Проектирование рычажного механизма

1. Проектирование рычажного механизма

1. Структурный анализ рычажного механизма

[pic 1]

Двигатель внутреннего сгорания состоит::

1- кривошип

2 -шатун

3- поршень

4-шатун

5-поршень

6-опора (стоика)

Рычажный механизм состоит из 7-ми кинематических пар:

1 Кривошип 1-стойка 6 (вращательная)

2 Кривошип 1-шатун 2 (врашательная)

3 Шатун 2-поршень 3 (вращательная)

4 Поршень 3-стойка 6 (поступательное)

5 Кривошип 1-шатун 4 (врашательная)

6 Шатун 4-поршень 5 (вращательная)

7 Поршень 5-стойка 6 (поступательное)

Степень подвижности механизма определяется по формуле П.Л. Чебышева:

[pic 2]

где n- число подвижных звеньев (n=5);

p5 – число кинематических пар 5го класса (p5 = 7);

p4- число кинематических пар 4го класса (p4=0).

[pic 3]

Кривошип 1 и стойка 6 образуют механизм 1-го класса.

Шатун 2 и поршень 3 группу Ассура 2-го класса, Шатун 4 и поршень 5 группу Ассура 2-гокласса.(рис.1.2)

[pic 4]

Формула строения механизма:

[pic 5][pic 6]

                           [pic 7][pic 8]

[pic 9]

Таким образом, данный механизм, является механизмом 2-го вида, 2-го порядка, 2-го класса.

1. Синтез рычажного механизма

В задачу синтеза входит определение геометрических размеров звеньев.

Дано: число оборотов кривошипа [pic 10]. Длина кривошипа [pic 11]       [pic 12]

1. Построение 12-ти положений механизма

Определяем размеры звеньев в мм (на чертеже) с учетом масштабного коэффициента длинны:

[pic 13]

Длина шатунов: [pic 14]

Далее строим план положений методом засечек.

1. Определение скоростей точек звеньев и угловых скоростей звеньев методом планов

Скорость точек можно определить методом планов скоростей. Кинематические исследования этим методом производятся в следующей последовательности:

Рассмотрим построение плана скоростей для 2-го  ([pic 15]) механизма:

Найдём угловую скорость кривошипа ([pic 16]):

[pic 17]

Находим скорость точки А и С:

[pic 18]

Откладываем вектор скорости [pic 19] ([pic 20]) направлен из полюса РV перпендикулярно кривошипу ОА в сторону вращения угловой скорости кривошипа.

Откладываем этот вектор в масштабе:

[pic 21]

Чтобы найти скорости точи В составляем векторное уравнение:

[pic 22]

На плане от точки, а проводим перпендикулярно шатуну ВА линию, а из полюса проводим прямую, параллельную оси y-y на их пересечении получается искомая точка b.

[pic 23]

Скорость точки В относительно точки А:

[pic 24]

Угловая скорость шатуна:

[pic 25]

Точки [pic 26] находиться на плане скоростей, на расстоянии [pic 27], а вектор скорости точки [pic 28]направлен из полюса в точку [pic 29]:                  [pic 30]

Для нахождения скорости точки D составляем систему векторных уравнений:

[pic 31]

На плане от точки с проводим перпендикулярно шатуну DC линию, а из полюса проводим прямую параллельную оси y-y на их пересечении получается искомая точка d.

[pic 32]

Скорость точки D относительно точки C:

[pic 33]

Угловая скорость шатуна:

[pic 34]

Точки [pic 35] находиться на плане скоростей, на расстоянии [pic 36], а вектор скорости точки [pic 37]направлен из полюса в точку [pic 38]:                  [pic 39]

1. Определение ускорений точек звеньев методом планов

Ускорения точек звеньев и угловые ускорения звеньев находим для заданного 2-го положения механизма ([pic 40])

Определяем ускорение точки А предварительно записав векторное уравнение:

[pic 41]

На плане ускорений из произвольно взятого полюса откладываем отрезок равный 58мм параллельно ОА в направлении от А к О.

Выберем масштабный коэффициент: