Материал: Разработка механизмов двигателя внутреннего сгорания

Масштабный коэффициент расстояния

.        Перенесем план скоростей механизма для заданного положения с 1-го листа.

4. Построим план ускорений механизма.Ускорение точки А найдем по формулам:

Выберем длину отрезка, изображающего его на чертеже: оа = 100 мм .Масштабный коэффициент ускорения

 .

Начнем построение плана ускорений с построения отрезка оа, изображающего центростремительное ускорение точки А.

Для построения ускорения точки В проведем через точку о на плане ускорений прямую, параллельную направляющей, вдоль которой направлено это ускорение. Вторая прямая строится на основании формулы для ускорения точки:

где центростремительное ускорение точки В при ее вращении вокруг полюса А равно

и изображается на плане ускорений ускорений вектором, направленным параллельно звену АВ от т. В к т. А. Его длина на чертеже

  = 16,89 мм.

(Угловая скорость берется из табл. 1.3 в записке для 1-го листа для заданного положения.) Проведем через точку nв прямую, перпендикулярную звену АВ и обозначим точку пересечения с первой прямой буквой в.

Для построения ускорения центра масс шатуна С2 составим пропорцию

откуда=    ∙61 = 20,33 мм.

Построим отрезок ос2, изображающий ускорение аC2.

Аналогичным образом построим ускорения остальных точек механизма:

изображается на плане ускорений отрезком

  = 6,42 мм

=   71 =  23,66 мм

Вычислим ускорения всех точек механизма:

,

 ,

.

и угловые ускорения шатунов:

,

,

Для определения направления углового ускорения ε2 необходимо ускорение , которое изображается отрезком nb, мысленно перенести в т. В. Направление «вращения» этого ускорения вокруг точки А совпадает с направлением углового ускорения ε2 . Аналогично определяем направление ε4.

. Начертим 1-ю структурную группу (т.е. часть механизма, состоящую из шатуна 2 и ползуна 3) в заданном положении, нанесем все силы и моменты, действующие на звенья механизма, в т.ч. реакции в кинематических парах. Значение силы давления газов на поршень берется из 1-го листа (табл. 1.4) для заданного положения механизма: F1 = 27296,88 Н.

6.  Вычислим главный вектор и главный момент сил инерции шатуна по формулам

 3∙652,379 = 1957,137 Н

 0,07∙1588,06962 =      111,16 Нм

Главный вектор сил инерции ползуна (поршня)

 3,6∙595,027 =     2142,0972  Н.

Нанесем их на план структурной группы. Направления указанных величин противоположны соответствующим ускорениям.

7.  Составим уравнение равновесия моментов всех сил, приложенных к 2-му звену (шатуну) и сил его инерции относительно промежуточной вращательной пары В

где плечо силы инерции  0,145 м (ВG измеряется в мм).

Вычислим тангенциальную составляющую  реакции во вращательной паре А.

  =   = 1009,21 Нм.

Пункты 5 − 7 выполняются и для 2-й структурной группы, состоящей из шатуна 4 и ползуна 5:

Значение силы давления газов на поршень берется из 1-го листа (табл. 1.4) для заданного положения механизма: F2 = 0 Н.

8.  Вычислим главный вектор и главный момент сил инерции шатуна по формулам

 3∙666,717 = 2000,515 Н,

 0,07∙1588,06962 = 111,16487      Нм.

Главный вектор сил инерции ползуна (поршня)

3,6∙573,52  = 2064,672 Н.

Нанесем их на план структурной группы. Направления указанных величин противоположны соответствующим ускорениям.

9.  Составим уравнение равновесия моментов всех сил, приложенных к 4-му звену (шатуну) и сил его инерции относительно промежуточной вращательной пары Е:

плечо силы инерции  0,152 м.

Вычислим тангенциальную составляющую  реакции во вращательной паре А

  =  = 610,31038 Нм.

10.    Построим план сил 1-й структурной группы в удобном для построения масштабе, который выбирается по наибольшей из восьми известных сил. Масштабный коэффициент для сил μF вычислим потом по формуле

Сначала нарисуем известные силы, действующие на ползун: , которая изображается отрезком

и , изображаемая отрезком

Известные силы, действующие на шатун, изображаются отрезками

 и

Все силы рисуем друг за другом и построенную ломаную линию замыкаем (т.е. превращаем в замкнутый силовой многоугольник), проводя через начало и конец ломаной прямые, параллельные неизвестным силам: через точкуа параллельно , через точку е - параллельно . Точку пересечения обозначим f.

Измерим отрезки af , df и вычислим реакции:

 52∙100 = 5200 Н

 263∙100 = 26300 Н

11.    Определим реакцию  в промежуточной кинематической паре В. Для этого ломаную fabc, составленную из сил, приложенных к ползуну, необходимо замкнуть этой силой. Тогда  271∙100 =     27100         Н.

.        Построим аналогично план сил 2-й структурной группы в том же масштабе. Сначала нарисуем известные силы, действующие на ползун: , которая изображается отрезком

, и

изображаемая отрезком

Известные силы, действующие на шатун, изображаются отрезками

 и

Все силы рисуем друг за другом и построенную ломаную линию замыкаем (т.е. превращаем в замкнутый силовой многоугольник), проводя через начало и конец ломаной прямые, параллельные неизвестным силам: через точкуа параллельно , через точку е - параллельно . Точку пересечения обозначим f.

Измерим отрезки af , df и вычислим реакции:

 = 400 Н,

 = 1000 Н.

13.    Определим реакцию  в промежуточной кинематической паре В. Для этого ломаную fabc, составленную из сил, приложенных к ползуну, необходимо замкнуть этой силой. Тогда  23∙100 =        2300         Н.

.        Начертим механизм 1-го класса (кривошип со стойкой) и нанесем все силы и моменты, действующие на кривошип, (кроме реакции в кинематической паре О). Сила  противоположна силе , построенной на плане сил. Сила  противоположна силе .

.        Составим уравнение равновесия моментов всех сил, приложенных к кривошипу, относительно вращательной пары О

,

где плечи сил . 77∙0,001 = 0,077 м,

 90∙0,001 = 0,9 м.

Вычислим момент М, приложенный к кривошипу (уравновешивающий момент) М = 26300∙0,077-1000∙0,09 = 1935       Нм.

16.    Построим план сил для кривошипа в том же масштабе.

План сил состоит из 3-х сил: , изображаемой отрезком

, изображаемой отрезком

и замыкающей их − реакции в кинематической паре О:

 = 32∙100 =    3200 H.

Силовой расчет механизма закончен.

Таблица 2.1 - Результаты расчетов

17.    Проверочный расчет с помощью «рычага Жуковского». Еще раз вычислим момент, приложенный к кривошипу, новое значение которого обозначим . Для этого повернем план скоростей на 90о и перенесем действующие силы с кинематической схемы механизма в одноименные точки повернутого плана скоростей («рычага Жуковского»), а также силы инерции звеньев. Моменты при переносе на рычаг Жуковского приходится пересчитывать:

 111,16∙ = 29548,86 Hмм,

 111,16 = 24624,05   Hмм

(пока неизвестен).

оставим уравнение равновесия моментов относительно начала плана о, измеряя плечи сил в мм:

Найдем отсюда

= M2U+F2U∙ok-F3U∙ob  = 2058409,8707 = Нмм.

Вычислим новое значение момента, приложенного к кривошипу.

 20584098707∙        = 1849,76   Нм.

Относительная разница этих двух значений уравновешивающего момента не должна превосходить 5 %:

  = 0,04393 ≤ 0,05.

3. СИНТЕЗ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Задание. Спроектировать прямозубую передачу с цилиндрическими колесами и эвольвентными зубьями. Методы построения изложены в [1].

Исходные данные: номер варианта 15, модуль зубьев равен 4 мм, числа зубьев: z1= 13, z2= 27 .