Главная Контакты В избранное
  • Курсовой проект по ТММ «Насос двойного действия»

    АвторАвтор: student  Опубликовано: 2-04-2014, 16:29  Комментариев: (0)

     

    СКАЧАТЬ:  Kursovoy_proekt_tmm_1.zip [1,11 Mb] (cкачиваний: 210)

    Содержание

     

    Введение..................................................................................................... 4

    1.Кинематика рычажного механизма....................................... 7

    1.1 Структурный анализ................................................................................. 7

    1.2 Построение планов положений................................................................ 7

    1.3 Кинематический анализ методом планов............................................... 10

    1.3.1 Построение плана скоростей............................................................. 10

    1.3.2 Построение плана ускорений............................................................ 13

    1.4 Метод замкнутых векторных контуров................................................. 16

    1.5 Расчёт координат центра масс................................................................ 16

    1.6 Графики движения поршня.................................................................... 20


    Введение

     

    Теория механизмов машин является основой проектирования работоспособных технических объектов. Основные задачи ТММ – анализ механизмов с заданными параметрами и проектирование механизмов, удовлетворяющих заданным требованиям. Результаты решения задач ТММ являются исходными данными для более детального проектирования объектов методами деталей машин, сопротивления материалов и специальных дисциплин.

    Задача курсового проекта состоит в определении параметров, кинематических и силовых характеристик механизмов машинного агрегата.

    «Насос двойного действия»

     

    Проектируемый машинный агрегат работает следующим образом:

    Рис. 1 Структурная схема насоса двойного действия

    Насос предназначен для перекачивания жидкости под воздействием прямого и обратного ходов поршня 3, который приводится в движение кривошипно-ползунным механизмом, состоящим из кривошипа 1, шатуна 2 и ползуна. Привод кривошипа1 включает в себя электродвигатель и редуктор.


    1. Кинематика рычажного механизма

    Структурная схема механизма приведена на рис.2, где механизм изображён в заданном положении. Геометрические размеры и другие заданные постоянные параметры приведены в табл.1.1.

     

     


     

     

     

     

     

    Рис.2. Структурная схема рычажного механизма

    Таблица 1.1

    Заданные параметры механизма

    H,

    м

    Dп,

    м

    m1,

    кг

    m2,

    кг

    m3,

    кг

    I10,

    кгм2

    n1,

    об./мин

    ,

     

    0,20

    0,10

    8

    20

    50

    0,10

    70

    60

     

     


    1.1 Структурный анализ

    Структурная схема механизма приведена на рис.2, где подвижные звенья обозначены арабскими цифрами (1 – кривошип, 2 – шатуны, 3 – ползун). Кинематические парыVкласса также обозначены арабскими цифрами, обведенными кружками.

    Поскольку механизм плоский, то его степень подвижности определяется по формуле П. Л. Чебышева:

    W = 3n – 2PV – PIV, (1.2.)

    где: n = 3 – число подвижных звеньев, PV = 4 – количество кинематических пар V класса, PIV = 0 – количество кинематических пар IV класса.

    Таким образом, степень подвижности рассматриваемого механизма:

    W = 3 · 3­ – 2 · 4 – 0 = 1.

    Механизму необходимо одно начальное звено для полной определённости его движения. В качестве начального принято звено 1, закон его движения – вращение с частотой n1 = const.

    Структурно в состав механизма входят:

     

     

     

     


    а) б)

     

    Рис.3. Структурные элементы механизма

     

    а) группа Ассура 2 – го класса, 2 – го вида (рис.3,а);

    б) механизм 1 – го класса (рис.3,б).

    Таким образом, формула строения механизма имеет вид:

    I(1)→II2(2,3).

    Поскольку наивысший класс груп Ассура, входящих в состав механизма – второй, то и механизм в целом относится ко второму классу.

     


    1.2 Построение планов положений

    Для построения планов положений механизма необходимо определить длины всех его звеньев.

    Ход ползуна (рисунок 4) определяется по формуле:

    ,

    где - длина звена , м.

    Рисунок 4 – Планы положений механизма

    Из условия задачи известно:

    отсюда:

    Для построения планов положений механизма выбираем масштабный коэффициент:

    ,

    В знаменателе величина выбирается произвольно. Согласно выбранному масштабному коэффициенту длина звена АВ будет равна:

     

    Положение кривошипа определяет угол φ1. Рассмотрим 12 положений кривошипа , в зависимости от этого угла 0≤φ≤3600, получим положение выходного звена 2 (рисунок 4).

     

    Положение звена 2 движущегося прямолинейно-поступательно, можно определить положением точки В этого звена. Построим зависимость перемещения точки В как функцию угла поворота φ, т.е. S=S(φ) или S=S(t)

    (рисунок 5).

    Масштабные коэффициенты по оси абсцисс выберем следующие:

    ,

    Масштабный коэффициент по оси ординат выберем:

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Рисунок 5 – Кинематическая диаграмма перемещений

     

    Из графика определяем крайние положение j1 = 1800 – шестое положений (рисунок 5)

    Используя метод секущих, разобьём угол на 12 равных частей и на каждой части заметим изменённые перемещения прямой под углом α1, α2, тогда на диаграмме V=V(t) скорость будет постоянной. Откладывая эти углы на продолжении влево по оси φ, будем получать усреднённые значения скоростей по оси ординат.

    Масштабный коэффициент диаграммы V=V(t) будет рассчитан по следующей формуле:

     

     

    где hvO – отрезок дифференцирования принимаем равным 30 мм.

    Аналогично, графическим дифференцированием зависимости V=V(t), определим диаграмму , масштабный коэффициент которой равен:

     

     

    Зная масштабные коэффициенты , определим значение скоростей и ускорений точки С для двух положений и занесём в таблицу 5. Сравним с результатами скоростей и ускорений, определенных из планов скоростей и ускорений.

     

     

    1.3 Кинематический анализ методом планов

     

    1.3.1 Построение плана скоростей

    Определение линейных скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма графо-аналитическим методом (построение плана скоростей).

    Определяем угловую скорость звена :

     

    ,

     

    где п1 – частота вращения кривошипа , об/мин:

     

     

    Скорость точки А определяем по формуле:

     

    ,

     

    Скорость точки направлена в сторону угловой скорости и перпендикулярна кривошипу . Выбираем масштабный коэффициент для построения плана скоростей:

    ,

     

     

    Планы скоростей строятся для двух положений, определяемых углом j1 = 1800 – шестое положение и j1 = 600 – второе положение (рисунок 5).

    Проводим отрезок pvв = 50 мм (выбирается произвольно, предпочтительнее взять 100 мм) перпендикулярно . Вектор изображает скорость точки А (рисунок 5).

     

     

     

     


    Рисунок 5 – Планы скоростей

     

    Для получения скорости точки B используем формулу для плоского движения шатуна AB:

    ,

     

    Данное векторное уравнение решается графически построением плана скоростей. Направление скорости , а скорости точки A - параллельно горизонтальной направляющей. Строим векторный треугольник pvbс (рисунок 5). Из pv проводим вертикальную прямую, а из тч. b прямую, перпендикулярную звену AВ, на пересечении двух прямых получаем точку B.

    Скорости центров тяжести звеньев определяем из теоремы подобия плана скоростей плану положений механизма.

     

     

    Из планов скоростей определяем:

    для 6-ого положения: для 2-ого положения:

     

    Угловая скорость шатуна AB определяется по формуле:

    ,

    для 6-ого положения: для 2-ого положения:

    1.3.2 Построение плана ускорений

    Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма графо-аналитическим методом (построение плана ускорений).

     

    Определяем ускорение точки В:

     

    ,

     

    где - нормальное ускорение, м/с2, направлено параллельно звену АO1 от точки A к O1:

     

    - касательное ускорение, м/с2, направлено в сторону углового ускорения и перпендикулярно звену АO1:

    Выбираем масштабный коэффициент для построения плана ускорения:

    Отрезок Рап1 выбирается произвольно, предпочтительнее взять 100мм.

    Отрезок

     

    Планы ускорений строятся для двух положений, определяемых углом j1 = 1800 – шестое положение и j1 = 600 – второе положений (рисунок 6).

    Из точки Ра проводим прямую Рап1 =60мм и параллельную звену АO1, из-за того, что отрезок п1в очень мал, точка п1 и в находятся в одном месте.

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Рисунок 6 – Планы ускорений

     

    Для определения ускорения точки B записываем векторное уравнение:

     

     

    Данное векторное уравнение решается графически построением плана ускорений.

    Нормальное ускорение звена ВA определяется по формуле:

     

     

    Для 6-го положения:

    Отрезок

    Для 2-го положения:

     

    Отрезок

    Вектор нормального ускорения направлен параллельно , вектор касательного ускорения направлен перпендикулярно , направление вектора ускорения точки B параллельно горизонтальной направляющей. Из точки a откладываем отрезок aп2 параллельно звену ВA, заданной длины. Из точки п2 строим перпендикуляр к звену ВA, а из полюса Ра прямую, на пересечении двух этих прямых получаем точку B.

    Точки s2 – центр тяжести звенья, делящий отрезок aB в той же пропорции, что и точка S2 делит отрезок AB

    Из планов ускорений определяем:

    для 6-ого положения: для 2-ого положения:

    Угловое ускорение звена ВA определяем по формуле:

     

    для 6-ого положения: для 2-ого положения:

    Направление углового ускорения определяется по вектору . Вектор п2B с плана ускорений мысленно переносим в точку B на плане положений механизма и заставляем вращать точку B вокругA.

     

    1.4 Метод замкнутых векторных контуров

     

     

     

     

     

     


    Рисунок 7 – Замкнутый векторный контур

    Рассмотрим замкнутый векторный контур OABCO. Соблюдая единообразие отсчёта углов, определяющих положение звеньев, составим векторное уравнение


    Спроектируем на координатные оси Х и Y


    Решение задачи о положениях

    Определим функции положения ползуна и шатуна . Решая второе уравнение получим , отсюда

    Подставим в первое получим

    Решение задачи о скоростях

    Определим аналог скорости ползуна и шатуна , для чего продифференцируем уравнение систему уравнений

    Из второго уравнения получаем аналог скорости шатуна

    тогда угловая скорость шатуна

    Из первого уравнения получаем аналог скорости ползуна

    тогда скорость ползуна вычисляется по формуле

    Решение задачи об ускорениях

    Определим аналоги ускорений шатуна и шатуна , для чего продифференцируем уравнения аналогов скорости по

     

     


    Из второго получим аналог ускорения шатуна , тогда угловое ускорение шатуна можно вычислить по формуле

    Из первого получим аналог ускорения ползуна , тогда ускорение ползуна можно вычислить по формуле

     

    1.5 Расчёт координат центра масс

    Воспользуемся формулами для замкнутых векторных контуров и рассчитаем координаты центров масс поршня и шатуна.

    Для расчёта механизма на ЭВМ подготовлена таблица исходных данных (табл.1.2.).

    Таблица 1.2

    Исходные данные для расчёта механизма на ЭВМ

    Обозначения в программе

    Обозначения в механизме

    Численные значения (ввод)

    f

    60

    l.OA

    0,1

    l.AB

    0,4

    l.АS2

    0,14

    l.АS3

    0,10

    l.Dп

    0,4

     

     

    На рисунке8 показана траектория движения точки А кривошипа , ползуна В, поршня Dп и точек центров масс S2 и S3.

     

    A S2

    B S3 Dп

    O1

     

     

     

     

     


    Рисунок 8 – Траектория движения центра масс звеньев

     

    На рисунке 9 показан изменение угла поворота шатуна в зависимости угла поворота кривошипа с шагом 30 градусов.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Рисунок 9 – Изменение угла поворота шатуна

    По результатам расчётов на ЭВМ получена распечатка (см. таблицу 1.3 и 1.4),

    Таблица 1.3

    Аналоги скоростей в 12 положений

    Положение

     

    Обозначение

    0

    0

    1

    30

    2

    60

    3

    90

    4

    120

    5

    150

    6

    180

    7

    210

    8

    240

    9

    270

    10

    300

    11

    330

    0,1

    0,086

    0,05

    0

    -0,05

    -0,086

    -0,1

    -0,086

    -0,05

    0

    0,05

    0,086

    0

    -0,05

    -0,086

    -0,1

    -0,086

    -0,05

    0

    0,05

    0,086

    0,1

    0,086

    -0,05

    0

    -0,06

    -0,098

    -0,1

    -0,0755

    -0,0391

    0

    0,0391

    0,0755

    0,1

    0,0977

    0,06

    0,065

    0,0563

    0,0325

    0

    -0,0325

    -0,563

    -0,065

    -0,563

    -0,0325

    0

    0,0325

    0,0563

    0

    -0,0538

    -0,09

    -0,1

    -0,0827

    -0,0461

    0

    0,04618

    0,08272

    0,1

    0,09

    -0,0538

    0,065

    0,0779

    0,0961

    0,1

    0,0889

    0,0728

    0,065

    0,0728

    0,0889

    0,1

    0,0961

    0,0779

    -0,25

    -0,2182

    -0,128

    0

    0,128

    0,2182

    0,25

    0,2182

    0,128

    0

    -0,128

    -0,2182

     

    Таблица 1.4

    Аналоги ускорений в 12 положений

    Положение

     

    Обозначение

    0

    0

    1

    30

    2

    60

    3

    90

    4

    120

    5

    150

    6

    180

    7

    210

    8

    240

    9

    270

    10

    300

    11

    330

    -0,125

    0,0995

    -0,0375

    0,0258

    0,0625

    0,0737

    -0,0375

    0,0737

    0,0625

    0,0258

    -0,0375

    0,0995

    0

    -0,0325

    -0,0563

    -0,065

    -0,0563

    -0,0325

    -0,0563

    0,0325

    0,0563

    0,065

    0,0563

    0,0325

    -0,1088

    -0,0911

    -0,0456

    0

    0,0544

    0,0821

    -0,0456

    0,0821

    0,0544

    0

    -0,0456

    -0,0911

    0

    0,12

    0,2181

    0,2582

    0,2181

    0,12

    0,2181

    -0,12

    -0,2181

    -0,2582

    -0,2181

    -0,12

     

    1.6 Графики движения поршня

    Из полученных расчетов на ЭВМ строем графики перемещений, аналогов скоростей и ускорений поршня (см. рисунки 10 - 12),

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Рисунок 10 – График перемещений поршня

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Рисунок 11 – Аналог скоростей поршня

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Рисунок 11 – Аналог ускорений поршня

     

    Графическая часть находиться в приложении, представлена на отдельном листе формата А3

     

     

     

     

    скачать dle 10.6фильмы бесплатно