Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Ноября 2013 в 02:08, курсовая работа
Необходимо построить не менее двух прототипов, произвести для них геометрический и кинематический анализ. По результатам геометрического и кинематического анализа необходимо рассчитать критерии качества, определить габариты исполнительного механизма, выбрать наиболее подходящий из них. После этого следует выполнить кинетостатический анализ механизма для определения реакций и движущего момента, подобрать двигатель. Для устранения внешней виброактивности служит раздел работы, называемый уравновешиванием, в котором осуществляется подбор противовесов и углов их установки.
Задание 4
Описание работы 5
Механизм 1 7
1.1. Структурный анализ механизма 7
1.2. Геометрический анализ 8
1.2.1. Уравнения геометрического анализа. 9
1.2.2. План 12 положений механизма 11
1.3. Кинематический анализ механизма 11
1.3.1. Определение аналогов скоростей и ускорений 11
1.3.2. Механизм в крайних положениях 11
1.3.3. Планы аналогов скоростей и ускорений при q = 60̊ 12
1.3.4. Планы аналогов скоростей и ускорений для крайнего положения 14
1.4. Графики функции положения и её производных по обобщенной координате 16
2. Механизм 2. 17
2.1. Структурный анализ механизма 17
2.2. Геометрический анализ 19
2.2.1. Уравнения геометрического анализа. 20
2.2.2. План 12 положений механизма 22
2.3. Кинематический анализ механизма 22
2.3.1. Определение аналогов скоростей и ускорений 22
2.3.2. Механизм в крайних положениях 23
2.3.3. Планы аналогов скоростей и ускорений при q = 60̊ 24
2.4. Графики функции положения и её производных по обобщенной координате 29
3. Сравнение двух прототипов по выбранным критериям качества 30
3.1. Критерий Kv 30
3.2. Ход выходного звена H 30
3.3. Подбор механизма по критерию К1 30
3.4. Подбор механизма по критерию К2 30
3.5. Сравнение двух прототипов по критериям качества 31
4. Кинетостатический анализ второго механизма 31
4.1. Определение задаваемых сил и сил инерции 31
4.2. Проверка кинетостатического анализа 34
5. Проектирование привода машины 35
5.1. Выбор двигателя 35
Выбор двигателя большей мощности 36
5.2. Разработка кинематической схемы редуктора 37
6. Внешняя виброактивность механизма 38
6.1. Оценка внешней виброактивности рычажного механизма 38
6.2. Уравновешивание рычажного механизма 41
7. Динамическое исследование машинного агрегата 43
7.1. Построение динамической и математической модели машины 43
7.2. Решение уравнений движения машины 47
7.3. Определение динамических нагрузок в машине 51
7.4. Улучшение показателей качества машины 52
7.5. Переходный процесс (разбег) 53
Вывод 56
Список использованных источников 57
В нулевом приближении этих уравнений определяется средняя угловая скорость входного звена исполнительного механизма:
где - среднее значение приведенного момента сил сопротивления,
s = 0,516 – крутизна статической характеристики двигателя,
u = 6,25– передаточное отношение редуктора.
Среднее значение приведенного момента инерции:
J0 = 0,435 Н∙м
Момент
инерции передаточного
Jpm = 6,565∙10-5 Н∙м
Среднее значение приведенного движущего момента:
Переменная часть приведенного момента сил сопротивления:
Возмущающий момент, характеризующий внутреннюю виброактивность исполнительного механизма:
Возмущающий момент может быть разложен на программном движении q(0)=ω0t в ряд Фурье с точностью до пяти гармоник.
Рис. 7.4. График возмущающего момента
Механическая постоянная времени машины
Динамическая ошибка по углу с точностью до пяти гармоник
Рис. 7.5. Динамическая ошибка по углу
Динамическая ошибка по скорости:
Рис. 7.6. Динамическая ошибка по скорости
В
технических требованиях к
Полученное значение меньше максимально допустимого значения 0.15. Следовательно, маховик для улучшения равномерности вращения входного звена исполнительного механизма устанавливать не нужно (см. п. 6.4).
Переменная часть движущего момента:
Тогда закон изменения движущего момента при учете механической характеристики двигателя с точностью до пяти гармоник определяется по формуле
Рис. 7.7. График движущего момента с учетом характеристики двигателя при силовом расчете
Важной
динамической характеристикой
,
где кг∙м2 - момент инерции ротора двигателя и передаточного механизма, приведенный к входному звену.
Механическая постоянная привода:
Крутящий момент в приводе с точностью до пяти гармоник ряда Фурье:
Рис. 7.8. Крутящий момент
Основное требование конструирования: знакопостоянство крутящего момента, обеспечивающее отсутствие перекладки зазоров в зубчатых передачах редуктора.
Нарушение условия
,
наблюдаемое на рисунке 7.8, ведет к быстрому износу передач.
В машине, рассматриваемой в курсовом проекте, произошла перекладка зазоров, которая ведет к быстрому износу передач. Для устранения данной проблемы (обеспечения постоянства знака крутящего момента) можно установить на машину тормозной механизм.
Определение мощности, теряемой на тормозном механизме следует начать с определения необходимого крутящего момента, прикладываемого к тормозному механизму
Мощность, теряемая на тормозном механизме
Коэффициент полезного действия, учитывающий только потери в тормозном механизме
Мощности на двигателе достаточно, (номинальная мощность, равная 1500 Вт, превышает мощность, теряемую на тормозном механизме) поэтому установка тормоза возможна.
Рис. 7.9. Крутящий момент до и после установки тормоза
Процесс разбега машины принят неуправляемым (входной сигнал u(t)=u0=const), момент инерции постоянной величиной, а приведенный момент сил сопротивления не зависит явно от координаты q. При учете линейных характеристик уравнения движения машины могут быть представлены в форме:
После ряда преобразований и упрощения получаем:
Начальные условия разбега:
Корни характеристического уравнения комплексно сопряженные из-за того, что . Разбег представляет собой затухающий колебательный процесс.
Для того, чтобы избежать подобной неравномерности, следует увеличить момент инерции, приведенный к входному звену, присоединив к машине маховик. Момент инерции маховика 8 кг∙м2.
После установки на входное звено (кривошип) маховика имеем: . Следовательно корни характеристического уравнения являются вещественными и отрицательными. Разбег в этом случае является апериодическим процессом, при котором
В данном случае угловая скорость монотонно возрастает, стремясь к .
Диаметр маховика, м;
Масса маховика, кг:
Размеры и масса маховика велики в сравнении с механизмом в целом, поэтому его в данном случае следует применять, установив на валу двигателя.
Рис. 7.10. Разбег машины
Рис. 7.10. График изменения угловой скорости кривошипа при разбеге и установившемся режиме
В данном курсовом проекте разработан чеканочный пресс простого действия. Был произведен структурный, геометрический и кинематический анализ двух прототипов. Основными критериями синтеза были критерии качества передачи движения и изменения средней скорости выходного звена. Основными оценочными критериями являлись критерии качества передачи движения и габариты. Первый прототип был выбран по причине более подходящих коэффициентов.
Для первого и второго прототипа были проведены кинематический анализ с построением планов аналогов скоростей и ускорений. Кинетостатический анализ был проведен только для выбранного механизма.
По результатам кинетостатического расчета был выбран двигатель типоразмера 2ПН112М.
В четвертой части проекта оценивалась внешняя виброактивность исполнительного механизма. Главный вектор сил инерции механизма был разложен в ряд Фурье на 5 гармоник. Наиболее опасную первую гармонику было решено уравновесить с помощью установки двух противовесов. Начальные углы, расстояния для установки, массы противовесов были при этом рассчитаны.
В заключительной части проекта было выполнено динамическое исследование поведения машины в установившемся режиме, в ходе которого была выявлена перекладка зазоров в передаточном механизме (из-за непостоянства знака вращающего момента). Для устранения перекладки зазоров в редукторе было принято установить тормозной механизм. При анализе переходного режима (разбега) машины колебательный процесс разбега, который не приветствуется в машинах, выявлен не был.
Прототип 1
Исходные данные
- первая структурная группа:
длина кривошипа ОА:
- вторая структурная группа (ВВП1)
длина звена AB:
координаты присоед. кстойке B:
сборка, звено присоединения:
локальные координаты присоединения
следующей структурной группы:
- третья структурная группа (ВВП2)
длина звена DE:
координата присоед. кстойке (yE):
сборка:
Угол поворота кривошипа
Критерии синтеза
1. Ход выходного звена
2. Коэффициент производительности
3. Критерий, учитывающий условия передачи внешних сил
4. Критерий, учитывающий условия передачи внутренних сил
Группа ВВП1:
График функции положения точки Е
График аналогов скорости и ускорения точки Е
- аналог скорости точки Е
- аналог ускорения точки Е
Расчет для q = 60˚
Уравновешивание опасной гармоники
Разложение 1-ой эллиптической гармоники на две круговые гармоники
Определение модулей(радиусов) 1-ой круговой гармоники
Определение начальных углов 1-ой круговой гармоники
Определение угла наклона большой оси эллипса
Определение массы противовесов
Определение
начальных углов установки
Информация о работе Теория механизмов и машин. Пресс чеканочный