79 (моя записка 79 главная 2003)

Посмотреть архив целиком



Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана






Факультет “Робототехники и комплексной автоматизации”


Кафедра “Теории механизмов и машин”





РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА



К курсовому проекту на тему:


«Проектирование и исследование механизмов мотороллера»









Студент__________________________(Вязовская Е.С.)

Группа Э4-51


Руководитель проекта______________(Костиков Ю.В.)






Москва 2007г.



Реферат.



Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту “Проектирование и исследование механизмов мотороллера” содержит 48 страницы машинописного текста, 12 таблиц.

В расчетно-пояснительной записке проведено проектирование основного механизма одноцилиндрового двухтактного двигателя внутреннего сгорания, исследовано его движение, проведен кинематический и силовой расчёт основного механизма ДВС, проектирование кулачкового механизма с роликовым толкателем, проектирование цилиндрической эвольвентной зубчатой передачи, проектирование планетарного редуктора с заданным передаточным отношением.

















Содержание.


Реферат………………………………………………………………………...…..2

Техническое задание, исходные данные…………………………………….…..5

1.Определение закона движения механизма

мотороллера…………………………………………………………….7

1.1 Определение размеров центрального

кривошипно-ползунного механизма……………………………………………7

1.2. Построение диаграмм движущих сил, действующих на поршень.…..…...7

1.3. Определение суммарного приведенного момента внешних сил, приложенных к звеньям механизма. ………………………...…..……………9

1.4. Определение суммарного приведенного момента инерции механизма.…..……………………………………………………………………9

1.5. Определение приведенного момента от сил действующих на поршень...11

1.6.Построение графика суммарной работы……………………………………12

1.7. Определение закона движения кривошипно-ползунного механизма……13

1.8. Определение времени движения механизма …………………………........17


2.Силовой расчет механизма………………………….………………..…19

2.1.Исходные данные …………………………………………………….……19

2.2. Определение скоростей точек механизма ……………………..………...19

2.3. Определение ускорений точек механизма …………………………….....20

2.4. Определение значений и направлений главных векторов и главных моментов сил инерции для заданного положения механизма…………….21

2.5. Силовой расчет ..……....…………………………………………………...22


3.Проектирование зубчатой передачи и планетарного механизма…………………………………………………………….24

3.1.Качественные показатели зубчатых передач ………………………...…24

3.2. Геометрический расчёт зубчатой передачи …………………………….24


3.3. Выбор коэффициентов смещения с учётом качественных

показателей……………………………………………………………………..27

3.4. Построение профиля зуба, изготовляемого реечным инструментом….28

3.5. Построение проектируемой зубчатой передачи………………………...30

3.6. Проектирование планетарного редуктора с цилиндрическими колёсами…………………………………………………………………………31

3.7. Графическаяпроверка……………………………………………………..36


4.Проектирование кулачкового механизма………………………...37

4.1. Построение кинематических диаграмм методом графического интегрирования.…………..…………..………..…………………………….....37

4.2. Определение основных размеров кулачкового механизма …………....39

4.3 Построение профиля кулачка...……………………………….………......40

4.4. Построение графика изменения угла давления …..…………………….41

Заключение…………………………………………………………………...42

Приложение1..………………………………………………………………….44

Приложение 2…………………………………………………………………..45

Список использованной литературы………..………………………………...48

















ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ



ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ

МОТОРОЛЛЕРА.


Механизмы движения мотороллера объединяют одноцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего сгорания и вспомогательные устройства: механизм привода вентилятора (рис.79).

Основным механизмом двигателя является кривошипно-ползунный (рис.79а), который состоит из кривошипа 1,шатуна 2 и поршня 3.Диаграмма изменения давления в цилиндре 4 двигателя (рис.79б) строится по данным табл. 79-2.Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за один оборот кривошипа.

Управление газораспределением д.в.с. осуществляется кулачковым механизмом, состоящим из кулачка 5 и толкателя 6 с роликом 7,воздействующим на выпускной клапан 8.Для прижима ролика к кулачку используется цилиндрическая пружина 9.Движение распределительного вала обеспечивается парой зубчатых колес 10 и 11,передаточное отношение которой

I10-11=1.Закон изменения ускорения толкателя в пределах рабочего угла поворота раб. кулачка показан на рис. 79в.

Для привода вентилятора 15 охлаждения д.в.с. использован планетарный редуктор 12-13-14 (рис.79г) с числом сателлитов k=3.

Запуск двигателя начинается с нижней мертвой точки 1=0, с начала участка сжатия при начальной угловой скорости вращения w1нач=0 и производится вручную моментом запуска Мз. Можно считать, что необходимый для запуска крутящий момент Мз не зависит от угла поворота кривошипа и равен максимальному значению приведенного момента силы давления сжатия.













ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ




Таблица 1


параметр

обозначение

размерность

значение

1

Средняя скорость поршня

Vср.

м/с

13

2

Число оборотов коленчатого вала на номинальном режиме

n1ном

1/c

70

3

Диаметр цилиндра

d

м

0,085

4

Отношение длины шатуна к длине кривошипа

LAB/LOA

-

3,65

5

Отношение расстояния от точки A до центра тяжести шатуна к общей длине

LAS2/LAB

-

0,32

6

Сила тяжести шатуна

G2

Н

4,2

7

Сила тяжести поршня

G3

Н

4,4

8

Момент инерции шатуна относительно центра тяжести

IS2

Кгм2

0,0032

9

Момент инерции коленчатого вала с маховиком

I 10

Кгм2

0,11

10

Угловая координата кривошипа для силового расчёта(от нижней мертвой точки такта сжатия)

1

град

200

11

Максимальное давление в цилиндре

Pmaxном

МПа

3

12

Число зубьев колёса 10

Z10

-

20

13

Межцентровое расстояние

А

м

0,081

14

Модуль зубчатых колес 11 и 10

m

мм

4

15

Передаточное отношение планетарного редуктора

i1в

-

6.5

16

Ход толкателя кулачкового механизма

h

м

0,01

17

Угол рабочего профиля кулачка

р

град

70

18

Максимально допустимый угол давления кулачка

aдоп

град

30











1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА

1.1. Определение размеров механизма.


Согласно формуле:

L1=Vср/4n1,

LAO=VCP /4n1=0,046м


По заданному соотношению:

λ1 =LAB /LOA =3.65 и λ2 =LAS2 /LAB =0,32


Определим длину шатуна:

LAB = λ1 LAO=0,168м


Положение центра масс шатуна:

LAS2= λ2 LAB=0,053м


Вычерчиваем схему механизма.

Возьмём масштаб: L=1000


С учетом масштаба:

LAB=168 LAS2=53м


Определим ход поршня равный двум диаметрам кривошипа:

Нс=2·LAO=2 · 0,046=0,092м



1.2. Построение диаграмм движущих сил, действующих на поршень.


Индикаторную диаграмму строим по заданной таблице значений давления в цилиндре двигателя.






Давления в цилиндре двигателя в долях

максимального давления в зависимости от положения поршня


Таблица 2


Путь поршня

(в долях хода H)

SB/H

0

0.025

0.05

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Давление газа

(в долях pmax)

p/pmax

Сжатие

0.29

0.3

0.2

0.16

0.1

0.06

0.04

0.03

0.02

0.008

0.007

0.006

0.005

Расширение

0.29

1.0

0.9

0.71

0.5

0.36

0.29

0.24

0.19

0.165

0.135

0.115

0.005



Построение графика силы F.


Рассмотрим построение графика силы F по ходу поршня SB.

Траекторию движения точки А кривошипа 1 разобьем на 12 равных частей и найдем соответствующие положения точки.

Pmax=3МПа

Выбирается масштаб: p =90 мм / 3 МПа = 30 мм/МПа

Для определения силы давления на поршень F необходимо умножить давление в цилиндре на площадь поршня. При построении графика силы, действующей на поршень, ординаты этого графика принимаем равными ординатам индикаторной диаграммы, т. к. сила пропорциональна давлению в цилиндре.

Максимальная сила, действующая на поршень:

Fmax = Pmax · Sп , где

Sп = d2/4 = (3,14·0,0852)/4 = 0,006 м2 – площадь поршня

Fmax = 3·106 · 0,006 = 18000Н=18 кН
Определяем масштаб силы:

F = p / Sп = 30·10-3 /0,006= 5мм/кН


Масштаб хода поршня S =1000 мм/м

1.3. Определение кинематических параметров механизма: функции положения подвижных точек механизма и передаточных функций.


Передаточные функции определяем из соотношений:



Результаты расчёта приведены в таблице 3


Таблица 3


Величина

Положения механизма

------

6

7

8

9

10

11

12

0

-0.03

-0.043

-0.05

-0.04

-0.02

0

0.01

0.04

0.044

0.05

0.041

0.035

0.01

0.27

0.24

0.149

0

-0.133

-0.234

-0.27






1.4 Определение суммарного приведенного момента внешних сил, приложенных к звеньям механизма.

Приведенный момент инерции - расчетный момент инерции динамической модели, кинетическая энергия которой равна сумме кинетических энергий всех звеньев механизма. То есть приведенный момент инерции можно определить из следующего равенства:



Звенья механизма разделены на две группы: в первую входят те звенья для которых приведенный момент является постоянной величиной. Это звенья которые совершают только вращательное движение, они обозначаются: .

, где -задан в исходных данных.


Ко второй группе относятся звенья, для которых приведенный момент инерции не является постоянной величиной.

Эти звенья совершают плоское, возвратно-вращательное и возвратно-поступательное движения. Они обозначаются .


Рассчитаем приведенный момент инерции поршня, приведенный момент инерции шатуна в поступательном и вращательном движении по формулам:





Числовые значения составляющих приведены в таблице 4. На чертеже представлены графики изменения суммарного приведенного момента инерции и составляющих II группы звеньев.



Таблица 4

Величина

Раз­мер­ность

Положение механизма

6

7,5

8,4

9,3

10,2

11,1

12,0

0

0.001

0.005

0.009

0.009

0.004

0

0.004

0.005

0.007

0.009

0.008

0.006

0.004

0.0024

0.002

0.0006

0

0.0006

0.002

0.0024

0.007

0.008

0.013

0.018

0.018

0.011

0.007

0.117

0.118

0.123

0.128

0.128

0.121

0.117

Масштабы графиков приведенных моментов инерции:



1.5. Определение приведенного момента от сил, действующих на поршень.


Для определения суммарного приведенного движущего момента от сил, действующих на поршень воспользуемся формулой:



Результаты расчёта приведены в таблице



Таблица 5


,˚

(№ поз.)

(6)

30°

(7)

60°

(8)

90°

(9)

120°

(10)

150°

(11)

180°

(12)

210°

(1)

240°

(2)

270°

(3)

300°

(4)

330°

(5)

0

0.03

0.043

0.05

0.04

0.02

0

0.02

0.04

0.05

0.043

0.03

5.28

13.6

6.32

3.53

2.29

1.29

0

-0.22

-0.27

-0.47

-1.19

-3.21