Лист 1 «Структурное и кинематическое исследование

ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

И РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ПОРЯДОК

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

плоского шарнирно-рычажного механизма»

При выполнении первого листа графической части курсового проекта необходимо произвести структурный анализ (в пояснительной записке) и кинематический анализ механизма.

В приложении Б приведены схемы структурных групп плоских рычажных механизмов.

Кинематический анализ механизмов заключается в исследовании движения звеньев механизма независимо от сил, действующих на эти звенья.

В результате кинематического анализа должны быть решены следующие задачи:

– определение положений и траекторий движения отдельных точек звеньев;

– определение линейных скоростей и ускорений точек звеньев механизма;

– определение угловых скоростей и ускорений звеньев.

Кинематический анализ может выполняться графоаналитическим, графическим и аналитическим методами. Порядок проведения кинематического анализа совпадает с порядком образования механизма по Ассуру. Из графоаналитических методов наиболее широко применяется для плоских механизмов метод планов.

Порядок выполнения первого листа графической части заключается в следующем.

1. На листе формата А1 в соответствии с исходными данными задания и принятым масштабом длин звеньев построить схему механизма в 12 положениях, равноотстоящих по углу поворота кривошипа (начального звена). Построения необходимо начинать с изображения неподвижных элементов. Для этого нанести на чертеже центр вращения кривошипа и положения направляющих, по которым движутся ползуны (поршни). Определить крайние положения механизма (кривошип и шатун лежат на одной прямой), за нулевое положение механизма принять положение, которое совпадает с началом рабочего хода механизма (см. индикаторную диаграмму). Начиная от нулевого положения кривошипа разделить окружность (траекторию движения ведущей точки) на 12 равных частей и методом засечек построить соответствующие им 12 положений звеньев механизма (приложение П, У).

Схему механизма следует проверить на проворачиваемость начального звена – в любом положении при повороте начального звена на должны образовываться положения всех остальных звеньев.

Расчетное положение механизма (приведено в задании для силового расчета) вычертить основными линиями, пронумеровать на нем звенья, обозначить кинематические пары заглавными буквами. Вычертить тонкими линиями остальные положения звеньев механизма и траектории движения центров масс звеньев. Номера положений кинематических пар обозначить следующим образом: А ₀, А ₁, А ₂ … А ₁₁, В ₂ … В ₁₁, С ₀, С ₁, С ₂ … С ₁₁ и т. д.

2. В выбранном масштабе скоростей для всех 12 положений механизма построить планы скоростей, а для заданных в задании положений механизма в выбранном масштабе ускорений – планы ускорений.

Определение скоростей и ускорений указанных на схеме точек звеньев механизма произвести методом планов, для чего необходимо выполнить следующие расчеты и построения.

Кинематический анализ групп Ассура выполнить в порядке их присоединения при образовании механизма. Полюс плана скоростей обозначить р, а полюс плана ускорений – p. На концах векторов скоростей и ускорений проставить строчными буквами обозначения тех точек механизма, которым эти скорости и ускорения принадлежат. Длину векторов, изображающих скорость и ускорение ведущей точки, принять не менее 50 мм.

Планы скоростей и ускорений выполняются сплошными линиями толщиной в 2 раза тоньше толщины основной линии; на них должны быть показаны все точки, в том числе и центры масс звеньев. Допускается строить планы скоростей и ускорений не в одном, а в разных масштабных коэффициентах, надписывая их значения над планами.

Для определения скоростей и ускорений точек звеньев механизма методом планов удобно пользоваться примерами кинематического анализа кривошипно-ползунных механизмов с различным расположением звеньев (приложение В) и таблицей кинематики структурных групп (приложение З). Для одного из центров масс шатуна построить годограф скоростей. Для этого необходимо в произвольно выбранный полюс р параллельно перенести все векторы скоростей этого центра масс из планов скоростей. Концы векторов соединить плавной кривой.

3. Для расчетного положения механизма, вычерченного основными линиями, показать направления угловых скоростей и ускорений звеньев круговыми стрелками.

4. Для одного из выходных звеньев построить кинематические диаграммы перемещения, скорости и ускорения в зависимости от времени или угла поворота начального звена, применив метод графического дифференцирования.

Диаграмму скоростей построить по данным планов скоростей, а диаграмму ускорений – графическим дифференцированием диаграммы скоростей по методу хорд (приложение Л) или касательных.

Метод кинематических диаграмм (графический метод) применяют для исследования движения звена, совершающего поступательное или вращательное движение, или отдельных точек звеньев механизма. Если звено совершает поступательное движение, то для него строится кинематическая диаграмма перемещений, а графическим дифференцированием методом хорд или касательных получают диаграммы скоростей и ускорений. При дифференцировании диаграммы перемещений по времени получают диаграммы скоростей и ускорений, а при дифференцировании по углу поворота начального звена – аналоги скоростей и ускорений. Между скоростями , ускорениями а и их аналогами существует зависимость:

, (2)

(3)

где e₁ – угловое ускорение начального звена.

Кинематическая диаграмма скорости (ускорения), полученная методом графического дифференцирования, и диаграмма скорости (ускорения), построенная по планам скоростей (ускорений), являются изображениями в разных масштабах одной и той же зависимости скорости (ускорения) точки выходного звена от времени движения, поэтому при сравнении они должны соответствовать друг другу, пересекая ось абсцисс в одни и те же моменты времени. Если такое соответствие величин устанавливается, легко определяется относительная ошибка в построении планов и кинематических диаграмм.

При вращательном движении выходного звена механизма необходимо его угловую скорость и его угловое ускорение, определенные из планов, сравнить с угловой скоростью и угловым ускорением, определенными методом кинематических диаграмм.

Необходимые расчеты и порядок выполнения 1-го листа должны быть описаны в пояснительной записке в виде отдельных пунктов.

1. Произвести структурный анализ механизма, для чего следует:

– определить число степеней свободы механизма W по формуле Чебышева;

– определить число структурных групп (групп Ассура), входящих в состав механизма, их класс, вид, порядок;

– составить формулу строения механизма и установить его класс.

2. Для расчетного положения механизма привести подробные пояснения к построению планов положений, скоростей и ускорений. Привести векторные уравнения для построения планов скоростей и ускорений. Подсчитать численные значения скоростей и ускорений точек и звеньев механизма и записать результаты в таблицу.

3. Вычислить масштабные коэффициенты по координатным осям кинематических диаграмм, значения которых проставить на чертеже, пояснить построение кинематических диаграмм.

4. Определить величины погрешностей (расхождений) значений ускорений, полученных методом графического дифференцирования и графоаналитическим методом. Эти расхождения не должны превышать 5 %.

Вопросы для самоконтроля по темам

Дата добавления: 2014-11-18