 |
 |
 |
|
|||||||||
|
 | |||||||||||
|
 |
||||||||
|
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Водяной насосВодяной насосУчреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА Тема: "Водяной насос" Минск 2007 Введение Создание современной машины требует от конструктора всестороннего анализа проекта. Расходы на изготовление и эксплуатацию должны быть минимальными, но обеспечивающими достижение заданных параметров. Из допустимого множества решений конструктор выбирает компромиссное решение с определенным набором параметров и проводит сравнительную оценку различных вариантов. Выделяют главные критерии, а вспомогательные показатели используют как ограничения, накладываемые на элементы решения. Единой системой конструкторской документации (ЕСКД) установлено 5 стадий разработки документации на изделия всех отраслей промышленности: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и разработка рабочей документации.Основная цель курсового проектирования - привить навыки использования общих методов проектирования и исследования механизмов для создания конкретных машин и приборов разнообразного назначения. Курсовое проектирование ставит задачи усвоения студентами определенных методик и навыков работы по направлениям:- оценка соответствия структурной схемы механизма основным условиям работы механизма или прибора- проектирование структурной и кинематической схемы рычажного механизма по заданным основным и дополнительным условиям- анализу режима движения механизма при действии заданных сил- учет сил трения в кинематических парах и определение коэффициента полезного действия- проектирование зубчатых рядовых и планетарных механизмов- расчет оптимальной геометрии зубчатых зацеплений выходного звена- разработка циклограмм и тактограмм для систем управления механизмами- определение мощности и выбор типа движения.Задание на курсовое проектирование содержит название темы проекта, краткое описание назначения машины или прибора и функции их исполнительных органов и элементов, схемы согласованности перемещений исполнительных органов, исходные данные. 1. Динамический синтез рычажного механизма1.1 Задачи и методы динамического синтеза и анализа машинного агрегатаНасос: Процессы в водяных насосах осуществляются за период одного оборота кривошипа. Принципы работы водяного насоса. Одноцилиндровый поршневой насос предназначен для перекачивания жидкости. Движение от электродвигателя передается кривошипу через планетарный редуктор и зубчатую передачу. Преобразование вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня осуществляется трехзвенным рычажным кулисным механизмом, состоящим из кривошипа, шатуна и ползуна (поршня). Всасывание жидкости в цилиндр происходит через впускной клапан во время хода поршня вверх при давлении ниже атмосферного. Нагнетание жидкости происходит через выпускной клапан при ходе поршня вниз. Смазывание механизмов насоса осуществляется плунжерным масляным насосом кулачкового типа. Кулачек закрепленный на одном валу с зубчатым колесом приводит в движение толкатель. Равномерное движение обеспечивает маховик. Таблица 1.1 - исходные данные
Степень подвижности механизма определим по уравнению Чебышева W= - - где - количество движущихся звеньев механизма; Для механизма, что исследуется, =3, кинематических пар 5-го класса =4, кинематические пары 4-го класса отсутствуют. Имеем: W=33-24=1. Для работы механизму необходима только одно ведущее звено, так как степень подвижности равна единице. 1.4 Определение недостающих размеров1.4.1 Определение длиныОпределим длину l1 и l2, которые находятся из следующего неравенства:(1) ; ; ; ; ;из формулы (1) ; 1.4.2 Определяем угловую скорость1.4.3 Определим массы звеньев 1.5 Описание определения кинематических характеристик рычажного механизмаВ левой части чертежа строим планы положений механизма. За начальное положение механизма принимаем положение, когда кривошип и шатун находятся в мертвом положении (вытянуты в одну линию). Затем строим 12 равноотстоящих положений входного звена (кривошипа АВ). Для выполнения построений планов положений механизма предварительно определяем масштабный коэффициент длины.-действительная длина звена АВ, мАВ - отображающий ее отрезок на чертеже, ммПринимаем АВ=60 мм.; ; Планы скоростейДля построения планов скоростей воспользуемся векторными уравнениями для построения планов скоростей. (м/с)Введем масштабный коэффициент скорости (м/мм*с)pb = vb / ?v = = 71,6 мм Вектор скорости точки В перпендикулярен звену АВ, вектор скорости точки С направлен по направлению движения поршня 3, вектор скорости точки С относительно точки В перпендикулярен звену ВС.Для построения отрезка ps2, изображающего вектор скорости центра масс S2, воспользуемся теоремой подобия:; Измеряем на планах скоростей длины соответствующих векторов и полученные значения записываем в таблицу 1.2.Таблица 1.2
Проверка: 2. Динамический анализ рычажного механизмаСиловой расчет механизмаЗадачей силового анализа является определение при заданном законе движения неизвестной внутренней силы, то есть усилия (реакции) в кинематических парах. Эта задача решается с применением принципа Даламбера. Силовой расчет плоских рычажных механизмов выполняется по группам Асура в порядке обратном их присоединения к входному звену.2.1 Определение углового ускорения звена приведенияУгловое ускорение определяем из дифференциального уравнения машинного агрегата:;где Расчет производим для 10-го положения механизма (Мпр10 - максимальный).-угол наклона касательной к кривой графика к оси абсцисс в исследуемой точке.Подставляем ранее определенные значения и получим: Ведущее звено движется замедленно.2.2 Определение линейных и угловых скоростей, ускорений точек и звеньев механизмаДля построения плана механизма в 10-ом положении примем масштабный коэффициент м/ммДля построения плана скоростей определим скорость точки В.м/сПриняв отрезок pb=340 мм, определим масштабный коэффициент.м/(с·мм)Построение плана ведется в соответствии с векторными уравнениями рассмотренными в положении №10. Тогда действительные скорости:м/cм/c с-1м/cНаправление получим, поместив вектор в точку С звена 2 и рассмотрев поворот звена под его действием относительно точки В.Так как кривошип вращается неравномерно, ускорение точки В кривошипа равно: Выбираем масштабный коэффициент для ускорения .Вычисляем отрезки изображающие и мм,ммИз полюса откладываем ¦ АВ направленный к центру вращения, отрезок + АВ в направлении .Ускорение точки С найдем, решив графически систему векторных уравнений.где нормальная составляющая ¦ СВ и равна: ммтангенциальная составляющая + СВ.Точка принадлежит стойке, поэтому ¦.Положение точки найдем по теореме подобия:ммТогда действительные ускорения точек и звеньев равны:м/с2 м/с2 м/с2Направление получим, помещая в точку С и рассматривая поворот звена 2 под его действием относительно точки В. Звено движется ускоренно. 2.3 Расчет сил, действующих на звенья механизмаОпределим силы тяжести звеньев, главные векторы и главные моменты сил инерции звеньев.Звено 1: - т.к. кривошип уравновешен.Звено 2: Звено 3: Ф2= ; Ф3= 2.4 Определение значений динамических реакций в кинематических парах групп АссураFc[10] = 33221,2 HОтсоединим группу Асура (2; 3). Приложим все известные внешние силы, главный вектор сил инерции Fи2 и главный момент сил инерции Ми2, а вместо отброшенных звеньев 1 и стойки 0 приложим реакции F21 и F30, причем неизвестного по величине F21 представим как сумму: , а реакцию F30 направим перпендикулярно направляющей ползуна.Определим реакцию из условия для звена 2 Для определения составляющей и реакции F30 запишем на основании принципа Даламбера векторное уравнение статики для групп Ассура (2; 3)Выбираем масштабный коэффициент Н/ммОпределим чертежные отрезки, изображающие силы на чертеже:Строим план сил группы Асура (2; 3)Из плана определяем:Переходим к силовому расчету механизма 1 класса. В точку В приложим реакцию . К звену 1 прикладываем главный момент сил инерции и движущий момент. Рассмотрим равновесие звена 1 относительно точки А.Из плана сил определяем: .2.5 Оценка точности расчетовНаходим относительную погрешность:594,6 + 1258,8 - 33600·58,05·0,00095 = 1853,4 - 1852,9 = 0,5 ? 0. 3. Синтез зубчатого механизмаИсходные данные:Параметры планетарного редуктора:U1H = 5,5; k = 4; m1 = 7 мм.Параметры открытой зубчатой передачи:Z4 = 15; Z5 = 28; m = 12 мм.Параметры исходного контура по ГОСТ 16532-70: = 20 град; ha* = 1; c* = 0,25.3.1 Подбор чисел зубьевПодбор чисел зубьев и числа сателлитов производим с учетом условия соосности: воспользуемся формулой Виллиса с учетом; ; Подбор зубьев производим путем подбора с учетом ряда ограничений:Для колес с внешними зубьями: Z1 ? Zmin = 17Для колес с внутренними зубьями: Z3 ? Zmin = 85 при ha* = 1Принимаем Z1 = 24, Z3 = (U1H - 1)*Z1 = 4.5 * 24 = 108Число зубьев Z2 определяем из условия соседства:Z1 + Z2 = Z3 - Z2- условие целостности выполняется.Сборка нескольких сателлитов должна выполняться без натягов при равных окружных шагах между ними. Оно выражается следующим соотношением:, где Ц = 1, 2, 3, … - целое число; p = 0- условие целостности выполняется; - выполняется.Окончательно принимаем Z1 = 24; Z2 = 42; Z3 = 108.Определяем диаметры колес планетарного редуктора. Редуктор собирается из колес без смещения. ммммммВычерчиваем схему редуктора в масштабе 1: 33.2 Проектирование цилиндрической эвольвенты зубчатой передачи внешнего зацепленияИсходные данные:Z1 =13, Z2 =28 - числа зубьев колёс;m = 8 мм - модуль зацепления;h*a = 1 - коэффициент высоты головки зуба;с* = 0,25 - коэффициент радиального зазора.3.2.1 Выбор коэффициентов смещения x1 и x2 исходного контураКоэффициенты смещения и должны соответствовать условию: (При отсутствии подрезания зубьев.)x1 xmin1; x2 xmin2xmin1 и xmin2 определяем по формуле:;Наименьший коэффициент смещения по критерию отсутствия подрезания зуба при заданных числах зубьев:;;Выбираем коэффициенты смещения и из таблицы коэффициента смещения для силовых передач при свободном выборе межосевого расстояния (Z1 = 10…30, Z2 ? 30): x1=0.3; x2=0; x= x1+ x2=0,3. 3.2.2 Угол зацепления ;w=22.06160=2204'3.2.3 Делительные диаметры d1 и d2d1 = m*z1 = 8*13 = 104 ммd2 = m*z2 = 18*28 = 224 мм3.2.8 Радиусы основных окружностей;.3.2.4 Делительное межосевое расстояние передачи3.2.5 Межосевое расстояние передачи3.2.6 Коэффициент воспринимаемого смещения3.2.7 Коэффициент уравнительного смещения3.2.8 Радиусы начальных окружностейПроверка вычислений:aw = rw1 + rw2 = 52.72 + 113.56 = 166.28 (мм)Радиусы вершин зубьев3.2.9 Радиусы впадинВысота зубьев колесh = ra1 - rf1 = ra2 - rf2 = 56,68 - 44,4 = 114,28 - 102 = 12,28 (мм)Основной делительный шаг зубьев ммОтносительные толщины зубьев на вершинах в пределах нормы.Вычерчиваем по полученным данным эвольвенту зубчатого зацепления в масштабе М 2,5: 1. 4. Синтез кулачкового механизма4.1 Основные положения и определенияКулачковым механизмом называется трехзвенный механизм, составленный из стойки и двух подвижных звеньев (кулачка и толкателя), связанных между собой посредством высшей кинематической пары. Механизм служит для воспроизведения заданного периодического закона движения ведомого звена. Ведущим звеном в кулачковом механизме является, как правило, кулачок, ведомым звеном толкатель.Толкатель в кулачковом механизме заканчивается, как правило, вращающимся роликом, который касается кулачка непосредственно. Наличие ролика никак не отражается на законе движения толкателя. Назначение ролика - перевод трения скольжения толкателя по кулачку, в трение качения ролика по поверхности кулачка. В итоге получаем повышение долговечности кулачкового механизма по износу.Кулачку в кулачковом механизме присущи два профиля - действительный (рабочий) и теоретический.Действительным профилем является профиль кулачка, с которым непосредственно соприкасается ролик толкателя.Теоретический профиль - это кривая, которую описывает центр ролика толкателя при движении относительно кулачка.Действительный и теоретический профили кулачка являются эквидистантными (равноудаленными друг от друга) кривыми.В движении кулачкового механизма различают в общем случае четыре этапа (фазы):1 этап - удаление толкателя, фазовый угол , 2 этап - дальнее стояние толкателя, фазовый угол . Профиль кулачка на этапе дальнего стояния есть окружность радиуса с центром на оси О вращения кулачка.3 этап - приближение толкателя, фазовый угол . 4 этап - ближнее стояние толкателя, фазовый угол .Профиль кулачка на этапе ближнего стояния толкателя, является дугой окружности радиуса , с центром на оси О вращения кулачка. При этом .Соответствие между фазовыми углами в движении кулачка и перемещением толкателя устанавливается, так называемой, циклограммой работы кулачкового механизма.4.2 Исходные данныеход толкателя, мм; фазовые углы кулачка, соответствующие этапам удаления и приближения толкателя, градусы;фазовые углы кулачка, соответствующие дальнему и ближнему стоянию толкателя, градусы;Законы движения:- при удалении: трапецеидальный- при приближении: параболический симметричный4.3 Расчет передаточных функций выходного звенаРассчитаем перемещения Si и аналог ускорения Si по соответствующим заданному закону формулам.Фаза удаления: , при , при , при , при , при , при , при , при , при , при , при , при , при , при , при h = 20 (мм); ?y = 120? = 2.093 рад; i=0, 0.348, 0.697, 1.046, 1.395, 1.744, 2.093 радФаза возвращения:, при , при , при , при , при , при ?b = 50? = 0,872 рад, i=0, 0.145, 0.29, 0.436, 0.581, 0.726, 0.872 радТабл. 4.1
В результате выполнения курсовой работы закрепил и обобщил знания и навыки, полученные при изучении дисциплины, научился применять на практике теорию курса (кинематику, динамику, синтез эвольвентного зацепления и синтез кулачкового механизма). Выполняя курсовой проект по теории машин и механизмов, овладел навыками использования общих методов проектирования и исследования механизмов. Также овладел методами определения кинематических параметров механизмов, оценки сил, что действуют на отдельные звенья механизма, научился оценивать сконструированный механизм с точки зрения его назначения - обеспечивать необходимые параметры движения. Список использованных источниковПопов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. - М.: Высшая школа, 1986.Попов С.А., Тимофеев Г.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. - М.: Высшая школа, 1999.Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. / Под ред. Девойно Г.Н. - Мин.: Высшая школа, 1986.Теория механизмов и машин. / Под ред. Фролова К.В. |
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
 |
© 2010 | |