вариант 61 (Мое РПЗ)

Посмотреть архив целиком

37


Реферат.


В данной работе производится исследование работы механизмов моторного привода дорожного велосипеда (мопеда). Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и четырех графических листов.

В первой части работы определяется закон движения механизмов привода, при заданных условиях движения.

Во второй части работы определяются реакции, действующие в кинематических парах кривошипно-ползунного механизма двигателя.

В третьей части работы проектируется зубчатая передача, приводящая в движение механизм замыкания контактов цепи зажигания и производится подбор чисел зубьев планетарного редуктора.

В четвертой части работы проектируется кулачковый механизм замыкания контактов цепи зажигания.





















Содержание.


Реферат.............................................................................................................................2

Содержание......................................................................................................................3

1.Техническое задание……………………………….……………….…......................5

1.1. Краткое описание механизмов моторного привода дорожного велосипеда (мопеда).………………………………………...……..........................................5

1.2.Исходные данные…………………………………...……………………….6

2. Определение и исследование закона движения механизма привода дорожного велосипеда ………………………………………...…….…........................................10

2.1. Определение размеров механизма.............................................................10

2.2. Определение передаточных функций и отношений................................11

2.3. Определение приведенных сил и моментов.............................................12

2.4. Определение закона движения механизма...............................................14

2.4.1. Определение углового ускорения механизма.............................15

2.4.2. Определение времени первого оборота кривошипа при разгоне велосипеда................................................................................................15

3.Силовой расчет основного механизма....................................................................17

3.1. Аналитический расчет усилий в кинематических парах........................17

3.2. Силовой расчет основного механизма графоаналитическим способом..............................................................................................................17

3.2.1. Определение кинематических параметров механизма...............17

3.2.2. Определение усилий в кинематических парах............................18

3.3. Результаты силового расчета на ЭВМ.......................................................20

3.4. Сравнение результатов................................................................................20

4. Расчёт зубчатой передачи и планетарного редуктора............................................21

4.1. Расчёт цилиндрической зубчатой передачи..............................................21

4.1.1.Станочное зацепление.....................................................................23

4.1.2.Зубчатая передача............................................................................24

4.2 Расчет планетарного редуктора на ЭВМ ……………..…………………..24

5. Проектирование кулачкового механизма................................................................25

5.1 Построение кинематических диаграмм методом графического интегрирования…………………………………………………….…................26

5.2 Определение основных размеров кулачкового механизма……....26

5.3 Построение профиля кулачка…………………………….…………27

Заключение………………………………………………………………………29

Литература............................................................................................................30








































1. Техническое задание


1.1. Краткое описание механизмов моторного привода дорожного велосипеда (мопеда)


Механизм карбюраторного двухтактного двигателя привода (рис.1.1) состоит из кривошипа 1, шатуна 2 и поршня 3, который движется внутри цилиндра, имеющего наружные ребра для охлаждения. Сжатая смесь в цилиндре в верхней мертвой точке (ВМТ) поджигается электрической искрой от свечи 6. Под действием горячих газов, находящихся под большим давлением, поршень движется вниз; в конце хода поршня открываются выхлопное окно 5, а затем продувочное окно 4; сжатая в карете двигателя рабочая смесь вновь наполняет цилиндр и сжимается при ходе поршня вверх.

Вращение от кривошипа 1 передается маховику 7 с муфтой сцепления и далее планетарному редуктору, состоящему из центрального колеса 10 с наружным зубом, трех сателлитов 11, центрального колеса 12 с внутренним зубом и водила 6. На оси водила установлена ведущая звездочка 13 цепной передачи; ведомая звездочка 14 установлена на ступице заднего колеса 15 велосипеда. От кривошипа приводится через зубчатую передачу (колеса 8 и 9) кулачок 16 с коромысловым толкателем 18 и роликом 17 механизма замыкания контактов цепи зажигания (рис. 1.2).

Исходные данные для проектирования и исследования механизмов двигателя приведены в таблице 1.1. Изменение давления в цилиндре двигателя в зависимости от хода поршня (индикаторная диаграмма) при номинальном режиме показана на рисунке 1.3, построенном по данным из таблицы 1.2. Схема кулачкового механизма – рисунок 1.2, закон изменения движения толкателя – рисунок 1.4.









1.2 Исходные данные

Таблица 1.1.

Исходные данные

Наименование параметров

Обозначение

Размерность

Числовое значение

1.

Средняя скорость поршня при номинальной нагрузке

Vср

м/с

6

2.

Диаметр цилиндра

d

м

0,035

3.

Отношение длины шатуна к длине кривошипа

lAB/lOA


4

4.

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

lAS/lAB


0,24

5.

Вес шатуна

G2

Н

1,9

6.

Вес поршня

G3

Н

0,95

7.

Момент инерции коленчатого вала (без маховика)

J10

кг·м2

1,6·10-3

8.

Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через центр тяжести шатуна

J2S

кг·м2

4·10-4

9.

Максимальное давление в цилиндре при номинальной нагрузке

Pmax

Па

27,5·105

10.

Эффективная мощность двигателя при номинальной нагрузке

Ne

Вт

979

11.

Механический к.п.д. привода

η


0,72

12.

Приведенный к кривошипу момент инерции вращающихся деталей привода велосипеда

J10 пр

кг·м2

0,08

13.

Вес велосипедиста и велосипеда

Gв

Н

882,9

14.

Число оборотов кривошипа при номинальной нагрузке

n1ном

1/с

83,3

15.

Угловая координата кривошипа для силового расчета

φ1

град

60

16.

Максимальная скорость велосипеда при диаметре наружной поверхности его колеса 0,686 м (28 дюймов)

Vmax

м/с

11,1

17.

Минимальная скорость, от которой начинается разгон велосипедиста после включения муфты сцепления

Vнач

м/с

2,8

18.

Отношение момента сопротивления (на ведущем колесе велосипеда) в начале разгона к моменту сопротивления при номинальной нагрузке

Mс нач/Mс ном


1/4

19.

Передаточное отношение цепной передачи

ω1314


2,86

20.

Числа зубьев колес цилиндрической прямозубой передачи

z8/z9


15/15

21.

Модуль колес цилиндрической прямозубой передачи

m

мм

1

22.

Передаточное отношение планетарного редуктора

i10в10в


5,65

23.

Ход толкателя в кулачковом механизме прерывателя

h

м

0,006

24.

Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме

αдоп

град

35

25.

Соотношение между ускорениями толкателя

ν=а1/a2


2,3

26.

Длина коромысла толкателя

l18

м

0,005

27.

Угол рабочего профиля кулачка

δраб

град

110



Таблица 1.2.

Данные для построения индикаторной диаграммы

Координата поршня (в долях хода Н)


Н/Нmax



0



0,02



0,05



0,1



0,2



0,3



0,4



0,5



0,6



0,7



0,8



0,9



1,0

Давление газа (в долях Рmax)



Р/Рmax

Для движения поршня вниз

0,863

1

0,863

0,602

0,340

0,238

0,170

0,129

0,10

0,070

0,05

0,02

0

Для движения поршня вверх

0,863

0,5

0,318

0,204

0,114

0,075

0,045

0,025

0,014

0,005

0,001

0

0

































Рис.1.1 Механизм карбюраторного двухтактного двигателя привода велосипеда










Рис.1.2. Механизм замыкания контактов цепи зажигания


















Рис.1.3. Индикаторная диаграмма

Рис.1.4. Закон изменения движения толкателя






























2. Определение и исследование закона движения механизма моторного привода дорожного велосипеда.

Задачей начального этапа курсовой работы является определение закона движения и параметров разгона моторного привода дорожного велосипеда.

Закон движения модели должен соответствовать закону движения начального звена механизма. Под законом движения подразумевается изменение скорости движения от обобщенной координаты. Это условие может быть выполнено только при равенстве энергии модели и реального механизма. Энергетическая форма записи уравнения движения модели производится в форме:

ΔТ = А

Т – Тнач = ∫ Мпр

получаем уравнение движения одномассовой модели в энергетической форме:

Jпр ∙ω2 / 2 – Тнач = ∫ Мпр

Для определения закона движения необходимо найти суммарный приведенный момент от внешней нагрузки и суммарный приведенный момент инерции. Для приведения сил, моментов, масс и моментов инерции необходимо определить передаточные функции и передаточные отношения механизма. Передаточные функции и передаточные отношения не зависят от закона движения входного звена, а определяются схемой механизма и линейными размерами.

Vq = f(φ, li) ; U = f(φ, li)

Следовательно для определения закона движения велосипеда воспользуемся решением обратной задачи, то есть решение начинается с определения линейных размеров механизма.


2.1. Определение размеров механизма.

Для определения размеров основного рычажного механизма имеем исходные данные: средняя скорость поршня Vср, частота вращения коленчатого вала n, отношение длин шатуна и кривошипа λ.

Условие проворачиваемости кривошипа: lAB > lAO + E

Так как время одного оборота вала равно 1/n, то средняя скорость поршня определяется выражением Vср = 4∙lOA/(1/n), откуда

lOA = Vср/4∙n, lAB = lOA∙λ, lAS = 0,24∙ lAB.

Ход поршня Н=2∙LОА

Используя числовые значения из таблицы исходных данных 1.1. получаем:

lOA = 0,018 м, lAB = 0,072 м, lAS = 0,0173 м Н=0,036.


2.2. Определение передаточных функций и отношений.

Передаточные функции скоростей определяются с помощью программы AR2, выходные данные которой приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Угол поворота кривошипа, φ

Передаточная функция, Vq3

Передаточное отношение, Uq2

Передаточная функция, Vqs2

0

0

-0,250000

0,013765

15

-0.005786

-0,241989

0,014142

30

-0.010964

-0,218218

0,015218

45

-0.015014

-0,179605

0,016384

60

-0.017584

-0,128037

0,017472

75

-0.018546

-0,066678

0,018064

90

-0.018000

0

0,018064

105

-0.016227

0,066678

0,017472

120

-0.013593

0,128037

0,016543

135

-0.010442

0,179605

0,015560

150

-0.007036

0,218218

0,014510

165

-0.003531

0,241989

0,013955

180

0

0,250000

0,013765

195

0.003531

0,241989

0,013955

210

0.007036

0,218218

0,014510

225

0.010442

0,179605

0,015560

240

0.013593

0,128037

0,016543

255

0.016227

0,066678

0,017472

270

0.018000

0

0,018064

285

0.018546

-0,066678

0,018064

300

0.017584

-0,128037

0,017472

315

0.015014

-0,179605

0,016384

330

0.010964

-0,218218

0,015218

345

0.005786

-0,241989

0,014142

360

0

-0,250000

0,013765







2.3. Определение приведенных сил и моментов.

Для того чтобы решить задачу определения закона движения сложной системы, применяют метод приведения сил и масс, который позволяет заменить реальный механизм некоторой эквивалентной (расчетной) схемой – одномассовой динамической моделью механизма (рис.2.1.). Вращающееся звено динамической модели, называемое звеном приведения, движется так, что его координата φм совпадает в любой момент времени с координатой φ начального звена механизма. К звену модели приложен приведенный момент сил Мпр, а момент инерции Jм этого звена относительно оси вращения является суммарным приведенным моментом инерции механизма Jм=Jпр .





Рис 2.1. Одномассовая динамическая модель.


Суммарный приведенный момент заменяет все силы и моменты, приложенные к различным звеньям механизма.

Мпр = ∑Мiпр

МFпр = FVk/ω∙cos(F,Vk) , Vk/ω = Vq

МMпр = M∙ωi/ω , ωi/ω = Ui


Силы и моменты действующие на механизм:

G2сила тяжести, действующая на шатун;

G3сила тяжести, действующая на поршень;

Fmaxмаксимальная сила давления на поршень;

Pmax = FmaxSп; Fmax = Pmax/(πd2/4)

Мснач начальный момент сопротивления на коленчатом валу.

Определение приведенных сил и моментов:

а). Для поршневого двигателя внутреннего сгорания задана индикаторная диаграмма, характеризующая изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня. Имея индикаторную диаграмму, можно построить график движущей силы, действующей на поршень.

Fд = (yp/μp) ∙Sп = yF/μF ; (yF = yp)

μF = μp / Sп ; μF = 22,7 мм/кН


б). Находим приведенный момент от действующей силы:

Мдпр = FдVв1cos(Fд,Vв)

cos(Fд,Vв) = 1 , Vв1 = Vq3

Мдпр = FдVq3


Вычислив момент Мдпр для каждого положения механизма, строим график изменения приведенного момента Мдпр 1). Масштаб μM = 2,5 мм/Н*м. Результаты расчета приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2.

Положение

кривошипа


0


1


2


3


4


5


6


7


8


9


10


11


12


Fд,кН

2,28

1,8

0,64

0,3

0,14

0,03

0

0

0

-0,05

-0,2

-0,62

-2,28


Мдпр,кН∙м

0

19,74

11,25

5,4

1,9

0,21

0

0

0

-0,9

-3,52

-6,8

0



в). Находим приведенный момент сопротивления:

Приведенный момент сопротивления кривошипа за один оборот считается постоянным и равным начальному моменту сопротивления, который находится из отношения момента сопротивления на ведущем колесе велосипеда в начале разгона к моменту сопротивления при номинальной нагрузке Mс нач/Mс ном. В свою очередь максимальный момент сопротивления на ведущем колесе приводится через передаточные отношения к кривошипу.

Mс нач/Mс ном = 1/4

Mспр ном = Mс ном∙ i10в

Мощность на колесе:

Nk =Ne∙ŋ

Угловая скорость на колесе:

ωk =Vmax /Rk; ωk = 32,4 рад/с

Mс ном = Nk / ωk = 21,8 Н∙м

Mс нач = Mс ном / 4 = 5,44 Н∙м

Mспр ном =0,34 Н∙м

Строим график от момента сопротивления в масштабе μМ = 40 мм/Нм и суммируя графики момента сопротивления и момента от действующей силы, получаем график суммарного момента M.

Суммарная работа всех сил и моментов, действующих на звенья механизма, равна работе суммарного приведенного момента и находится из равенства А= ∫ Мпр . Строим график суммарной работы методом графического интегрирования.

Масштаб графика суммарной работы: μA = μMμφ / K; μA=5,6 мм/Дж


2.4. Определение закона движения механизма.

Закон движения механизма определяется с помощью выражения:

ω = √2(А+ Тнач)/ Jпр

Кинетическая энергия механизма в начальный момент равна:

Тнач = (Jпр)нач ω2нач / 2

Суммарный приведенный момент инерции складывается из приведенного момента инерции звеньев 1-ой и 2-ой группы. К 1-ой группе относятся звенья, моменты инерции которых постоянны и их значение не зависит от положения механизма. В данном случае приведенный момент инерции 1-ой группы складывается из момента инерции коленчатого вала и приведенного к кривошипу момента инерции вращающихся деталей привода велосипеда. Для приведенного момента инерции строился график по данным из таблицы 2.3.

Jпр = JIпр + JIIпр

JIпр = J10 + J10пр

Приведенный момент инерции первой группы звеньев является величиной постоянной и зависит от момента инерции коленчатого вала двигателя и момента инерции вращающихся деталей привода велосипеда.

Имея графики суммарной работы и суммарного приведенного момента инерции можно для каждого положения кривошипа определить угловую скорость и построить график зависимости ω(φ).

2.4.1. Определение углового ускорения механизма.

Движение велосипеда является неустановившимся (разгон), поэтому необходимо определить угловое ускорение кривошипа и построить график ε(φ). Угловое ускорение определяется по формуле:

ε = Мпр / Jпр2/2Jпр*d Jпр/

Jпр = JIпр + JIIпр

Так как JIпр>> JIIпр, а JIпр величина постоянная, то и суммарный момент инерции примем за постоянную величину и вычислим по приближенной формуле:

Jпр=const

dJпр/ dφ=0

ε = Мпр / Jпр

Следовательно, график углового ускорения будет отличаться от графика суммарного приведенного момента только масштабом.


2.4.2. Определение времени первого оборота кривошипа при разгоне велосипеда.

Время первого оборота кривошипа определяется по формуле:

t = ∫1/ω dφ

Масштаб графика времени:

μt = Kμφ / μ ω; μt=2400 мм/c

Для удобства график времени первого оборота кривошипа строится с помощью нахождения площади под графиком 1/ω(φ).


Случайные файлы

Файл
42025.rtf
41594.rtf
159966.rtf
80754.rtf
19828.rtf