29



Реферат


Курсовой проект содержит 4 листа формата А1 и расчетно-пояснительную записку.

Расчетно-пояснительная записка состоит из 28 страниц, 22 рисунков, 7 таблиц.

Расчетно-пояснительная записка содержит динамический расчет механизма плунжерного насоса. Расчет включает синтез основного механизма плунжерного насоса, определение закона движения звена приведения, определение дополнительной маховой массы, кинетостатический силовой расчет основного механизма, расчет и исследование цилиндрической эвольвентной зубчатой передачи и двухрядного планетарного механизма со смешанным зацеплением, проектирование кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем по допустимому углу давления.






































Содержание

1.Техническое задание………………………..………………………………....................................4

1.1. Краткое описание работы механизма…………………………………………………...……4

1.2. Исходные данные………………………………………………………………………………5

1.3. Содержание курсового проекта…………………………………………………………...…..5

2. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена………………………………………………………………………………...……6

2.1.Определение геометрических параметров рычажного механизма……………...………......6

2.2 Определение передаточных функций и передаточных отношений основного механизма……………………………………….……………………………………………………..7

2.3 Определение суммарного приведенного момента инерции механизма……..…..........….....8

2.4.Определение суммарного приведенного момента …..…………………………………..…...9

2.5.Построение графика суммарной работы…………………………………………...………..11

2.6 Кинетическая энергия звеньев механизма. ……………………………...………...………..11

2.7 Определение необходимого момента инерции маховых масс…………………………......12

2.8 Определение закона движения начального звена механизма ……………………………...13

2.9 Определение угловой скорости и углового ускорения звена приведения………………...14

3. Силовой расчет основного механизма……………..……………………………………….…...15

3.1. Исходные данные к расчету……………………………………………………………...…..15

3.2. Определение линейных ускорений центров масс и угловых ускорений звеньев ………..15

3.3. Определение главных векторов сил инерции и главных моментов сил инерции …...…..16

3.4. Анализ силового нагружения звеньев механизма ……………………………………...….17

3.5. Оценка погрешности расчета……………………..………………………………………….17

4. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора …………….………………..18

4.1 Выбор коэффициента смещения исходного производящего контура, обеспечивающего требуемые свойства передачи……………………………………………………………………18

4.2 Исследование станочного зацепления исходного производящего контура с меньшим зубчатым колесом и профилирование зуба (включая переходную кривую) методом огибания (обкатки)………………………………………………………...…………………………………20

4.3 Построение схемы зацепления зубчатых колес и обозначение основных элементов колес и передачи…………...……………………………………………...……………….……….……20

4.4 Проектирование кинематической схемы зубчатого планетарного механизма (выбор числа зубьев колес) по заданному передаточному отношению с учетом условий соседства сателлитов, соосности входного и выходного валов и возможности сборки механизма в многосателлитном исполнении. …...………………………………..……………………….…..21

5. Проектирование кулачкового механизма……………………………………………………….23

5.1 Исходные данные……………………….……………………………………………………..23

5.2. Построение графика передаточной функции скорости толкателя и графика перемещения толкателя по заданной форме графика его ускорения…………...……………………………….23

5.3 Выбор оптимальных размеров кулачкового механизма с учетом допустимых углов давления.………………………………………………………………………………………..….24

5.4 Построение графика углов давления в функции угла поворота кулачка………..……..….25

6. Заключение …………………………………………...…………………………………………..27

8. Список использованной литературы…………………………………………………………….28








  1. Техническое задание.


    1. Краткое описание работы механизмов плунжерного насоса.


Вертикальный одноцилиндровый плунжерный насос простого действия (рис.1) предназначен для перекачки жидкостей. Основной механизм насоса – кривошипно-ползунный 1, 2, 3.

Рабочий процесс в цилиндре совершается за один оборот кривошипа 1.

При движении плунжера вверх происходит всасывание жидкости в цилиндр при давлении Pmin , близком к атмосферному (Pmin≈0), при движении плунжера вниз – нагнетание жидкости в трубопровод 5 при давлении Pmax (см. индикаторную диаграмму насоса, рис. 1б).

Коленчатый вал 1 кривошипно-ползунного механизма приводится во вращение от электродвигателя 6 через зубчатую передачу 7,8 с неподвижными осями колес и планетарный редуктор 9, 10, 11, 12 (рис. 1в).

Для обеспечения требуемой неравномерности движения на кривошипном валу 1 закреплен маховик 13.

Смазка механизма осуществляется от масляного насоса кулачкового типа.

Схема кулачкового механизма 14-15 представлена на рис. 1г. Схематичное изображение закона изменения ускорения толкателя 15 дано на рис.1д.



Рис. 1







    1. Исходные данные.

Таблица 1

п\п

Наименование параметра

Обозначение

Единица

СИ

Числовое значение

1

Средняя скорость плунжера 3 насоса

Vcp

м/с

0.67

2

Число оборотов коленчатого вала 1

n1

об/мин

90

3

Отношение длины шатуна 2 к длине кривошипа 1

lAB/lOA

-

4.5

4

Отношение расстояние от точки А до центра тяжести шатуна к длине шатуна

lAS2/lAB

-

0.3

5

Максимальное давление жидкости в цилиндре насоса

Pmax

Па

4.7*104

6

Диаметр цилиндра 4

d

м

0.13

7

Вес шатуна 2

G2

кг

3

8

Вес плунжера 3

G3

кг

4.75

9

Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через его центр тяжести

J2S

кг*м2

0.07

10

Коэффициент неравномерности вращения вала 1

δ

-

1/15

11

Момент инерции коленчатого вала без маховика

J1

кг*м2

0.9

12

Угловая координата кривошипа φ1

φ1

град

330

13

Числа зубьев колес 7 и 8

z7; z8

-

14;18

14

Модуль зубчатых колес передачи

m

мм

2.5

15

Число оборотов электродвигателя 6

nэ/д

об/мин

930

16

Число блоков сателлитов

к

-

3

17

Число оборотов кулачка

nk

об/мин

120

18

Величина подъема толкателя кулачкового механизма

h

м

0.006

19

Рабочий угол профиля кулачка

δр

град

135

20

Допустимый угол давления в кулачковом механизме

αдоп

град

30

21

Внеосность толкателя кулачкового механизма

e

м

0.004

22

Соотношение между величинами ускорений толкателя

υ

-

2.3


1.3 Содержание курсового проекта.


1. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена:

а) расчет размеров звеньев механизма по заданным условиям;

б) анализ характера изменения внешних сил, действующих на звенья механизма;

в) выбор динамической модели машины и определение её параметров – суммарного приведенного момента сил и суммарного приведенного момента инерции;

г) определение закона движения начального звена механизма;

д) определение момента инерции маховика.

2. Силовой расчет рычажного механизма:

а) определение линейных ускорений центров масс и угловых ускорений звеньев;

б) определение главных векторов сил инерции и главных моментов сил инерции;

в) анализ силового нагружения входного, выходного и промежуточных звеньев механизма;

г) определение сил, действующих в кинематических парах механизма;

д) определение внешней силы и оценка погрешности расчета.

3. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора:

а) выбор коэффициента смещения исходного производящего контура, обеспечивающего требуемые свойства передачи;

б) расчет геометрических параметров зубчатых колес и передачи;

в) исследование станочного зацепления исходного производящего контура с меньшим зубчатым колесом и профилирование зуба (включая переходную кривую) методом огибания (обкатки);

г) построение схемы зацепления зубчатых колес и обозначение основных элементов колес и передачи;

д) проектирование кинематической схемы зубчатого планетарного механизма (выбор числа зубьев колес) по заданному передаточному отношению с учетом условий соседства сателлитов, соосности входного и выходного валов и возможности сборки механизма в многосателлитном исполнении.

4. Проектирование кулачкового механизма:

а) согласование движения основного и вспомогательных механизмов и определение фазовых углов кулачка;

б) построение графика передаточной функции скорости толкателя и графика перемещения толкателя по заданной форме графика его ускорения;

в) выбор оптимальных размеров кулачкового механизма с учетом допустимых углов давления;

г) построение профиля кулачка;

д) построение графика углов давления в функции угла поворота кулачка.



2. Проектирование основного рычажного механизма и определение закона движения его начального звена.


2.1 Определение размеров звеньев механизма.


Кривошипно-ползунный механизм применяется для преобразования вращательного движения кривошипа 1 в возвратно-поступательное движение ползуна 3, находящегося в поршне 4.

Таблица 2

п\п

Наименование параметра

Обозначение

Единица

СИ

Числовое значение

1

Средняя скорость плунжера 3 насоса

Vcp

м/с

0.67

2

Число оборотов коленчатого вала 1

n1

об/мин

90

3

Отношение длины шатуна 2 к длине кривошипа 1

lAB/lOA

-

4.5

4

Отношение расстояние от точки А до центра тяжести шатуна к длине шатуна

lAS2/lAB

-

0.3


Примем, что смещение направляющей ползуна равно 0. Следовательно, длина кривошипа

Длина шатуна

Расстояние от точки А шатуна до центра масс



Рис. 2


2.2 Определение передаточных функций и передаточных отношений основного механизма.


Кинематическими передаточными функциями механизма называют производные от функции положения по обобщенной координате. Первая производная называется первой передаточной функцией или аналогом скорости, вторая – второй передаточной функцией или аналогом ускорения.

Группа IB (0,1)




Группа IIBВП (2,3)



Рис. 3


2.3 Определение суммарного приведенного момента инерции механизма.

В основу метода приведения масс положено условие равенства кинетической энергии всех звеньев механизма и звена динамической модели.

Для определения приведенного момента инерции Jiпр каждого звена механизма необходимо составить равенство кинетических энергий рассматриваемого звена и звена динамической модели (рис. 4).

Рис. 4


Звено 1 – вращается.

Звено 2 совершает сложное движение.

Звено 3 движется поступательно.

Суммарный приведенный момент инерции рычажного механизма равен сумме приведенных моментов инерции всех его звеньев, и является периодической функцией обобщенной координаты φ с периодом 2π.


Рис. 5


2.4 Определение суммарного приведенного момента.


В механизме действуют силы: на звено 3 – сила сопротивления (давления) со стороныжидкости; на звено 1 – движущий момент Мд=const со стороны электродвигателя. Кроме того, заданы массы 2, 3 звеньев и моменты инерции кривошипа 1 и звена 2.

Начальное звено механизма (звено 1) – коленчатый вал двигателя. Закон его движения задается обобщенной координатой φ, обобщенной угловой скоростью ω1, обобщенным угловым ускорением ε1. В качестве звена приведения выберем звено 1 и построим динамическую модель с параметрами и на основании условий приведения: равенства кинетических энергий и мощностей.

Для определения приведенного момента , заменяющего все действующие в механизме силы, воспользуемся формулой

2.5 Построение графиков приведенных моментов сил сопротивления.


В п.2.4 реальный механизм был заменен одномассной динамической моделью. Приложенный к ее звену суммарный приведенный момент равен:

Выполним расчет по выведенной ранее формуле для приведения сил, в которую подставлены числовые значения сомножителей:

Для определения приведенного момента , заменяющего все действующие в механизме силы, воспользуемся формулой.


Моменты внешних действующих сил определяем по формулам:

Рис. 6


Приведенный момент движущих сил определяется из условия, что при установившемся движении за цикл; пропорциональна алгебраической сумме площадей под кривой .

Строим график . Приведенным моментом от сил тяжести звена 3 пренебрегаем, так как он мал по сравнению с .

График суммарного приведенного момента строим, складывая с учетом знака ординаты графиков и .

Рис. 7

2.5 Построение графика суммарной работы


Суммарная работа всех сил равна работе .


Рис. 8


2.6 Кинетическая энергия звеньев механизма.

Для решения уравнения необходимо иметь график кинетической энергии II группы звеньев. Определим кинетическую энергию