Кинематический и силовой анализ рычажного механизма
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Курсовой проект
на тему:
«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»
Иваново 2009
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему:
«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»
Выполнил:
Принял:
Иваново 2009
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ
Метод Зиновьева
3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Положение 1
Положение 2
Положение 3
Положение 4
Положение 5
Положение 6
Сводная таблица результатов кинематического анализа
4 СИЛОВОЙ АНАЛИЗ
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил
Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
Схема рычажного механизма
По структурной формуле Чебышева для плоского механизма подсчитаем степень подвижности механизма [1]:
,
(1)
где
- число подвижных звеньев,
=3;
- число вращательных или
поступательных пар,
=4;
- число высших кинематических
пар,
=0.
По формуле (1) получаем
.
Механизм имеет 1 степень свободы.
2. Формулы строения механизма.
.
Механизм является механизмом 2-го класса.
2 ПЛАН ПОЛОЖЕНИЙ
;
(м);
(м);
(м);
(м);
(мин-1).
(мм);
(мм);
(мм);
(мм).
; 
;
; 
;
; 
;
; 
;
; 
;
; 
;
; 
;
; 
;
; 
Метод Зиновьева
где
(м),
(м),
(м),
(м).
3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Положение 1
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD
_|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); 
;
(м/(с2·мм));
(м/c2);
_|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/c2);
(м/c2);
(рад/c2);
(рад/c2);
Метод Зиновьева.
Положение 2
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD
_|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/c2);
(м/c2);
(рад/c2);
(рад/c2);
Метод Зиновьева.
Положение 3
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм));
(м/с); _|_CD
_|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.
Положение 4
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD
_|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.
Положение 5
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD
_|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2);
_|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.
Положение 6
План скоростей.
(рад/с);
(м/с);
(м/(с·мм)); ;
(м/с); _|_CD
_|_CB
(м/с);
(рад/с);
(рад/с);
План ускорений.
(м/с2); ;
(м/(с2·мм));
(м/c2); _|_CD _|_CB
(мм);
(м/c2);
(мм);
(м/с2);
(м/с2);
(рад/с2);
(рад/с2).
Метод Зиновьева.
Сводная таблица результатов кинематического анализа
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
φ1 |
33,00 |
115,00 |
185,00 |
263,00 |
305,00 |
353,00 |
|
φ2 |
33,00 |
43,00 |
76,00 |
81,00 |
79,00 |
43,00 |
|
32,50 |
41,23 |
77,98 |
79,78 |
78,40 |
45,67 |
|
|
1,52 |
4,12 |
-2,61 |
1,51 |
0,76 |
-6,21 |
|
|
φ3 |
41,00 |
69,00 |
87,00 |
98,00 |
90,00 |
58,00 |
|
40,49 |
67,58 |
88,35 |
100,42 |
92,27 |
57,80 |
|
|
1,24 |
2,06 |
-1,55 |
-2,47 |
-2,52 |
0,34 |
|
|
ω2 |
11,02 |
-26,24 |
-24,15 |
-11,02 |
27,29 |
78,21 |
|
10,90 |
-25,78 |
-23,97 |
-12,04 |
28,30 |
77,50 |
|
|
1,11 |
1,77 |
0,73 |
-9,23 |
-3,68 |
0,91 |
|
|
ω3 |
0,00 |
-35,20 |
-32,85 |
0,00 |
39,89 |
82,13 |
|
-0,16 |
-35,84 |
-33,48 |
-0,34 |
40,32 |
81,48 |
|
|
0,00 |
-1,82 |
-1,91 |
0,00 |
-1,07 |
0,79 |
|
|
ε2 |
6191,09 |
629,60 |
-1364,14 |
-4407,22 |
-6978,10 |
3148,01 |
|
6184,07 |
633,70 |
-1305,57 |
-4289,54 |
-6587,47 |
3058,94 |
|
|
0,11 |
-0,65 |
4,29 |
2,67 |
5,60 |
2,83 |
|
|
ε3 |
9030,48 |
234,56 |
-2873,33 |
-5101,63 |
-6626,26 |
5512,11 |
|
8947,74 |
224,95 |
-2762,77 |
-5012,84 |
-6126,35 |
5165,00 |
|
|
0,92 |
4,10 |
3,85 |
1,74 |
7,54 |
6,30 |
4. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил
Силовой анализ рычажного механизма методом планов сил 2-го положения механизма.
Выше ранее был произведен кинематический анализ этого положения, откуда мы найдем скорости и ускорения центров масс звеньев, а так же угловые скорости и угловые ускорения звеньев механизма.
Определим значение силы тяжести для каждого звена:
(кг/м);
(м);
(м);
(м);
(м/с2);
(Н);
(Н);
(Н);
Определим значения сил инерции:
(H);
(H);
(H);
Определим моменты сил инерции звеньев:
(H·м);
(H·м);
(H·м);
:
;
(372,4·38·0,02-75762,19·37·0,02-7197,41)/1,9=--18467,32;
:
;
(333,2·0,8·0,02+1920,64·0,8·0,01-1920,64-100)/1,7=-1027,54;
;
(Н/мм);
(мм); 
(мм);
(мм); 
(мм);
(мм);
(мм);
(Н);
(Н);
(Н);
:
;
(Н·м);
;
(Н/мм);
(мм);
(мм);
(мм);
(H);
Силовой анализ рычажного механизма методом Жуковского
Повернем план скоростей для 2-го положения на девяносто градусов против часовой стрелки. Приложим к нему все внешние силы и силы инерции к одноименным точкам. Моменты заменим парами сил:
(Н);
(Н);
Составим сумму моментов относительно полюса плана скоростей:
:
;
Откуда:
(-39,2·4+372,4·11+333,2·15-3788,11·9-75762,19·11+33893,61·3+
+3788,11·49+1188,61·62)/21=55287,05 (Н);
(Н·м).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Теория механизмов. Артоболевский И. И., М.: Наука, 1967 г., 720 стр. с илл.
Краснов А.А. Кинематический анализ плоских механизмов с низшими кинематическими парами. – Иваново, 2004 – 150 с.