Кинематический и силовой анализ рычажного механизма

Кинематический и силовой анализ рычажного механизма

Кинематический и силовой анализ рычажного механизма

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Курсовой проект
на тему
«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»
Иваново 2009

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему
«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»
Выполнил
Принял
Иваново 2009

СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ
Метод Зиновьева
3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Положение 1
Положение 2
Положение 3
Положение 4
Положение 5
Положение 6
Сводная таблица результатов кинематического анализа
4 СИЛОВОЙ АНАЛИЗ
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил
Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

Схема рычажного механизма
По структурной формуле Чебышева для плоского механизма подсчитаем степень подвижности механизма [1]
, (1)
где — число подвижных звеньев, =3;
— число вращательных или поступательных пар, =4;
— число высших кинематических пар, =0.
По формуле (1) получаем
.
Механизм имеет 1 степень свободы.

2. Формулы строения механизма.

.
Механизм является механизмом 2-го класса.

2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ
; (м); (м); (м); (м); (мин-1).
(мм);
(мм);
(мм);
(мм).
; ; ; ; ; ;
; ; ; ; ; ;
; ; ; ; ;
Метод Зиновьева

где (м), (м), (м), (м).

3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Положение 1
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/c2);
(м/c2);
(рад/c2);
(рад/c2);

Метод Зиновьева.

Положение 2
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/c2);
(м/c2);
(рад/c2);
(рад/c2);
Метод Зиновьева.

Положение 3
План скоростей.
(рад/с);

(м/с);
(м/(с·мм));
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.

(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.

Положение 4
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.

Положение 5
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.

Положение 6
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD _|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.

Сводная таблица результатов кинематического анализа

1
2
3
4
5
6

φ1
33,00
115,00
185,00
263,00
305,00
353,00

φ2
33,00
43,00
76,00
81,00
79,00
43,00

32,50
41,23
77,98
79,78
78,40
45,67

1,52
4,12
-2,61
1,51
0,76
-6,21

φ3
41,00
69,00
87,00
98,00
90,00
58,00

40,49
67,58
88,35
100,42
92,27
57,80

1,24
2,06
-1,55
-2,47
-2,52
0,34

ω2
11,02
-26,24
-24,15
-11,02
27,29
78,21

10,90
-25,78
-23,97
-12,04
28,30
77,50

1,11
1,77
0,73
-9,23
-3,68
0,91

ω3
0,00
-35,20
-32,85
0,00
39,89
82,13

-0,16
-35,84
-33,48
-0,34
40,32
81,48

0,00
-1,82
-1,91
0,00
-1,07
0,79

ε2
6191,09
629,60
-1364,14
-4407,22
-6978,10
3148,01

6184,07
633,70
-1305,57
-4289,54
-6587,47
3058,94

0,11
-0,65
4,29
2,67
5,60
2,83

ε3
9030,48
234,56
-2873,33
-5101,63
-6626,26
5512,11

8947,74
224,95
-2762,77
-5012,84
-6126,35
5165,00

0,92
4,10
3,85
1,74
7,54
6,30

4. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ

Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил 2-го положения механизма.
Выше ранее был произведен кинематический анализ этого положения, откуда мы найдем скорости и ускорения центров масс звеньев, а так же угловые скорости и угловые ускорения звеньев механизма.
Определим значение силы тяжести для каждого звена
(кг/м); (м); (м); (м); (м/с2);
(Н);
(Н);
(Н);
Определим значения сил инерции
(H);
(H);
(H);
Определим моменты сил инерции звеньев
(H·м);
(H·м);
(H·м);
;
(372,4·38·0,02-75762,19·37·0,02-7197,41)/1,9=—18467,32;
;
(333,2·0,8·0,02+1920,64·0,8·0,01-1920,64-100)/1,7=-1027,54;
;
(Н/мм);
(мм); (мм);
(мм); (мм);
(мм); (мм);
(Н);
(Н);
(Н);
;
(Н·м);
;
(Н/мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(H);

Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского
Повернем план скоростей для 2-го положения на девяносто градусов против часовой стрелки. Приложим к нему все внешние силы и силы инерции к одноименным точкам. Моменты заменим парами сил
(Н);
(Н);
Составим сумму моментов относительно полюса плана скоростей
;
Откуда
(-39,2·4+372,4·11+333,2·15-3788,11·9-75762,19·11+33893,61·3+
+3788,11·49+1188,61·62)/21=55287,05 (Н);
(Н·м).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Теория механизмов. Артоболевский И. И., М. Наука, 1967 г., 720 стр. с илл.
2. Краснов А.А. Кинематический анализ плоских механизмов с низшими кинематическими парами. – Иваново, 2004 – 150 с.