 |
Кинетостатический анализ механизма
|
|
|
|
Исходные данные: схема механизма в соответствующем положении ℓ - размеры звеньев и координаты неподвижных точек. S1, S2, S3 – координаты центра масс.
ω1 = 80 [c-1] – угловая скорость ведущего звена;
m1 = 0,3 [кг] – масса первого звена;
m2 = 0,5 [кг] – масса второго звена;
m3 = 0,7 [кг] – масса третьего звена;
Fпс = 50 [кН] = 50000 [H] – сила полезного сопротивления;
Ás2=0,004 [кг·м2] – момент инерции относительно оси, проходящей через центр масс;
Fg = 0 [кН] – движущая сила;
Кинетостатический расчет решает следующие задачи:
- определение усилий в кинематических парах;
- определение истинного закона движения ведущего звена. Кинетостатический расчет выполняется на основе принципа Д. Аламбера: “Если ко всем силам, действующим на звенья механизма, добавить силы инерции, то данная система будет находиться в состоянии равновесия”.
1. Рассматриваем положение механизма согласно заданию. Для этого положения строим план скоростей и план ускорений. Определяем угловое ускорение ε2 по величине и направлению. Механизм разбиваем на структурную группу и входное звено.
2. Рассматриваем структурную группу 
, прикладывая все силы,
действующие на звенья.
Определяем силы тяжести по величине и направлению.
G1 = m1 · g = 0,3·10 = 3 H
G2 = m2 · g = 0,5·10 = 5 H
G3 = m3 · g = 0,7·10 = 7 H
Определяем силы инерции и момент от сил инерции по величине, а также направлению:
Fui = - mi · asi,
где: m i - масса звена,
asi – ускорение центра масс.
Fu1 = m1 · as1 = m1 · pS1 · µa = 0,3·25·3,58 = 24,3 H 
Fu2= m2 · as2 = m2 · pS2 · µa = 0,5 · 50·3,58 = 89,5 H
Fu3= m3 · as3 = m3 · pS3 · µa = 0,7 · 52·3,58 = 130,3 H
Mui = - Jsi · εi,
где ÁSi - момент инерции относительно оси, проходящей через центр тяжести;
εi - угловое ускорение второго звена.
Mи2=ÁS2 · ε2= ÁS2 · (a 
/ ℓAB) = ÁS2 · (nb · µa) / ℓAB = 0,004·920,45 = 3,68[кг·м] = = 36,8[H].
|
|
|
Направление действия момента сил инерции Mu2 определяем по направлению углового ускорения, действующей на звенья, на схеме механизма.
3. Определяем усилия (реакции) в кинематических парах
4. Для определения rt12 составим уравнение моментов сил относительно точки В.
= 110· 0,00112 = 0,1232[м].
· АВ· 
+ Fu2· hFu2 · - G2 · hG2 · + Mu2 = 0
= 
= 3,49Н
5. Для определения 
и r03, необходимо рассмотреть в равновесии структурную группу и составить векторные уравнения сил, действующих на звенья 2 и 3.
; Fи2· hFи2· 
-G2· hG2· 
+Mи2 - R12·AB· =0,
где 
, м
; 
;
Определяем масштабный коэффициент сил 
= 
= 250 [H/мм],
где 
вектор силы на плане.
6. Построим силовой многоугольник с учётом масштабного коэффициента, найдём неизвестные усилия:
= ав · 
= 196·250 = 49000 Н
= ав · 
= 196·250 = 49000 Н
= ас · 
= 21·250 = 5250 Н
- вектора сил на чертеже.
Таблица сил, действующих на структурную группу.
| Силы | R12 | Fu2 | G2 | Fu3 | Сз |
| Расчетные (Н) | 89,5 | 130,3 |
7. Определим усилие (реакцию) во внутренней кинематической паре:
; 
Сила R23 на плане сил характеризуется отрезком, который замеряем и с учётом масштабного коэффициента рассчитываем 
=250 H
8. Рассмотрим силовой расчёт ведущего звена. Ведущее звено является статически неопределимым, поэтому к нему прикладываем уравновешивающий момент. Реакция со стороны второго звена R21 определена и включена в число известных сил
R21 = - R12
Величина уравновешивающего момента определяем из уравнения моментов всех сил относительно т.О
= 49000·25·0,0005 – 3·11·0,0005 = 612,4 [Нм] = 61,24 кГС
Определяем усилие (реакцию) со стороны стойки на звено.
9. Рассматриваем в равновесии ведущее звено, со всеми силами действующими на него. n
F1=0 
,
, н
Мощность двигателя: 
= 
= 6124 Вт = 6,1 КВт,
где h - КПД механизма.
ПРОФИЛИРОВАНИЕ КУЛАЧКА
При конструировании машин приходится подбирать тип механизма или серию механизмов, включаемых в состав машины, исходя из тех процессов, которые должны быть, воспроизведены в машине во время работы. В тех случаях, когда перемещение, а, следовательно, скорость и ускорение ведомого звена должны измениться по заранее заданному закону, и особенно в тех случаях, когда ведомое звено должно, временно остановится при непрерывном движении ведущего звена, наиболее просто вопрос решается применением кулачковых механизмов.
|
|
|
В задании на курсовой проект задаётся:
1. Закон движения ведомого звена – параболический
2. Допускаемый угол давления - δ=30°, γmin= 60°.
3. Максимальный ход ведомого звена – h = 6.
4. Фазовые углы в градусах – 𝜑уд = 60°, 𝜑дс = 20°, 𝜑с = 80°.
Проектирование сводится к определению основных размеров кулачкового механизма и профилированию кулачка.
При рассмотрении законов движения вместо скорости и ускорения можно использовать пропорциональными им величинами первой и второй производной перемещения толкателя по углу поворота кулачка.
|
|
|
