Министерство образования и науки Российской Федерации
НИУ «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»
Факультет технологии и исследования материалов
Кафедра «Теория механизмов и машин»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по курсу
«Теория механизмов и машин»
на тему:
«Механизм пресса»
Вариант №1 Ж
Исполнитель
Студент гр. 4068/10 (подпись)
Перепелкин С.В. (дата)
Руководитель
Преподаватель (подпись)
Козликин Д.П. (дата)
Санкт – Петербург
2012
Содержание
Техническое задание 3
Структурный анализ механизма 4
Геометрический анализ 5
Кинематический анализ 11
Силовой анализ 14
Статистический анализ 16
Кинетостатический анализ 22
Погруппный метод 23
Метод возможных перемещений 30
Вывод 32
Техническое задание
Задание №1 Ж
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
об/мин |
||||||
100 |
250 |
275 |
140 |
375 |
240 |
175 |
60 |
Структурный анализ механизма
Пронумеруем звенья механизма на рисунке
Рис.2. Схема механизма
Определим число подвижных звеньев. Данный механизм (рис.2) является плоским, так как его звенья двигаются в параллельных плоскостях, поэтому расчет ведется по формуле:
Где - число подвижных звеньев, - число низших кинематических пар, – число высших кинематических пар.
Тогда число подвижных звеньев . Значит, необходим один двигатель – он будет вращать первое звено с угловой частотой .
Построим граф механизма и выделим структурные группы (рис.3.).
Рис.3. Граф механизма
В программе «КОМПАС» создадим чертеж механизма с учетом длин звеньев и расстояний между узлами (рис.4).
Рис.4. Параметризация механизма в программе «КОМПАС»
План 12-ти положений (рис.5.)
Рис.5. План 12-ти положений
Геометрический анализ
Для построения уравниния геометрического анализа сделаем разрывы в графе и выделим контура (рис.6).
Рис.6. Разрыв графа механизма
Обозначим углы поворота у звеньев 2, 3 и 4 соответственно как , и (рис.7).
Рис.7. Схема механизма для составления уравнений геометрического анализа
Согласно построенному графу составим и решим две системы уравнения
Система №1
Возведем оба уравнения в квадрат
Сложим уравнения учитывая что
Используя формулы приведения, получаем:
Пусть
Косинус отрицательный так как угол лежит во второй четверти
Найдем
Так как
Решим эту систему методом Крамера:
Внесем результаты в MathCad:
И найдем углы и
Система №2
Решим вторую систему уравнений:
Запишем решение в MathCAD.
Найдем угол :
Используя найденные значения запишем также
(а) (б)
(в) (г)
(д) (е)
Рис.8. Графики зависимости
.
Рис.9. График зависимости
Выполним проверку по входной координате.
Пусть .
Результаты в программе «КОМПАС» совпадают с результатами в программе Mathcad.
Рис.10. Проверка механизма по выходной координате при
Кинематический анализ
В случае, когда неизвестна зависимость вместо терминов «скорость» и «ускорение» используют «аналоги скорости и ускорения»:
,
где – аналог скорости, который равен .
Аналогично для «аналога ускорения»:
,
где – аналог ускорения, который равен .
Для вывода аналогов скорости продифференцируем по системы №1 и №2.
Система 1:
Возмем производную по .
Решим систему методом Крамера:
Продифференцируем систему второй раз:
Также решим эту систему методом Крамера:
Система №2
Делаем аналогичные преобразования.
Возьмем производную по .
Возьмем вторую производную:
Строим графики зависимостей
(а) (б)
Рис.11. Графики зависимости аналогов скоростей
(в) (г)
(д) (е)
(ж) (з)
Рис.12. Графики зависимостей аналогов скоростей и ускорений