1
Структурный и
кинематический анализ главного механизма
Выходные данные согласно заданию к курсовому проекту.
1. Схема двухпоршневого V - образного насоса (рис. 1.1)
2. Угловая скорость кривошипа , с-1
16
3. Погонная единица массы , кг/м 19
4. Коэффициент () 6,2
5. Коэффициент (), Н/м 5000
6. Угол 100
7. Длина кривошипа , мм 140
8. Длина шатуна , мм 560
9. Неравномерность хода 1/5
Рис. 1.1. Кинематическая схема механизма
1.1
Структурный анализ механизма
Механизм двухпоршневого горизонтального насоса состоит из 6
звеньев:
1 – кривошип ОА;
2, 3 – шатуны АB и AE;
4, 5 – ползуны (поршни) B и E;
6 – стойка.
Звенья механизма образуют 7 кинематических пар, из которых 5
вращательных и 2 поступательные.
Согласно формуле Чебышева степень свободы определиться как
где - количество звеньев, ;
- количество кинематических пар класса, ;
- количество пар класса, .
Таким образом, механизм имеет одну степень свободы.
На рис. 1 изображена структурная схема механизма с разбиением
на группы Асура и начальный механизм.
Структурная схема наглядно показывает, что механизм состоит
из начального механизма 1 класса (стойка 6 и кривошип 1) и двух групп Асура (шатун
2 и ползун 4, шатун 3 и ползун 5).
Рис. 1.2
Структурная схема механизма
Структурная формула механизма:
Механизм относится к механизмам II класса по классификации И. И. Артоболевского.
1.2
Построение плана положений механизма
На листе формата А1 изображаем в масштабе план положений
механизма. План строим в такой последовательности. Выбираем масштаб построения:
Выбираем произвольную точку О и из нее описываем
окружность радиуса ОА. Начальное положение точки А (АО)
выбираем согласно исходной схемы на продолжении направляющей ОE, при пересечении ее с вычерченной
окружностью. От точки АО в направлении вращения кривошипа ОА
разбиваем окружность на 12 равных частей, через каждые 30 градусов, проставляя
при этом последовательно точки А1, А2 и т.
д. Соединив полученные точки с центром окружности О, получим 12
положений кривошипа ОА. Точка E принадлежит шатуну АE и ползуну E и движется поступательно по
направляющей ОE,
поэтому для построения плана положений звена АE из каждой точки А раствором
циркуля, равным длине шатуна АE в принятом масштабе, делаем засечки на направляющей,
получая точки E1, E2 и т. д. План положений для звена AB строим аналогично.
1.3
Построение планов скоростей
Паны скоростей строятся по векторным уравнениям, которые
составляются отдельно для каждой группы Асура в порядке присоединения их к
ведущему звену.
Для ведущего звена ОА определяем величину скорости
точки А:
Вектор перпендикулярен радиусу, т. е.
отрезку ОА, и направлен в сторону, определяемую направлением . Задаемся масштабом
плана скоростей
,
и вычисляем отрезок , изображающий в выбранном
масштабе вектор
Из произвольной точки Р, называемой полюсом плана скоростей,
откладываем в указанном направлении отрезок длиной 44,8 мм.
Составляем векторное уравнение, по которому определим
скорость точки B,
принадлежащей шатуну АB
и ползуну B.
Скорость точки А известна, скорость относительного
вращения точки B вокруг точки
А перпендикулярна радиусу вращения отрезку АB и определяется по формуле
.
Скорость точки B направлена вдоль направляющей АB. Таким образом, получаем векторное уравнение, в
котором два вектора известны по направлению, но неизвестны по величине, а
третий вектор известен по направлению и по величине. Решая это векторное
уравнение графическим способом, получим план скоростей для группы Асура,
состоящей из звеньев 2 и 4. В соответствии с векторным уравнением через конец
вектора (точку
а) проводи направление вектора , перпендикулярное BА, а через полюс - направление вектора , параллельное АB. На пересечении этих направлений
поставим точку B, а отрезки и в масштабе
будут представлять скорости и . Для определения их величины
достаточно измерить соответствующие отрезки и умножить их на масштабный
коэффициент :
Пользуясь построенным планом скоростей, можно определить
угловую скорость по формуле:
Для определения направления переносим вектор в точку B механизма и рассматриваем движение
этой точки относительно точки А по направлению скорости .
Аналогично строим план скоростей для группы Ассура (звенья 3
и 5) по уравнению:
и определяем угловую скорость шатуна AE:
Для определения направления переносим вектор в точку E и рассматриваем движение этой точки
относительно точки A.
Изложенным выше способом строим планы скоростей для остальных
11 положений.