Для нашого механізму відомі сили ; ; ; . Визначаємо моменти інерції ланок при обертанні навколо осі, що проходить через центр ланок.
;
;
.
Зведений момент інерції в контрольному положенні
.
Відхилення знаходиться в межах допустимих 5%
2.12 Визначення по діаграмі енергоінерції моменту інерції маховика
Для визначення моменту інерції маховика спочатку знаходимо числові значення кутів ,
;
.
На діаграмі енергоінерції проводимо одну пряму під кутом до горизонталі, а другу – під кутом до горизонталі так, як викреслено на листі . Точки перетину цих прямих з віссю ординат позначаємо , . Момент інерції маховика визначаємо за формулою
;
.
2.13 Підрахунок кутової швидкості вхідної ланки
Визначаємо відрізки ,
;
.
Кутову швидкість кривошипа знаходимо за формулою
.
В нашому випадку остання формула матиме вигляд
.
Результати розрахунку кутової швидкості кривошипа по останній формулі подані в Таблиці 2.4
Таблиця 2.4 – Числові значення кутової швидкості кривошипа
Номер положення механізму | 0;12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5
, мм | 54 | 60 | 58 | 52 | 41 | 30
, мм | 9 | 11 | 17 | 22 | 28 | 27
, с-1 | 5.72 | 5.8 | 5.7 | 5.59 | 5.37 | 5.18
Номер положення механізму | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11
, мм | 20 | 22 | 28 | 35 | 43 | 48
, мм | 18 | 10 | 20 | 89 | 65 | 21
, с-1 | 5.07 | 5.16 | 5.2 | 4.89 | 5.1 | 5.53
2.14 Побудова графіка зміни кутової швидкості вхідної ланки
Користуючись отриманими числовими значеннями кутової швидкості кривошипа, будуємо графік . Відрізок осі ординат ділимо на 12 рівних частин і одержані точки позначаємо 1, 2, …, 12. Масштабний коефіцієнт осі абсцис ; масштабний коефіцієнт осі ординат обчислюємо
;
де – середня кутова швидкість кривошипа; –
максимальна ордината графіка ().
Далі розраховуємо ординати графіка за формулою
, ;
.
Всі обчислення ординати зводимо в таблицю 2.5.
Таблиця 2.5 – Ординати графіка зміни кутової швидкості кривошипу
Номер положення механізму | 0;12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11
Ордината графіка , мм | 60.6 | 70 | 57 | 41 | 7.6 | -21 | -38 | -54 | -18 | -65 | -33 | 32
2.15 Визначення кутового прискорення вхідної ланки
Кутове прискорення вхідної ланки в контрольному положенні визначаємо за формулою
.
2 Силовий аналіз
2.1 Побудова плану присклоень в контрольному положенні
Значення і визначаємо з 1-го листа=-0.62 с-2; =5.8 с-1.
Обчислюємо перевідний коефіцієнт швидкостей
.
Помножимо отримані раніше швидкості на і отримаємо дійсні значення швидкостей в конрольній точціі:
,
,
,
,
,
,
,
,
.
Будуємо план прискорень механізму.
Прискорення точки рівне:
;
.
Прийнявши відрізок =66,6 мм визначаємо масштабний коефіцієнт плану прискорень
.
Тоді
.
Відкладаємо відрізки. Прискорення точки рівне:
.
Записуємо систему рівнянь для структурної групи 2-3:
.
Перепишемо рівняння:
.
Знаходимо потрібні значення:
,
.
Відрізки:
,
.
Будуємо відрізки.
Визначаємо невідомі величини:
,
,
,
,
.
Знаходимо прискорення точок і ропорції ;
,
.
Точка знаходиться посередині , отже точка на плані прискорень знаходимо посередині :
.
Аналогічно находимо прискорення точок і , так як то на плані прискорень :
;
,
.
;
,
.
Розглянемо структурну групу (4-5):
,
,
,
.
Будуємо відрізки, визначаємо невідомі величини:
,
,
,
.
Точка знаходиться посередині відрізка BC:
.
2.2 Силовий аналіз структурних груп кривошипу
Знаходимо інерційні сили:
,
,
,
.
Моменти сил інерції:
,
,
,
,
,
.
Сили ваги ланок:
,
,
,
,
.
Структурна група 4-5.
Розглянемо ланку 4:
,
,
.
Запишемо рівняння сил, які діють на структурну групу.
,
.
Приймаємо .
Обчислюємо довжини відрізків плану сил:
,
,
,
.
,
.
Визначаємо невідомі величини:
,
.
Розглянемо ланку 5:
,
,
.
Знак - означає, що відстань має бути відкладена з іншого боку від точки С.
Реакція у внутрішній кінематичній парі:
.
Повна реакція :
.
Розглянемо структурну групу 2–3.
Викреслюємо її з масшатбним коефіцієнтом і прикладаємо сили, що діють на групу.
Запишемо рівняння моментів по ланці 3 відносно точки А:
,,
Н.
Знак “–” означає , що реакція напрямлена в протилежну сторону.
Складемо рівняння сил по структурній групі:
,
.
Приймаємо і обчислюємо довжини відрізків плану сил:
;
;
;
;
;
Будуємо план сил і знаходимо невідомі величини:
,
,
.
2.3 Силовий аналіз кривошипа
Знаходимо потужність на валу кривошипа:
.
Необхідна потужність електродвигуна
.
Вибираємо асинхронний двигун типу 4А112М2У3.
, об/хв, Р=500. [3]
Підраховуємо фактичний момент інерції маховика
.
Допустимий діаметр маховика:
.
Пприймаємо .
Васа маховика:
.
Викреслюємо вхідну ланку з масштабним коефіцієнтом .
Складаємо рівняння моментів відносно точки :
,
де але напрямок протилежно
.
Векторне рівняння сил:
;
.
Приймаємо ; будуємо план сил вхідної ланки
;
.
Будуємо план сил і визначаємо :
.
2.4 Побудова важеля Жуковського
.
.
.
.
2.5 Порівняння Мзр і Мзв
Похибка:
– задовільно.
3 Синтез зубчастих механізмів
3.1 Синтез зубчастого зачеплення
3.1.1 Розрахунок геометричних параметрів зачеплення
Розрахунок евольвентної зубчастої передачі:
; ; .
Знайдемо число зубців :
.
, отже .
Приймаємо . Приймемо, що і для зручності розрахунку.
1. Коефіцієнт зміщень:
;
; ().
2. Кут зачеплення передачі :
.
По таблиці евольвентної функції отримуємо:
.
3. Коефіцієнт сприйманого зміщення:
.
4. Коефіцієнт зрівнювального зміщення:
.
5. Міжосьова відстань:
.
6. Радіуси ділильних кіл:
,
,
7. Радіуси основних кіл:
,
,
8. Радіуси кіл вершин:
,
,
9. Радіуси кіл западнин:
,
,
10. Радіуси початкових кіл:
,
,
11. Висота зубів коліс:
,
12. Товщина зубів коліс по ділильних колах:
,
,
13. Ширина западин зубів по ділильних колах:
,
,
14. Товщина зубів по колах вершин. Знаходимо величини:
;;;
.
Знаходимо товщину зубів по колах западин:
.
15. Коефіцієнт торцьового перекриття передачі:
.
16. Перевіряємо умови:
Виконуємо оптимізаційний синтез на ЕОМ.
3.1.3 Побудова картин зовнішнього зачеплення
Зубчасту передачу викреслюємо за результатами машинного синтезу. Проводимо міжосьову лінію, вибираємо на ній полюс зачеплення П і від нього відкладаємо радіуси і початкових кіл і будуємо дуги цих кіл. Тоді викреслюємо дуги ділильних кіл, кіл западин і вершин. Через полюс зачеплення П проводиться спільна дотична до початкових кіл коліс і під кутом до лінія зачеплення передачі.
Для побудови основних кіл обчислюємо відрізки ,
, відкладаємо їх від лінії зачеплення від П. Одержані точки і з’єднати відповідно з і .
Після цього