Проектирование и исследование механизмов двигателя внутреннего сгорания (kursovik)

Посмотреть архив целиком

2




Министерство образования РФ



Вологодский государственный

технический университет





Факультет: ФПМ

Кафедра: ТПММ

Дисциплина: ТММ




Расчётно-пояснительная записка

к курсовому проекту


Тема проекта: проектирование и исследование

механизмов двигателя внутреннего сгорания




КП 1502.19.01.00.





Руководитель: доц. Рябинина Л.Н.

Разработал: студент гр. МАХ – 31

Кузнецов С.А.
















г. Вологда,

2000 г.

Содержание

Введение 3

1. Исходные данные 4

2. Проектирование рычажного механизма. 5

2.1 Структурный анализ механизма. 5

2.2 Синтез рычажного механизма 6

2.3 Определение скоростей точек и угловых скоростей звеньев методом планов. 6

2.4 Исследование механизма методом кинематических диаграмм 8

2.5 Определение приведённых моментов сил. 9

2.7 Силовой анализ рычажного механизма. 13

2.8 Кинетостатический расчёт механизма. 14

2.9 Проверка уравновешивающего момента методом рычага Жуковского. 16

3. Проектирование зубчатой передачи. 17

3.1 Синтез зубчатой передачи. 17

3.2 Построение геометрической картины эвольвентного зубчатого зацепления. 18

3.3 Синтез планетарного редуктора. 19

4 Синтез кулачкового механизма. 20

4.1 Задача синтеза кулачкового механизма. 21

4.2 Построение диаграммы аналогов ускорений. 21

4.3 Построение диаграммы аналогов скоростей и перемещения толкателя методом графического интегрирования. 21

4.4 Определение минимального радиуса кулачка. 21

4.5 Профилирование кулачка. 21

Список использованной литературы: 22




















Введение

Курсовое проектирование несёт собой задачу по развитию навыков анализа и основам конструирования механизмов.

Из множества решений конструктор выбирает наиболее целесообразное и выгодное.

Курсовое проектирование обеспечивает конструкторскую подготовку инженера, которая должна отличаться рациональностью и эффективностью.














































1. Исходные данные:

  1. Число оборотов кривошипа n1=2000 об/мин.

  2. Средняя скорость движения ползуна vср=9,0 м/с.

  3. Отношение длины шатуна к длине кривошипа =3,6

  4. Диаметр поршня D=120 мм.

  5. Масса шатунов mш=2,8 кг.

  6. Масса поршня mп=3,0 кг.

  7. Максимальное давление в цилиндрах двигателя pmax=5106 Н/м2.

  8. Коэффициент неравномерности вращения =1/30.

  9. Координата для силового анализа 1=330.

  10. Ход толкателя h=12 мм.

  11. Рабочий угол профиля p=120.

  12. Закон изменения ускорения толкателя – VIII.

  13. Отношение максимального ускорения толкателя к минимальному =1.

  14. Число зубьев колёс рядовой ступени z1=14; z2=24.

  15. Передаточное отношение планетарного редуктора i6=3,8.

  16. Модуль зубчатых колёс m=8 мм.

Примечание:

  1. lAB=lCD=l.

  2. lAS2=lAS4=0,35l.

  3. Момент инерции шатунов определяется по формуле: .

































2. Проектирование рычажного механизма.

2.1 Структурный анализ механизма.



















Данный механизм состоит из пяти подвижных звеньев:

1 – кривошип;

2,4 – шатуны;

3,5 – ползуны.

В механизме семь кинематических пар:

I: стойка 6 – кривошип 1 – вращательное движение

II: кривошип 1 – шатун 2 – вращательное движение

III: шатун 2 – ползун 3 – вращательное движение

IV: ползун 3 – стойка 6 – вращательное движение

V: кривошип 1 – шатун 4 – вращательное движение

VI: шатун 4 – ползун 5 – вращательное движение

VII: ползун 5 – стойка 6 – вращательное движение

Все кинематические пары пятого класса (p5).

По формуле Чебышева определим степень подвижности механизма (W):

,

где n – число подвижных звеньев;

p5 – число кинематических пар пятого класса;

p4 – число кинематических пар четвёртого класса;

,

что говорит о том, что в данном механизме одно ведущее звено. Согласно классификации Артоболевского данный механизм:

  1. Состоит из двух групп Ассура.


Условное обозначение

n

p5

p4

Характеристики

класс

порядок

вид




2

3

0

2

2

2




2

3

0

2

2

2



  1. Является механизмом 1-го класса.




  • механизм 1-го класса





Формула строения механизма


2 (2,3)


1 (1)


2 (4,5)


2.2 Синтез рычажного механизма

В задачу синтеза входит определение геометрических размеров звеньев.

Дано: число оборотов кривошипа n1=2000 об/мин, тогда период вращения коленвала с. Средняя скорость движения ползуна vср=9,0 м/с если , то м=13,5 см. Длина кривошипа м= =6,75 см. Если отношение длины шатуна к длине кривошипа , то м=24,3 см=.

Найдём положения центров масс на шатунах по заданному соотношению:

lAS2=lAS4=0,35l,

где l – длина шатуна. Тогда lAS2=lAS4=0,350,2430,085 м.


2.3 Определение скоростей точек и угловых скоростей звеньев методом планов.

Скорость точек можно определить методом планов скоростей. Кинематическое исследование этим методом производится в следующей последовательности:

  1. Вычерчиваем механизм в положениях, для которых нужно построить планы скоростей.

  2. Строим планы скоростей для всего механизма.

Механизм вычерчивается в определённом масштабе, который выражается масштабным коэффициентом:

,

где lО1А – действительное значение длины звена; ОА – отрезок, изображающий длину на чертеже.

Для построения положений звеньев механизма и траекторий, по которым перемещаются точки, применяется метод геометрических мест (засечек). Планы механизмов строятся для последовательно располагающихся равноотстоящих положений ведущего звена. Кинематическое исследование проводится для одного цикла движения. Соединяя последовательно положения одной и той же точки звена, получим траекторию движения точки.

Результат графического решения уравнения, связывающего две скорости двух точек звена, называется планом скоростей звена. Векторы относительных скоростей не проходят через полюс плана скоростей, если звено не совершает вращательного движения вокруг точки, принадлежащей этому звену. Векторы абсолютных скоростей начинаются в полюсе плана скоростей.

Рассмотрим построение плана скоростей для одного положения механизма. Определим скорость точки А ведущего звена.

,

где , а n – число оборотов кривошипа, откуда с-1, м/с О1А.

Зададимся масштабным коэффициентом: .

Составим векторные уравнения для присоединённых групп Ассура с целью определения скоростей точек В и С.

, vВА АВ; vВВ6 II х-х; vВ6=0.

, v АD; vDD6 II х-х; vD6=0.

Выбрав полюс pv и, задавшись масштабным коэффициентом, строим планы скоростей для всех положений механизма. По правилу подобия: фигура, образованная на плане скоростей векторами относительных скоростей, подобна соответствующей фигуре на кинематической схеме механизма и повернута относительно её на 90 по направлению угловой скорости. Отсюда следует, что точки S2 и S4 на плане скоростей определятся из пропорций:

мм

мм.

Скорости точек S2 и S4 определяются векторами, соединяющими эти точки с полюсом.

Угловые скорости звеньев находим:

.

Числовые значения скоростей для положения I определяются следующим образом:

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с

м/с, тогда

с-1, м/с.

Результаты измерений и вычислений занесём в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п

vа, м/с

vс, м/с

vb, м/с

vd, м/с

vаb, м/с

vcd, м/с

vS2, м/с

vS4, м/с

2, с-1

4, с-1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

14,137

14,137

0,00

0,00

14,10

14,10

9,30

9,30

58,02

58,02

1

8,70

5,40

12,30

12,30

11,10

10,20

50,62

50,62

2

14,10

10,50

7,20

7,20

13,80

12,60

29,63

29,63

продолжение таблицы 1

1

2

3

4

5

6


8

9

10

11

3

14,137

14,137

14,10

14,10

0,00

0,00

14,10

14,10

0,00

0,00

4

10,50

13,95

7,50

7,50

12,60

13,50

30,86

30,86

5

5,10

8,40

12,60

12,60

10,20

11,10

51,85

51,85

6

0,00

0,00

14,10

14,10

9,30

9,30

58,02

58,02

7

5,10

8,70

12,30

12,30

10,50

11,10

50,62

50,62

8

10,20

14,10

7,20

7,20

12,60

13,80

29,63

29,63

9

14,10

14,10

0,00

0,00

14,10

14,10

0,00

0,00

10

13,95

10,50

7,20

7,20

13,50

12,60

29,63

29,63

11

8,70

5,40

12,60

12,60

11,10

10,20

51,85

51,85

12

0,00

0,00

14,10

14,10

9,30

9,30

58,02

58,02

13

8,70

5,40

12,30

12,30

11,10

10,20

50,62

50,62

14

14,10

10,50

7,20

7,20

13,80

12,60

29,63

29,63

15

14,10

14,10

0,00

0,00

14,10

14,10

0,00

0,00

16

10,50

13,95

7,50

7,50

12,60

13,50

30,86

30,86

17

5,10

8,40

12,60

12,60

10,20

11,10

51,85

51,85

18

0,00

0,00

14,10

14,10

9,30

9,30

58,02

58,02

19

5,10

8,70

12,30

12,30

10,50

11,10

50,62

50,62

20

10,20

14,10

7,20

7,20

12,60

13,80

29,63

29,63

21

14,10

14,10

0,00

0,00

14,10

14,10

0,00

0,00

22

13,95

10,50

7,20

7,20

13,50

12,60

29,63

29,63

23

8,70

5,40

12,60

12,60

11,10

10,20

51,85

51,85

24

0,00

0,00

14,10

14,10

9,30

9,30

58,02

58,02


2.4 Исследование механизма методом кинематических диаграмм

Исследование механизмов методом диаграмм производится с целями:

  1. Получения наглядного представления о законе движения интересующей нас точки или звена механизма.

  2. Определения скоростей и ускорений точек или звеньев на основе известного закона перемещений точек или звеньев.


В курсовом проекте выполним кинематическое исследование методом диаграмм для точек D и С.

Для построения диаграммы перемещений отложим для каждого положения соответствующее перемещения ползунов D и С в масштабе S.


Кинематические диаграммы скоростей и ускорений строим методом хорд.

,