Проектирование и исследование механизма сенного пресса

Приднестровский государственный университет

им. Т.Г. Шевченко

Аграрно-технологический  факультет

кафедра «МПСХП»

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

По предмету: «Теория механизмов и машин»

 

На  тему: «Проектирование и исследование механизма сенного пресса»

 

 

работу выполнил

студент гр. 32                                                                              Попов Р.В.                                                                    

 

 

работу проверил

ст. преподаватель                                                                        Попескул А.Н.

 

 

Тирасполь 2013г.

1. Синтез и кинематическое исследование рычажного механизма

1.1 Структурный анализ и определение класса механизма.

Плоский кривошипно-шатунный механизм состоит из 5-ти подвижных звеньев и одного неподвижного звена (стойки). Механизм имеет вращательные и поступательные кинематические пары  5-го класса, где p₅ = 7.Степень подвижности механизма определяем по формуле Чебышева:

                                                                                                    (1.1)

где  3 – количество свободных  движений отдельно взятого звена  на плоскости;

n – число подвижных звеньев;

2 – число условий связи (ограничений), накладываемых парами пятого  класса;

р₅ – число пар пятого класса;

р₄ – число пар четвертого класса.

                                   

Разбиваем механизм на группы Ассура. Начиная с выходных звеньев, последовательно отделяем группы Ассура второго класса.

 

          II(4-5 )                                               II(2-3)                                            I(0-1)

 

Структурная формула  механизма имеет вид:

                              I(0-1)

(2-3) (4-5)                                               (1.2)

           Это означает, что  к входному звену, состоящему из стойки и ведущего звена 1, присоединяется структурная группа второго класса, первого вида, состоящая из звеньев 2-3, а затем к ней присоединяется структурная группа второго класса, второго вида, состоящая из звеньев 4-5.

 По классификации  Ассура механизм принадлежит  к механизмам второго класса.

 

1.2 Построение кинематической схемы механизма.

Определяем  масштаб длин, задавшись длиной отрезка (ОА=50 мм).

 µ_L = = =0,0064 м/мм                                                                                               (1.3)

где - масштаб длин, м/мм;

- длина звена OA, м;

(ОА) – длина звена ОА на схеме механизма, мм;

Тогда длины остальных отрезков на чертеже будут равны:

АВ = = = 148,43 мм;

BС = = = 125 мм;

АD = = =46,87 мм;

DЕ = = =143,75 мм;

L₁ = = = 142,18 мм;

L₂ = = = 46,87 мм;

 

3. Построение плана скоростей для исследуемого положения механизма.

План скоростей строим для исследуемого положения механизма согласно заданию.

Угловая скорость звена 1 будет равна

ω₁= , c^-1                                                                                                                        (1.4)

 ω₁= = 27,21 c^-1

где - частота вращения кривошипа, об/мин.

1.3.1. Определяем скорость т. А.

  V_А = ω₁∙L_OA = 27,21∙0,32 = 8,7 м/с                                                                                   (1.5)

В стороне от плана положений  выбираем полюс плана скоростей (ρ).

Полюс (ρ) – это нулевая точка, откуда будем откладывать векторы  точек  на плане скоростей.

Определяем масштаб  плана скоростей :

 µ_v = ,(м/с)/мм                                                                                                                  (1.6)                                

Задаемся ρa = 100 мм.                               

  µ_v = = 0, 087 (м/с)/мм

1.3.2 Определяем скорость  т. В.

                                                                                                                                (1.7)

,

Так же точка (В) вращается со звеном ВС относительно точки (С), поэтому вектор действительной скорости 

= 55 ·0,087 = 4,785 м/с                                                                                              (1.8)

= 113 ·0,087 = 9,83 м/с                                                                                           (1.9)

1.3.3 Определяем скорость т. D.

Точка (D) принадлежит тому же звену 2, что и точка (B) и одинаково вращается с ней относительно точки (A). Определим относительную скорость V_DA точки (D)

,                                                                                                                             (1.10)

 откуда  V_DА  = = = 3,1 м/с

аd = = = 35,63 мм

От точки (а) откладываем вектор (аd) на продолжении отрезка (аb).

V_D = pd× µ_v = 132×0,087 = 11,48 м/с.

1.3.4 Определяем скорость т. Е.

                                                                                                                    (1.11)

, ¤ ¤ х-х

V_E = pe × µ_v = 140 × 0,087 = 12,87 м/с

V_ЕD = de × µ_v = 42 × 0,087 = 3,65 м/с

1.3.5 Определим скорости центров масс звеньев.

Зададимся условием, что  центры масс звеньев S₁, S₂, S₄ располагаются ровно посередине соответствующих звеньев 1, 2, 3, 4.

Скорость центра масс S₁ звена 1будет определяться:

V_S1= ω₁∙ = 27,21· = 4,35 м/с

Вектору скорости V_S1 на плане скоростей будет соответствовать отрезок (ρs₁), который будет направлен перпендикулярно ОА из полюса (ρ)  в точку (s₁):

 ρs₁ = = = 50,04 мм.

ρs₂ =  82 мм

 V_S2 = ρs₂∙µ_V = 82 ·0,087= 7,13 м/с                      

Аналогично построим  и найдем скорость центра масс S₃ звена 3,

 ρs₃ =  27,5 мм

V_S3 = ρs₃∙µ_V = 27,5 ·0,087= 2,39 м/с

S₄ звена 4.

ρs₄ = 134 мм

V_S4 = ρs₄∙µ_V = 134 ∙0,087 = 11,65 м/с

1.3.6 Определим угловые скорости звеньев.

а) Определяем угловую  скорость шатуна 2 (АВ)

  ω₂= = = 10,34 с^-1  (против часовой стрелки )                                                        (1.11)

b) Определяем угловую коромысла 3 (ВС)

ω₃= = = 5,98 с^-1      (против часовой стрелки )                                            (2.12)

  в) Определяем угловую скорость шатуна 4 (DE)

           ω₄= = =  3,96 с^-1.   (по часовой стрелке )                                (1.13)

1.4 Построение плана ускорений для исследуемого положения механизма.

1.4.1 Определяем ускорение  т. А.

При вращательном движении полное ускорение определяется как  сумма

касательного и нормального  ускорений. Так как звено 1 вращается  равномерно

  , то ускорение точки (А) будет равно нормальной составляющей

ускорения и будет определяться по формуле:

                                                                                                                (1.14)

a _a =27,21²·0,32 = 236,92 м/с²

Ускорение a _a= на плане ускорений будет изображать отрезок (πа)

Предварительно задаемся πа=100 мм.

Определим масштаб плана  ускорений:

                                                                                                                                          (1.15)

 µ_а = = 2,36 м/с²∕мм

1.4.2 Определим ускорение  точки (В).

Составляем векторное уравнение

                                                                                                                          (1.16)

                                                                                                                       (1.17)

                                                                                                                         (1.18)

  = 10,34² ∙0,95 = 101,56 м/с²

  an = мм                                                                                                                          (1.19)

 an = = 43,03 мм             an  ∕∕ AB,             

Так как точка (В) вращается относительно точки (С), то вектор ускорения

=                                                                                                                           (1.20)

= 5,98² ∙ 0,80 = 28,6 м/с²                                                                              (1.21)

πm = = = 12,12 мм             πm ∕∕ ВС;    

= 89 ∙ 2,27 = 202,03 м/с²                           

  = ab ∙ µ_a = 43 ∙ 2,27 = 97,61 м/с²                                                                               (1.22)

  = bn ∙ µ_a = 35 ∙ 2,27 = 79,45 м/с²                                                                                (1.23)

= 89 ∙ 2,27 = 202,03 м/с²                                                                                    (1.24)

1.4.3 Определяем ускорения точки  D.

       =32,79 м/с²                                           (1.25)

ad = = 13,89 мм

На плане ускорений от точки (а)  откладываем вектор (аd) на продолжении отрезка (ab).

1.4.4 Определяем ускорения точки E.

                                                                                                                        (1.26)

                                                                                                                    (1.27)

= 3,96² ∙0,92 = 14,42 м/с²,                                                                            (1.28)

dk =                                                                                                                                (1.29) 

dk ∕∕ DE      ┴DE ;  ∕∕ х-х                                                              

 dk = = 6,11 мм

  = 21 ∙ 2,36 = 49,56 м/с²                                                                                     (1.30)

  = 79 ∙ 2,36 = 186,44 м/с²                                                                                 (1.31)

  = 79 ∙ 2,36 = 186,44м/с²                                                                                   (1.32)

1.4.5 Определяем ускорения центров масс.

Определение ускорения точки S₁:

= 118,46 м/с²                                                     (1.33)

πs_{1 =} = 50,19 мм

= πs₂∙µ_a                                                                                                                             

= 121 ∙ 2,36 = 285,56 м/с²                                                                                                  (1.34)

= πs₃∙µ_a = 71 ∙ 2,36 = 167,56 м/с²                                                                                       (1.35)

                                                                                                                                (1,36)                  

= 49∙ 2,36 = 115,64 м/с²

1.4.6 Определяем угловые ускорения звеньев.

= 1/с²  (против часовой стрелки)                                                       (1.38)

= 1/с²    (против часовой стрелки)                                                    (1,39)

= 1/с²   (по часовой стрелке)                                                         (1.40)

 

1.5 Построение  диаграммы перемещения Н ползуна  в функции угла поворота кривошипа .

1.5.1. После построения шести положений механизма при угле поворота кривошипа 35⁰ , мы получили два крайних положения ползуна.

Определим углы поворота кривошипа, начиная от точки Е₂ соответствующие другим положениям ползуна:

Положение ползуна	Е2	Е3	Е4	Е5	Е0	D1	D2
Угол поворота кривошипа,	0	60	120	180	240	300	360