Кинематическое и силовое исследование кривошипно-ползунного механизма. Синтез кулачкового механизма

Введение 2
1 Структурный, кинематический и силовой расчёт механизма
1.1 Структурный анализ механизма……………………………………………..3
1.2 Кинематический анализ рычажного механизма…………………………….6
1.3 Силовой анализ рычажного механизма…………………………………….16
2 Геометрический синтез прямозубой передачи внешнего зацепления
2.1 Геометрический расчёт зацепления………………………………………...24
2.2 Вычерчивание зубчатой передачи…………………………………………..26
3 Расчет кулачкового механизма
3.1 Построение кинематических диаграмм и их масштаб……………………32
3.2 Определение наименьшего радиус-вектора теоретического профиля кулачка………………………………………………………………………………..33
3.3 Графическое построение теоретического и действительного профилей кулачка………………………………………………………………………………..34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 37

Введение
Курсовой проект по теории механизмов и машин является первым эта¬пом на пути к проектированию сложных механизмов и станков. При выпол¬нении курсового проекта закрепляются основы, полученные на занятиях. Студент учиться использовать полученные навыки к решению конкретных задач.
В ходе данного проекта необходимо провести структурный, кинематический и силовой анализ заданного рычажного механизма, а также построить действительный профиль кулачка на основании заданного графика ускорений и провести синтез прямозубой зубчатой передачи внешнего зацепления.

1.2 Кинематический анализ рычажного механизма
Задача кинематического анализа механизмов заключается в определении таких кинематических параметров, как положение звеньев механизма в различные моменты времени, траектории движения отдельных точек, скоростей и ускорений характерных точек механизма, а также угловых скоростей и ускорений звеньев механизма.
Исходные данные для кинематического анализа представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Исходные данные

м
об/мин
0,4
1,5
1,7
0,9
0,6
0,3
0,6
1,0
0,4
1,2
80
1.2.1 Метрический синтез механизма
План положений механизма – это графическое изображение взаимного расположения звеньев механизма за рассматриваемый промежуток времени, выполненное в определенном масштабном коэффициенте.
Построение плана положения начинают с изображения элементов стойки, т.е. шарнирно-неподвижных опор и направляющих. Далее последовательно изображают ведущие звенья в заданных положениях и структурные группы звеньев.
...

1.3 Силовой анализ рычажного механизма
1.3.1 Цель, задачи и методы силового расчёта
Целью силового расчета является определение реакций в кинематических парах и уравновешивающей силы или уравновешивающего момента, приложенных к кривошипу.
При силовом расчете связанной системы, какой является механизм, применяют принцип Даламбера совместно с принципом освобождаемости от связей.
Согласно принципу Даламбера, механизм может рассматриваться как находящееся в равновесии система, если по всем внешним силам, действующем на него, добавить силу инерции и момент сил инерции.
Уравнения равновесия, записанные с учетом сил инерции, называют уравнениями кинетостатики.
Согласно принципу освобождаемости можно отбросить отдельные связи и прикладывать к системе соответствующие этим связям реакции, что позволяет расчленять механизм на статически определимые группы звеньев, какими являются группы Асура.
Исходные данные для кинематического анализа представлены в таблице 1.9.
Таблица 1.
...

2.1 Геометрический расчёт зацепления
В основу методики расчета эвольвентных зубчатых передач внешнего зацепления положена система расчета диаметров окружностей вершин колес, при которой в зацеплении пары колес сохраняется стандартный зазор . Расчет велся при свободном выборе межосевого расстояния.
Диаметры делительных окружностей шестерни и колеса:
,
где модуль зубчатых колес;
число зубьев шестерни и колеса соответственно.
;
.
Передаточное число.
.
Шаг по делительной окружности:
.

Шаг по основной окружности:
.
Диаметры основных окружностей шестерни и колеса:
;
.
Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса:

;

.
Делительное межосевое расстояние:
.
Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса:
;
.
Толщина зуба по делительной окружности:
.
Толщина впадин по делительной окружности для шестерни и колеса:
.
Высота зубьев:
.
Углы профиля на окружности вершин для шестерни и колеса:
;
.
Угол между зубьями:
;
.
...

2.2 Вычерчивание зубчатой передачи
На листе курсового проекта зубчатая передача вычерчивается в мас­штабе 1:1, также показываются тонкими линиями вспомогательные построе­ния. На чертеже проекта геометрические размеры указываются величинами.
2.2.1 Построение основных геометрических элементов колеса и пере­дачи
А) На чертеже откладывается делительное межосевое расстояние и фиксируются оси и колёс.
Б) Из центров проводятся концентрические окружности каждого коле­са: делительная, основная, вершин и впадин.
2.2.2 Построение линии зацепления и ее характерных точек
A) Проводится линия зацепления являющаяся общей касательной к основным окружностям колес (точки и - точки касания). Отмечается полюс зацепления в точке пересечения линии зацепления и межосе­вой линии . При правильном построении делительные окружности должны касаться друг друга в полюсе зацепления , а линия зацепления должна образовывать с перпендикуляром к межосевой линии заданный угол .
...

3 Расчет кулачкового механизма
Трехзвенный механизм, состоящий из кулачка, ведомого звена (толка­теля или коромысла), стойки и содержащий высшую кинематическую пару, называется кулачковым механизмом.
Основное достоинства кулачковых механизмов — реализация любого заданного закона движения ведомого звена путем подбора очертаний кулачка и толкателя (или коромысла). Очертания элементов кинематической пары на кулачке принято называть профилем. В большинстве случаев кулачок явля­ется ведущим звеном. Если ведомое звено совершает поступательное движе­ние, то его называют толкателем, а если вращательное - коромыслом.
В процессе динамического синтеза кулачкового механизма различают два этапа:
а) Определение – минимальной величины наименьшего радиуса-вектора теоретического профиля кулачка при условии обеспечения текущего угла давления , не превышающего в любом положении механизма максимально допустимого значения для механизмов с острым роли­ковым толкателем.
...

3.1 Построение кинематических диаграмм и их масштаб
В неопределенном масштабе вычерчиваем заданную диаграмму и методом графического интегрирования последовательно строимдиаграммы и . Для построения графиков скорости и перемещения используем метод графического интегрирования. Для этого график ускорений точки разбиваем на промежутки (в нашем случае удобнее по 10°). В итоге у нас получилось 18 промежутков, каждый из этих проме­жутков делим пополам (все остальные системы осей делятся таким же спосо­бом). И восстанавливаем из середины каждого промежутка перпендикуляр до пересечения с графиком . Из получившихся точек проводим гори­зонтали до пересечения с осью . Получившуюся на оси точку соединяем с полюсом (заранее выбранным нами на расстоянии ). Получившую­ся прямую параллельно переносят на график ) в точки соответст­вующие начало и концу выбранного промежутка. И так - все остальные точки, затем их соединяем, получая график. Аналогично строиться и график .
...