Исходные данные Таблица 1 Наименование параметров Обозна-чение Размер-ность Значение Размеры звеньев рычажного механизма lОА мм 150 lАВ мм 1050 lА

Дипломные работы на заказ

Исходные данные
Таблица 1
Наименование параметров Обозна-чение Размер-ность Значение
Размеры звеньев
рычажного механизма lОА мм 150

lАВ мм 1050

lАC мм 1050

lО1В мм 950

LCD мм 1500

a мм 1000

b мм 500

c мм 900
Частота вращения кривошипа nк об/мин 140
Массы звеньев рычажного механизма m1 кг 15

m2 кг 29

m3 кг 15

m4 кг 29

m5 кг 58
Моменты инерции звеньев J1 кг*м2 0,40

J2 кг*м2 2,8

J3 кг*м2 1,8

J4 кг*м2 0,9
Давление на поршень при рабочем ходе Рр Па 132000
Диаметр поршня dп мм 105

Рисунок1 — Схема рычажного механизма поршневого насоса
Построение планов положений
Строим 3 плана положений механизма в масштабе 1:20.
Для этого сначала наносим положение центров О и О1. Строим траекторию движения точек А (окружность радиусом ОА) и В (окружность радиусом О1В). Из точки А делаем засечку радиусом АВ на траектории точки В — отмечаем точку В. В обратную сторону от точки В на продолжении отрезка АВ находим точку С (засечкой радиусом АС). Из точки С проводим засечку радиусом СD на заданной траектории точки D. Отмечаем точку D.
Построение планов скоростей
Построение планов скоростей и ускорений основано на графическом решении векторных уравнений.
Модуль скорости точки А кривошипа, совершающего вращательное движение относительно стойки, определим:
vА=ω1∙lОА=14,7∙0,15=2,21 м/с
где ω1=π∙n30=π∙14030=14,7 с-1
Вектор скорости VA направлен перпендикулярно радиусу кривошипа в сторону его вращения.
Изображая скорость точки А отрезком pa=44 мм, определим значение масштабного коэффициента плана скоростей:
μv=vАpa=2,2144,2=0,05 м/смм
Из произвольной точки p — полюса плана скоростей откладываем в указанном направлении отрезок pa.
Для определения скоростей точек в структурной группе, составляют два векторных уравнения, связывающих искомую скорость точки с известными скоростями точек.
Определяем скорость центра шарнира B, который соединяет звенья 2 и 3. Рассматривая движение точки B по отношению к точке A, а затем по отношению к точке О1 запишем 2 векторных уравнения:
vВ=vА+vВА
vВ=vО1+vВО1
В этой системе векторных уравнений известны по модулю и направлению векторы скоростей точек А и О1 ( vО1=0). Векторы относительных скоростей известны по линии действия. Скорость VВА направлена по перпендикуляру к звену АВ, а скорость VВО1 направлена перпендикулярно звену О1В.
Решаем векторные уравнения графически. Согласно первому уравнению, через точку а проводим прямую перпендикулярно звену АВ, а согласно второму, через р (так как VО1=0) проводим прямую перпендикулярно к О1В. На пересечении этих перпендикуляров отмечаем точку в , которая является концом вектора рв, изображающего абсолютную скорость точки В. Направление скорости VВА определяем в соответствии с уравнением vВ=vА+vВА.
Т.к. АВ = АС, то относительная скорость точки С VСА равна по модулю скорости VВА и противоположна по направлению – строим, получаем точку с. Вектор рс изображает абсолютную скорость точки С.
Определяем скорость точки D, которая одновременно принадлежит звену 4 и звену 5. Рассматривая движение точки D сначала по отношению к точке C, а затем по отношению к направляющей y-y , запишем 2 векторных уравнения:
vD=vC+vDC
vD=vD6+vDD6
Скорость VD6 точки D6, расположенной на оси y-y движения поршня, равна нулю, так как направляющая неподвижна. Относительные скорости известны по линии действия:
VDC CD, VDD6 y-y.
Для совместного графического решения уравнений через точку c плана скоростей проводим прямую перпендикулярно звену CD, а через полюс р (так как VD6=0) прямую параллельно y-y. Точку пересечения отмечаем буквой d.
Т.к. по условию центры масс звеньев 2,3,4 находятся посередине их длин, то точки на плане скоростей находятся:
S2 в точке а, S3 — середина pb, S4 — середина cd.
Пользуясь масштабным коэффициентом μv, определяем значение скоростей (для 1го положения):
vВ=pb∙μv=45,2∙0,05=2,26 м/с
vС=pс∙μv=55,9∙0,05=2,80 м/с
vD=pd∙μv=24,0∙0,05=1,20 м/с
vS2=pS2∙μv=44,2∙0,05=2,21 м/с
vS3=pS3∙μv=22,6∙0,05=1,13 м/с
vS4=pS4∙μv=35,0∙0,05=1,75 м/с
vВА=vСА=ab∙μv=25,4∙0,05=1,27 м/с
vCD=dc∙μv=50,2∙0,05=2,51м/с

Угловые скорости звеньев:
ω2=vВАlАВ=1,271,05=1,21 с-1
ω3=vВlО1В=2,260,95=2,38с-1
ω4=vCDlCD=2,511,5=1,67 с-1

Все определенные скорости заносим в таблицу 2.

таблица 2

положение механизма

1 2 3
pb, мм
45,2 34,4 35,2
vВ, м/с
2,26 1,72 1,76
pс, мм
55,9 56,1 93,8
vС, м/с
2,80 2,81 4,69
pd, мм
24,0 49,5 87,9
vD, м/с
1,20 2,48 4,40
pS2, мм
44,2 44,2 44,2
vS2, м/с
2,21 2,21 2,21
pS3, мм
22,6 17,2 17,7
vS3, м/с
1,13 0,86 0,89
pS4, мм
35,0 50,4 89,1
vS4, м/с
1,75 2,52 4,46
ab, мм
25,4 15,1 55,6
vВА=vСА, м/с
1,27 0,76 2,78
dc, мм
50,2 32,0 36,5
vCD, м/с
2,51 1,60 1,83
ω2
1,21 0,72 2,65
ω3
2,38 1,81 1,85
ω4
1,67 1,07 1,23

Построение плана ускорений
Определяем ускорение аА точки А, совершающей вращательное движение по окружности радиуса lOA.
аА=аAn=ω12∙lОА=14,72∙0,15 =32,4 м/с2
Вектор а ускорения аА=аAn направлен по звену ОА от точки А к точке О. Изображая ускорение точки А отрезком а=64,8 мм, получим значение масштабного коэффициента плана ускорений.
μа=аАπа=32,464,8=0,5 мс-2/мм
Определяем ускорение точки В.
Рассматривая движение точки В сначала по отношению к точке А (относительное движение звена 2 — вращательное вокруг точки А), а затем по отношению к точке О1 ( движение звена 3 – вращательное вокруг точки О1), запишем векторные уравнения:
аВ=аА+аnВА+ аτВА
аВ=ао1+аnВо1+ аτВо1
Ускорение аА и ао1 точек А и С известны (ао1=0). Величины нормальных ускорений вычисляются по формулам (для положения 1):
anBА=ω22∙lAB=1,212∙1,05=1,54 м/с 2
anBо1=ω32∙lО1В=2,382∙0,95=5,38 м/с 2
Вектор anBА направлен параллельно звену АВ от точки В к точке А, вектор anBО1 параллелен звену ВО1 и направлен от точки В к точке О1.
У векторов тангенциальных ускорений aτBА и aτBО1 известны только линии действия: aτBА АВ, aτBО1 ВО1. Вектор полного ускорения и величины тангенциальных ускорений aτBА и aτBС определяются построением плана ускорений.
Для графического решения системы векторных уравнений определим величины отрезков изображающих нормальные ускорения anBА и anBО1:
an2=anBАμa=1,540,5=3,1 мм
an3=anBО1μa=5,380,5=10,8 мм
В соответствии с первым уравнением из точки а откладываем отрезок аn2 , изображающий anBА Параллельно АВ в направлении от точки В к точке А проводим отрезок аn2. Через точку n2 проводим перпендикуляр к АВ – направление вектора aτBА
В соответствии со вторым уравнением из точки (так как аО1 = 0) параллельно ВО1 в направлении от В к О1 отложим отрезок n3 , изображающий ускорение anBО1. Через точку n3 перпендикулярно ВО1 проводим направление вектора aτBО1 до пересечения в точке b с направлением ускорения aτBА. Соединив полученную точку b c полюсом получим отрезок b , который отображает ускорение , а отрезки n2b и n3b – соответственно тангенциальные ускорения aτBА и aτBО1 . Направление векторов расставляем в соответствии с векторными уравнениями. Соединив точки а и b, получим отрезок аb, изображающий вектор полного ускорения точки В относительно точки А.
Ускорение aCA равно по модулю ускорению aВA и противоположно ему по направлению – наносим. соединяя полюс р с точкой с получаем вектор полного ускорения точки С.
Определяем ускорение точки D — aD. Рассматривая сначала движение точки D по отношению к точке C, а затем по отношению к точке D6, принадлежащей неподвижной направляющей, запишем векторные уравнения:
аD=аC+аnDC+ аτDC
аD=аD6+аnDD6+ аτDD6

В этих уравнениях вектор aC известен по величине и направлению, векторы аD6 и аnDD6 равны нулю, так как направляющая y-y неподвижна. Величину нормального ускорения аnDC точки D относительно точки C определим:
аnDC=ω42∙lDC=1,672∙1,5=4,2 м/с2
Вектор ускорения аnDC направлен параллельно CD от точки D к точке C.
Направление векторов тангенциального ускорения аτDC точки D относительно точки C и тангенциального ускорения аτDD6 точки D относительно точки D6 известны: аτDC CD, аτDD6 y-y. Решаем уравнение графически. В соответствии с первым уравнением из точки c плана ускорений откладываем отрезок cn4 , изображающий ускорение аnDC,
cn4=anDCμa=4,20,5=8,4 мм
Отрезок сn4 проводим параллельно СD в направлении от точки D к точке С. Через полученную точку n4 проводим перпендикулярно СD направление аτDC.
В соответствии со вторым уравнением через точку (так как аD6 = 0 и аnDD6= 0) проводим параллельно y-y направление вектора аτDD6. Эти направления пересекутся в точке d.
Соединив на плане точки d и c , получим вектор dc, изображающий ускорение аDC (полное ускорение точки D относительно точки C).
Точки S2 S3 и S4 на плане ускорений находятся на серединах отрезков соответственно cb b cd . Соединив полученные точки с полюсом , получим отрезки, изображающие ускорения aS2 aS3 aS4.
Определяем величины ускорений:
aВ=πb∙μa=20,2∙0,5=10,1 мс2
aC=πc∙μa=111,6∙0,5=55,8 мс2
aD=πd∙μa=101,9∙0,5=51,0 мс2
aτBA=n2b∙μa=47,1∙0,5=23,6 мс2
aτBO1=n3b∙μa=17,1∙0,5=8,6 мс2
aτDC=n4d∙μa=9,3∙0,5=4,7 мс2
aS2=πS2∙μa=64,8∙0,5=32,4 мс2
aS3=πS3∙μa=10,1∙0,5=5,1 мс2
aS4=πS4∙μa=106,7∙0,5=53,4 мс2

Угловые ускорения звеньев:
ε2=аВАτlAB=23,61,05=22,5 с-2
ε3=аВО1τlВО1=8,60,95=9,1 с-2
ε4=аDCτlDC=4,71,5=3,1 с-2
Все результаты вычислений заносим в таблицу 3.
таблица 3

положение механизма

1 2 3
anBА, м/с2
1,5 0,5 7,4
anBо1, м/с2
5,4 3,1 3,3
aВ, м/с2
10,1 29,1 38,6
aС, м/с2
55,8 65,8 26,9
аnDC, м/с2
4,2 1,7 2,3
aD , м/с2
51,0 61,5 23,6
aτBA, м/с2
23,6 39,2 0,3
aτBO1, м/с2
8,6 28,9 38,5
aτDC, м/с2
4,7 21,6 15,5
aS2, м/с2
32,4 32,4 32,4
aS3, м/с2
5,1 14,6 19,3
aS4,, м/с2
53,4 62,7 24,0
ε2, с-2
22,5 37,3 0,3
ε3, с-2
9,1 30,4 40,5
ε4, с-2
3,1 14,4 10,3

Определение инерционной нагрузки звеньев
Силовой расчет механизма проводится с учетом всех действующих внешних сил, за исключением сил трения, влиянием которых ввиду малости можно пренебречь. Наряду с


+7 (812) 389-23-13

Работаем: Пн-Пт, с 10 до 17

+7 (499) 649-65-17

Работаем: Пн-Пт, с 10 до 17