фиx2 yB

yS 2

рах, Н

Фиx2 yS 2

e M и2 xA xB ,

x A

и2

R03 G3 R12y Фиy2 G2

e M и2 yB y A ,

R03 Фи2 R12

R x

Фx

R y

Фy G

Rx 2

R y 2

R x 2

R y 2

и2

Направление

cos

R12

sin

R12

R y

cos

R32

sin

R32

R y

реакций

Уравновеши-

R x

R x ,

R y

R21y xA

R21x yA

F x

sin ,

F y F

cos

вающая сила, Н

Величина и на-

F x

Ry G Ry

F y ,

Rx 2

Ry 2

правление ре-

акций, Н

cos R01 R01x

R01;

sin R01

R01y

R01

Уравнове-

M y Fyl1

шивающий

момент, Н∙м

Силой, действующей на поршень машины, является сила давления газа, об-

разующегося при сгорании паров топлива в камере сгорания. Зависимость давления рi на поршень от его перемещения представлена в виде индикаторной диа-

граммы рi=f(S).

В начале такта расширения взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь переме-

щает поршень из верхней «мертвой» точки (в. м. т.) в нижнюю (н. м. т.). В конце такта расширения открываются выпускные клапаны и продувочные окна и про-

дукты сгорания удаляются из цилиндра в выхлопную систему. После продувки цилиндров (рi=0) начинается второй такт – сжатие воздуха , заканчивается взрывом вспрыснутого в цилиндр топлива. Полный цикл работы совершается за полный оборот кривошипа.

Для обработки индикаторную диаграмму следует построить с таким же масштабом перемещения s, в каком представлен план положений механизма, и

расположить таким образом, чтобы положение «мертвых» точек на ней было аналогично расположению этих точек на плане положений. Тогда стрелки над

линиями диаграммы, совпадающие с направлением движения поршня (ползуна), укажут, на какой ветви графика следует измерять ординаты для вычисления дав-

ления рi в данном положении.

Давление рi (МПа) определяется путем измерения соответствующей ординаты Yi

в мм на диаграмме с учетом масштабного коэффициента р МПа/мм: рi= p Yi .

Движущая сила, действующая на поршень Fд(i), Н, будет равна

Fд(i)= p		D2	,	(3.1)
	i 4

где D – диаметр поршня, мм.

В результате обработки механической характеристики определяются значе-

ния движущей силы или силы полезного сопротивления для всех 12 положений механизма. При этом следует учитывать, что знаки сил должны соответствовать принятой правой системе координат.

Динамическое исследование машинного агрегата

В курсовой работе рассматриваются машинные агрегаты двух типов: рабочие машины (см. рис. 3.5 а) и машины-двигатели (см. рис. 3.5 б).

При работе машины происходят колебания угловой скорости кривошипного вала, вызванные несовпадением законов изменения сил сопротивления и движущих сил в каждый момент времени, а также непостоянством приведенного мо-

мента инерции звеньев кривошипно-ползунного и некоторых вспомогательных механизмов. Для учета влияния названных причин на закон движения вала кри-

вошипа составляется упрощенная динамическая модель машинного агрегата в ви-

де вращающегося звена приведения ( рис.3.6 а).

Электро-

Передаточный

Исполнительный

двигатель

механизм

Мпр

S( 1 )

Мд

Jдв.

Jи.м.

Jкр

Входное

Выходное

звено И.М.

а)

Кулачков.

рычажн. и др.

Вспомогательный механизм

Двигатель внутреннего сгорания

Мпр

m S( 1 )

Jкр

б)

Передаточный

механизм			И.М.
			Ми.м.
UIи.м.	1

		и.м.

Jп.м. и.м.

Jи.м.

Кулачков. рычажн. и др.

Вспомогательный механизм

Р и с. 3.5. Схемы машинных агрегатов

		а)		б)
Мдпр	J	пр	Jпрдв Jпмпр	JМпр Jкр	Jрычпр
	J
		Мспр
		Мспр			Мспр
1					Мспр
1	1
	1
			Мдпр

JIпр=const	JIIпр=var
Р и с. 3.6. Динамическая модель машинного агрегата
Звено приведения, в качестве которого обычно принимается	кривошип, обла-
дает приведенным моментом инерции Jпр и находится под действием приведен-

ного момента сил Мпр , причем М пр М пр М прс , Мпр- приведенный момент

движущих сил; Мcпр - приведенный момент сил сопротивления.

Приведенный момент инерции можно, в свою очередь, представить в виде

суммы постоянной J пр и переменной J пр составляющих. В величину J пр входят моменты инерции вращающих узлов агрегата: собственный момент инерции

кривошипа J кр, приведенные моменты инерции ротора электродвигателя Jдвпр ,

момент инерции добавочной массы (маховика) J мпр и передаточного механизма

Jnпрм (рис. 3.6 б). Переменная составляющая J пр обусловлена рычажным меха-

низмом, каждое звено которого имеет собственный переменный момент инерции,

зависящий от положения механизма.

Основными задачами динамического исследования машинного агрегата на стадии установившегося движения являются:

- определение момента инерции дополнительной массы (маховика) J мпр , необ-

ходимой для обеспечения требуемой степени неравномерности вращения звена приведения в установившемся режиме, задаваемой коэффициентом неравномер-

ности движения ; - определение закономерности вращения ( 1, 1) звена приведения для любых

положении механизма внутри периода установившегося движения.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 137 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Теория механизмов и машин

#
08.06.20151.57 Mб62Пособие ТММ (УМО) переработанное.pdf
#
08.06.20152.56 Mб56пособие тмм умо.pdf