Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Декабря 2010 в 21:38, курсовая работа
Дано:
а) структурный анализ плоского рычажного механизма
б) синтез кинематической схемы плоского рычажного механизма
Кинематический анализ плоского рычажного механизма
а) построение планов положений
б) построение планов скоростей и планов ускорений
в) определение значений и направлений угловых скоростей и угловых ускорений всех звеньев
Переходим к построению положения звеньев механизма.
Для
этого на плоскости выбираем точку
. Относительно ее находим расположение
точки и линии, вдоль которой движется
ползун. Из точки радиусом проводим
окружность. Из точки
проводим дуги окружностей
радиусами и . Проводим
отрезок , из точки А-отрезок длиной
до пересечения с дугой
окружности радиусом
. Затем из получившейся
точки В строим отрезок ВС
= , проходящий через
- мы нашли точку С. Из нее проводим прямую
длиной до пересечения
с линией движения ползуна
и в результате этого
мы нашли точку D.
3.1
Построение 12-ти планов положений
Построим
двенадцать положений механизма
в масштабном коэффициенте
м/мм (лист 1). Чтобы найти крайние положения,
надо из точки О
провести отрезки длиной
(крайнее верхнее положение) до пересечения
с дугой окружности радиусом
и отрезок длинной (крайнее
нижнее положение). Верхнее положение
кривошипа вдоль этой прямой и будет начальным
положением. Каждое новое положение
механизма получим поворотом кривошипа
на 30 градусов в сторону вращения и повтором
действий, описанных в пункте 1.2.
3.2
Построение планов скоростей
относительно 12-ти планов положений
для седьмого положения механизма
Проанализируем полученную схему механизма: точка О является неподвижной точкой, следовательно, модуль скорости этой точки равен нулю .
Вектор скорости точки А представляет собой геометрическую сумму вектора скорости точки О и скорости относительного вращательного движения точки А вокруг О:
^
где – вектор скорости точки А;
– вектор скорости точки О, взятой за полюс;
– вектор скорости вращения точки А вокруг точки О.
Линия
действия вектора
является перпендикуляром
к оси кривошипа 1, а
направление действия
этого вектора совпадает
с направлением вращения
кривошипа 1.
Модуль
скорости точки А:
где – угловая скорость звена AO,;
– длинна звена АO, м;
– частота вращения
звена АO,
Зададим
масштабный коэффициент скоростей
где – значение скорости вращения точки А вокруг точки О;
– длина отрезка на плане скоростей, представляющая скорость на плане скоростей.
Примем
масштабный коэффициент:
Выбираем в качестве полюса плана скоростей произвольную точку p, проводим в выбранном масштабе вектор .
Для нахождения скорости точки В рассмотрим вращательное движение второго звена, взяв за полюс точку А. Тогда будем иметь:
^
где – вектор неизвестной скорости точки В.
– вектор известной по величине и направлению скорость точки А;
– вектор скороси точки В при её вращении вокруг точки А.
С другой стороны
точка В вращается вокруг .
Следовательно скорость точки В
можно представить следующей формулой:
^
где .
Решим
графически векторное равенство
и найдём величины
и . Для этого из конца
вектора на плане скоростей
проведём прямую, перпендикулярную
прямой АВ, а из полюса – прямую, перпендикулярную
Точка пересечения этих
прямых позволит найти
величины и направление
векторов и . Измерив
длины отрезков и и умножив их на масштабный
коэффициент скоростей, в котором строится
план скоростей, получим действительные
значения и .
Определим
скорость точки С, для этого воспользуемся
формулой:
где – длина отрезка на плане скоростей;
– длина отрезка на плане скоростей;
– заданная длина отрезка ;
– заданная длина второго звена .
Отложим
полученный отрезок на плане скоростей
вдоль прямой и направленный в противоположную
сторону вектору .
Скорость точки С, будет равна:
Определим
скорость точки D, для этого составим
векторное равенство:
где – вектор неизвестной скорости точки D, направленной вдоль прямой ½½
– вектор известной скорости точки C;
– вектор скорости точки D при
её вращении вокруг точки C, направленной
перпендикулярно DC ^.
Решим графически векторное равенство и найдём величины и .
Для
этого из полюса на плане скоростей
проведём прямую, параллельную прямой
, а из конца вектора .
– прямую, перпендикулярную
CD. Точка пересечения этих прямых позволит
найти величины и направление векторов
и . Измерив длины отрезков
pd и и умножив их на масштабный коэффициент
скоростей, в котором строится план скоростей,
получим действительное значения
и .
Определим
угловые скорости ,
и звеньев 2, 3 и
4. Величины этих скоростей
определяются из равенств:
(т.к. звено 5 – ползун совершает поступательное движение).
Направления
действия угловых скоростей определим
перенося в соответствующие точки
вектора относительных
Направление его действия и укажет направление вращения соответствующего звена.
Мы нашли значения и направления линейных , , , , , и угловых , , и скоростей для седьмого положения механизма.
Строим
планы скоростей для оставшихся
положений механизма. Вычисляем
действительные величины линейных и угловых
скоростей для всех положений механизма
и сводим их в таблицу.
Таблица 3 – Угловые и линейные скорости для двенадцати положений механизма
Номер положе-ния меха-низма | Скорости точек, |
Угловые скорости звеньев, | |||||||
0,12 | 1,006 | 0 | 1,006 | 0 | 0 | 0 | 10,702 | 0 | 0 |
1 | 1,006 | 0.412 | 0,743 | 0,546 | 0,552 | 0,018 | 7,904 | 4,204 | 0,290 |
2 | 1,006 | 0.942 | 0,097 | 1,250 | 1,212 | 0,104 | 1,032 | 9,012 | 1,677 |
3 | 1,006 | 1.448 | 0,888 | 1,178 | 0,989 | 0,354 | 9,447 | 14,77 | 5,713 |
4 | 1,006 | 1.262 | 1,483 | 1,675 | 0,843 | 1,029 | 15,777 | 12,87 | 16,597 |
5 | 1,006 | 0,316 | 1,190 | 0,419 | 0,046 | 0,384 | 12,660 | 3,224 | 6,191 |
6 | 1,006 | 0,509 | 0,640 | 0,675 | 0,130 | 0,573 | 6,809 | 5,194 | 9,246 |
7 | 1,006 | 0,926 | 0,184 | 1,229 | 0,646 | 0,733 | 1,957 | 9,449 | 11,83 |
8 | 1,006 | 1,026 | 0,192 | 1,361 | 1,058 | 0,508 | 2,043 | 10,46 | 8,197 |
9 | 1,006 | 0,910 | 0,528 | 1,208 | 1,106 | 0,231 | 5,617 | 9,286 | 3,719 |
10 | 1,006 | 0,661 | 0,817 | 0,877 | 0,861 | 0,045 | 8,691 | 6,745 | 0,728 |
11 | 1,006 | 0,348 | 1,001 | 0461 | 0,466 | 0,017 | 10,649 | 3,551 | 0,274 |
13 | 1,006 | 0 | 1,006 | 0 | 0 | 0 | 10,702 | 0 | 0 |
3.3
Построение планов ускорений
относительно 12-ти планов положений
для седьмого положения механизма
Для
построения плана ускорений составим
векторные уравнения. Определение
ускорений плоского рычажного механизма,
также рассмотрим на примере седьмого
положения. Вектор ускорения точки А
представляет собой геометрическую сумму
вектора ускорения точки О, вектора
нормального ускорения и вектора тангенсального
ускорения относительного вращательного
движения точки А вокруг точки О:
Так
как кривошип ОА совершает равномерное
вращательное движение ,
то точка А этого кривошипа будет иметь
только нормальное ускорение, равное по
величине:
Направлено ускорение к оси вращения О.
Масштабный
коэффициент ускорений:
где – действительное значение нормального ускорения точки А, при вращении вокруг точки О;
– длина отрезка на плане ускорений, представляющая ускорение на плане ускорений.
Примем
масштабный коэффициент:
Выбираем в качестве полюса плана ускорений произвольную точку p, из точки π в выбранном масштабном коэффициенте проведем вектор .
Рассмотрим
плоское движение второго звена.
где – вектор ускорения точки В;
– вектор ускорения точки А;
–вектор ускорения точки В при её вращении вокруг точки А.
Ускорение можно
представить в виде:
где – вектор
нормального ускорения точки В при
её вращении вокруг точки А и равное:
– вектор
тангенциального ускорения точки В
при её вращении вокруг точки А, направленное
перпендикулярно радиусу вращения АВ
и равное:
Полное
ускорение можно
записать так:
так
как то .
Рассчитаем
длину вектора
на плане ускорений:
В
то же время точка В вращается
вокруг . Тогда полное ускорение
можно записать так:
где – вектор ускорения точки равное нулю.
–
нормальное ускорение
точки В
при её вращении вокруг точки и равное:
– вектор тангенциального
ускорения точки В при её вращении
вокруг точки ,
направленное перпендикулярно
радиусу вращения ОВ
и равное:
Рассчитаем
длину вектора
на плане ускорений:
Решим графически векторное равенство и найдём величины , и .
Из
полюса на плане ускорений, в выбранном
масштабе, проведем вектор .
Из конца этого вектора
порведём вектор .
Затем из конца вектора
проведем прямую перпендикулярную
отрезку АВ. Из полюса проведем вектор
, а из его конца- отрезок,
перпендикулярный .
Точка пересечения этих
прямых позволит найти
величины и направление
векторов величины ,
и . Измерив длины отрезков
, и и умножив их на
масштабный коэффициент
ускорений, в котором
строится план ускорений,
получим действительные значения
, и
Определим
ускорение точки
С, воспользовавшись формулой:
где – длина отрезка на плане ускорений;
– длина отрезка на плане ускорений;
– заданная длина звена ;
– заданная длина звена .
Отложим
полученный отрезок на плане ускорений
на продолжении , направленный в противоположную
сторону последнего. Найдем заданное значение
ускорения точки С, то есть:
Вектор
ускорения точки D запишем следующей
формулой:
где – вектор ускорения точки D;
– вектор ускорения точки C;
– вектор нормального ускорение точки
D при её вращении вокруг точки C
и равное: