ОГЛАВЛЕНИЕ 

1 ДИНАМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ  РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА                                                   ПО КОЭФФИЦИЕНТУ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ

1.1 Исходные данные для расчета

Структурная схема рычажного механизма вытяжного пресса (рис 1.) 

Таблица 1 – Исходные данные для расчета 

Рис. 1. Структурная схема рычажного механизма вытяжного пресса

1.2 Построение планов положений механизма

     Строятся  планы положений механизма для  двенадцати равноотстоящих положений начального звена. За начальное звено принимается кривошип ОА. Выбирается длина отрезка, изображающего кривошип на чертеже OA = 45 мм. Вычисляется масштабный коэффициент длин 

. 

Вычисляются длины отрезков, изображающих остальные  звенья на чертеже 

     В левой верхней части листа  строим 12 положений механизма из одного центра методом засечек. За первое (начальное) положение механизма принимаем такое положение, при котором звенья ОА и АВ лежат на одной прямой, образуя отрезок ОВ длиной

ОВ = АВ + ОА. 

1.3 Построение планов возможных скоростей и определение кинематических передаточных функций

     Строятся  планы возможных скоростей (план возможных скоростей – план скоростей, построенный без учета масштабного коэффициента) для каждого плана положений механизма. На планах возможных скоростей строятся векторы скоростей точек, обозначенных на заданной структурной схеме механизма буквами, а также проекции векторов скоростей центров масс звеньев на ось ординат.

     Векторные уравнения для построения планов возможных скоростей:

     Длина отрезка ра, изображающего скорость т. А принимается равной 60 мм. Отрезки, изображающие скорости точек центров масс звеньев, а также точки D звена 3 строятся в соответствии с теоремой подобия. Измеряются на планах возможных скоростей, построенных для разных положений механизма, и вносятся в таблицу 2 длины векторов, изображающих скорости остальных точек. (В 13-й столбец таблицы вносятся те же значения, что и в 1-й) 

 Таблица 2 - Значения длин отрезков на плане скоростей

в миллиметрах 

     Для каждого положения механизма  вычисляются кинематические передаточные функции по формулам:

1)  

2)  

3)

4)  

5) 

6) 

7)   

8)   
 

где       - угловая скорость кривошипа, ;

   , , ,… - длины векторов, измеренные на планах возможных скоростей, мм;

      , , , - длины звеньев, м.

Рассчитанные  по формулам значения кинематических передаточных функций вносятся в  таблицу 3.

Таблица 3

Значения  кинематических передаточных функций  механизма 

1.4 Определение суммарного приведенного момента сил сопротивления

          Механизм с одной степенью свободы (W = 1) заменяется динамической моделью (рис. 2). 

Рис. 2. Динамическая модель механизма 

     Динамическая  модель – условное звено, закон движения которого совпадает с законом движения реального звена механизма. То есть для каждого момента времени должно выполняться равенство

     Для выполнения этого равенства действие всех сил и моментов сил, приложенных к звеньям механизма, учитывается в модели суммарным приведенным моментом , массы звеньев (инертность) – суммарным приведенным моментом инерции . В качестве динамической модели принимается кривошип, которому приписаны параметры и .

     Строится  зависимость силы технологического сопротивления от угла поворота начального звена . Зависимость приведена в задании на курсовой проект в виде графической зависимости.

     Масштабные  коэффициенты построения зависимости :

,  

. 

     Масштабные  коэффициенты построения зависимости  : 

,  

. 
 

     Строится  зависимость суммарного приведенного момента от угла поворота кривошипа . Суммарный приведенный момент определяется  из условия равенства мощности суммарного приведенного момента сумме мощностей всех сил и моментов сил, приложенным к звеньям механизма:

      . 

     Откуда

. 

     Расчетная формула имеет вид: 

      . 

     Значение  в каждом положении кривошипа принимается из графика с учетом масштабного коэффициента и условия действия этой силы в период рабочего хода механизма, значения кинематических передаточных функций – из таблицы 3. Исходные данные и рассчитанные по формуле значения для двенадцати положений сводятся в таблицу 4. 

Таблица 4 - Приведение сил 

     Значение  приведенного момента сил тяжести  принимается положительным, если направление проекции вектора скорости центра масс на ось ординат совпадает с направлением силы тяжести, и отрицательным, если не совпадает.

     Масштабный  коэффициент построения зависимости по оси ординат:

. 

     Строится  диаграмма работ силы технологического сопротивления и сил тяжести  звеньев  графическим интегрированием зависимости .

     Масштабный  коэффициент построения по оси ординат: 

, 

где - полюсное расстояние, мм.

     На  том же графике строится зависимость  работы движущих сил от угла поворота кривошипа . Для этого из начала координат проводится прямая линия в конечную точку графика . /За цикл установившегося движения /

     Строится  диаграмма приращения кинетической энергии  по уравнению для установившегося движения .

     Масштабный  коэффициент построения  

. 

1.5 Определение приведенного момента инерции и момента инерции маховика

      Строится зависимость суммарного приведенного момента инерции от угла поворота кривошипа . Суммарный приведенный момент инерции определяется из условия равенства кинетической энергии динамической модели сумме кинетических энергий всех звеньев механизма:

. 
 

     Расчетная формула для определения суммарного приведенного момента инерции имеет вид: 

.

      Масштабный коэффициент построения графика 

       Исходные данные для расчета  и рассчитанные значения вносятся в таблицу 5. 
 

          Таблица 5 – Приведение масс

     Строится  диаграмма Виттенбауэра (диаграмма  «энергия-масса») графическим исключением параметра из графиков и .

     По  диаграмме Виттенбауэра определяется момент инерции маховика. К диаграмме проводятся касательные под углами и . Углы наклона касательных к оси абсцисс определяются из выражений 

, 

. 

     Откуда  , .

     Момент  инерции кривошипа с учетом момента  инерции установленного на нем маховика и момента инерции ротора двигателя  пропорционален отрезку ab, который отсекают касательные к диаграмме на оси ординат, и определяются по формуле

. 

     Момент  инерции маховика  

.

2 СИЛОВОЙ РАСЧЕТ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

     При силовом расчете рычажного механизма определяются реакции в кинематических парах механизма и уравновешивающий момент, приложенный к начальному звену, от действующих внешних сил и сил инерции. 

2.1 Построение плана механизма

     Строится план механизма в положении, заданном для силового расчета обобщенной координатой . Масштабный коэффициент построения плана механизма 

.

2.2 Определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев

       Строим план скоростей для заданного положения механизма 

     Скорость  т.А: 

. 

     Векторные уравнения для построения плана скоростей: 

, 

     Длина отрезка ра, изображающего скорость т. А принимается равной 80 мм.

     Масштабный  коэффициент построения плана скоростей 

. 

     Вычисляются значения относительных скоростей: 

     Определяем угловые скорости звеньев.     

,

,

. 
 

     Строится  план ускорений.

       Определяется ускорение т. А: . Принимается , следовательно 

 и  

          Векторные уравнения для построения плана ускорений: 

. 

          Длина отрезка , изображающего ускорение т.А принимается равной 190 мм.

          Масштабный коэффициент построения плана ускорений 

         Нормальные составляющие ускорений: 

     Длины векторов, изображающих нормальные составляющие ускорений: 

, 

,

. 

     Ускорения центров масс звеньев определяются по теореме подобия. Вычисляются действительные значения ускорений центров масс звеньев: 

,

,

. 

     Вычисляются угловые ускорения звеньев механизма: 

, 

, 

. 

2.3 Определение сил и моментов сил, приложенных к звеньям механизма

     Вычисляются и показываются на плане механизма  силы и моменты сил, приложенные  к звеньям механизма: (На плане  показывается только направление действия сил и моментов сил.)

     1) Силы тяжести звеньев и перемещаемого груза приложены в центрах масс и направлены вертикально вниз 

,  

,

, 

. 

     2) Силы инерции. Вектор силы инерции  приложен в центре масс звена  и направлен в сторону, противоположную  вектору ускорения центра масс. 

, т.к.  .  

. 

,

. 
 

     3) Моменты сил инерции. Момент сил инерции направлен в сторону противоположную угловому ускорению звена. 

  , т.к. .        

. 

. 

. 

, т.к.  . 

     4 ) Сила технологического сопротивления  определяется по графику  (раздел 1) в положении ( относительно основной системы координат, что соответствует относительно системы координат, связанной с начальным положением механизма – его крайним верхним положением), для которого выполняется силовой расчет. 

     Сила технологического сопротивления приложена в т.F (к исполнительному органу) и направлена в сторону, противоположную движению этой точки, т.е. противоположно вектору на плане скоростей. 

2.4 Построение планов сил. Определение реакции в кинематических парах механизма и  уравновешивающего момента

     Силовой расчет выполняется с учетом ускоренного  движения звеньев. К звеньям механизма  прикладываются силы инерции и моменты  сил инерции, поэтому, в соответствии с принципом Даламбера, звено или группу звеньев или механизм в целом можно рассматривать находящимся в равновесии в данный момент времени и использовать при расчете уравнения статики: и .

     Силовой расчет выполняется для отдельных  групп Ассура, являющихся статически определимыми структурными группами, начиная с последней присоединенной. 
 

     1) Расчет группы Ассура, включающей  звенья 4 и 5. 

     Вычерчиваются с учетом последняя присоединенная группа Ассура, включающая звенья 4 и 5. С плана механизма на звенья этой группы переносятся силы в соответствующие точки. Действие отброшенных связей заменяется реакциями: в т. F – реакцией стойки на 5-е звено , в т. D – реакцией 3-го звена на 4-е . Реакция во вращательной кинематической паре D раскладывается на составляющие: нормальную , направленную вдоль звена 4, и тангенсальную , направленную перпендикулярно звену 4.