Расчетно-графические работы

 

 

Главная

 

Кинетостатический силовой расчет рычажного механизма

 

1. Вычертить в масштабе расчетную кинематическую схему механизма в заданном положении, показать на ней приложенные внешние силы и моменты, записать рядом с расчетной схемой постановку задачи: что дано и что требуется определить.

2. На базе структурного анализа механизма определить число неизвестных в силовом расчете. Определить главные векторы и главные моменты сил инерции. Провести кинетостатический расчет механизма по звеньям и группам Ассура. Для каждого рассматриваемого элемента системы: изобразить в масштабе его расчетную схему с приложенными внешними силами и моментами, включая инерционные и реакции, записать векторные уравнения сил и алгебраические уравнения моментов, вычертить в масштабе планы сил. Составить таблицу результатов силового расчета (число данных в таблице должно равняться числу неизвестных в силовом расчете).

 

1. Силовой расчет шестизвенного кулисного механизма

Рассматривается кинетостатический расчет шестизвенного кулисного механизма. Решение поставленной задачи осуществляется методом кинетостатики. Решение векторных уравнений сил проводится графическим методом, а уравнения моментов решаются аналитически. Таким образом,  для решения уравнений кинетостатики в данном примере используется графо-аналитический метод.

1.1. Исходные данные для силового расчета механизма

24

Рис.1.1. Расчетная схема механизма

 

Угловая координата кривошипа φ1= 150°

Моменты инерции звеньев механизма II=200 кгм2, I3S=1,1 кгм2.

Массы звеньев механизма m1 = 714 кг, m3 = 20 кг, m5 = 72 кг. Сила сопротивления, действующая на звено 5 Fс= 1980 Н.

Необходимые для силового расчета кинематические параметры определены ранее при выполнении кинематического анализа механизма.

1.2. Определение главных векторов и главных моментов сил инерции

Главные векторы сил инерции

Главные моменты сил инерции:

для звена 1 

для звена 3

1.3.Кинетостатический силовой расчет механизма

1.3.1. Силовой расчет группы звеньев 4-5

Вначале рассмотрим звено 4 (рис. 1.2)

25

Рис.1.2

 

Векторное уравнение сил

Из этого уравнения следует, что сила  и приложена в точке D к звену 4.

Сумма моментов для звена 4 относительно точки D позволяет вычислить момент в поступательной паре Е, образованной звеньями 4 и 5,

29

Рис.1.3

 

Векторное уравнение сил для группы звеньев 4-5 (рис.1.3) дает возможность графически определить значения сил F43 и F56

Строим план сил в масштабе  мм/Н и находим

F43 = 2100 Н,    F56 = 720 Н.

Для определения реактивного момента в поступательной паре K составим уравнение моментов для звена 5 относительно точки S5

где hSF43 = 0,01 м, hp = 0,08 м.

1.3.2. Силовой расчет группы звеньев 2-3.

На первом этапе рассматриваем равновесие звена 2 (рис. 1.4) и составляем для него векторное уравнение сил

Из этого уравнения следует, что  и приложена в точке A перпендикулярно к звену 2.

Сумма моментов для звена 2 относительно точки В позволяет вычислить момент в поступательной паре Q, образованной звеньями 2 и 3,

35

Рис.1.4

 

Затем составляется уравнение моментов относительно точки С для группы звеньев 2-3 , из которого определяется значение силы F 21.

где lAC = 0,482 м, hCF34 = 0,72 м, hCG3 = 0,045 м, hCФ3 = 0,2575 м.

F21=(21000,72+20,60,2575+2000,045+2,15)/0,482=3150 Н.

Векторное уравнение сил для группы 2-3 позволяет графически определить вектор F36 по величине и направлению

Строим план сил в масштабе  мм/Н  и находим

F36 =104/0,1 = 1040 Н.

1.3.3. Силовой расчет начального звена 1 (рис.1.5)

Из векторного уравнения сил для звена 1 графически определяем вектор F12 по величине и направлению

Строим план сил в масштабе  мм/Н и находим

F16 = 80/0,01 = 8000 Н.

Сумма моментов для звена 1 относительно точки О дает возможность найти значение движущего момента

где hAF12 = 0,11 м,

 

41

Рис.1.5

 

Таблица результатов силового расчета

Кинематическая пара

A

B

C

D

E

Q

K

Реакция в КП, кН

F16= 8

F12=3,15

F36=1,04

F34=2,1

F45=2,1

F23=3,15

F56=0,72

Угловая координата, град.

φ16= 25

φ12=198

φ36=185

φ34=180

--

--

--

Реактивный момент, Н м

--

--

--

--

M45=0

M23=0

M56=180,4

Уравновешивающий момент, Н м

M1д=142

--

--

--

--

--

--

 

Варианты заданий

Вариант №1

01

m1

12

m2

25

m3

35

m5

30

I1S

16

I2S

1,0

I5C

0,6

F3C

4000

𝜔1

15

ε1

10

lAB

0,15

lBC

0,46

lBD

0,23

lEH

0,3

lBS2

0,15

XE

0,45

YK

0

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

150

 

Вариант №2

02

m1

12

m2

25

m3

35

m5

30

I1S

16

I2S

1,0

I5C

0,6

F3C

4000

𝜔1

15

ε1

10

lAB

0,15

lBC

0,46

lBD

0,23

lEH

0,2

lBS2

0,15

XE

0,3

YK

-0,25

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №3

03

m1

15

m2

30

m3

50

m5

60

I1S

15

I2S

2,5

F3C

6000

F5C

3000

𝜔1

12

ε1

10

lAB

0,1

lBC

0,3

lBS2

0,15

XE

0,3

YC

0

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №4

04

m1

15

m2

30

m3

50

m5

60

I1S

15

I2S

2,5

F3C

6000

F5C

3000

𝜔1

15

ε1

15

lAB

0,1

lBC

0,3

lBS2

0,15

YE

0,32

YC

0

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №5

05

m1

26

m2

16

m3

35

m5

30

I1S

17

I2S

1,8

F3C

6000

F5C

3000

𝜔1

16

ε1

12

lAB

0,15

lBC

0,45

lBS2

0,32

XC

0

YE

0,8

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №6

06

m1

26

m2

16

m3

35

m5

30

I1S

17

I2S

1,8

F3C

6000

F5C

3000

𝜔1

15

ε1

14

lAB

0,15

lBC

0,45

lBS2

0,3

XC

0

YE

-0,5

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №7

07

m1

60

m2

35

m3

60

m5

50

I1S

5

I2S

2

I3S

6,5

F5C

6000

𝜔1

20

ε1

30

lAB

0,1

lBC

0,3

lCD

0,3

lBS2

0,18

XD

-0,35

YD

-0,27

YE

0,2

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №8

08

m1

60

m2

35

m3

60

m5

50

I1S

5

I2S

2

I3S

6,5

F5C

6000

𝜔1

20

ε1

30

lAB

0,1

lBC

0,3

lCD

0,3

lBS2

0,15

XD

-0,1

YD

0,3

XK

-0,15

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №9

09

m1

22

m2

20

m3

50

m5

30

I1S

25

I2S

1,0

F3C

6000

F5C

3000

𝜔1

15

ε1

10

lAB

0,1

lBC

0,3

lBS2

0,2

XE

-0,5

Yc

0

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №10

10

m1

22

m2

20

m3

50

m5

30

I1S

25

I2S

1,0

F3C

6000

F5C

3000

𝜔1

14

ε1

12

lAB

0,1

lBC

0,3

lBS2

0,2

30°

Yc

0

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №11

11

m1

2

m3

5

m5

30

I1S

0,2

I3S

0,3

F5C

2000

𝜔1

16

ε1

7

lAB

0,1

lCD

0,65

lCS3

0,3

Xc

0

Yc

-0,5

YE

0,2

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №12

12

m1

2

m3

5

m5

30

I1S

0,2

I3S

0,3

M1D

120

𝜔1

16

ε1

7

lAB

0,1

lCD

0,25

lCS3

0,1

Xc

-0,15

Yc

-0,2

XE

0,35

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №13

13

m1

12

m3

15

m4

20

m5

50

I1S

5

I3S

0,4

I4S

0,3

M1D

400

𝜔1

18

ε1

14

lAB

0,12

lCD

0,24

lDE

0,2

lDS4

0,15

Xc

0

Yc

-0,24

XE

0,40

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №14

14

m1

12

m3

15

m4

20

m5

50

I1S

5

I3S

0,4

I4S

0,3

M1D

400

𝜔1

18

ε1

14

lAB

0,2

lCD

0,2

lDE

0,48

lDS4

0,24

Xc

0

Yc

-0,06

XE

-0,06

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №15

15

m2

6

m3

15

m5

16

lAB

0,2

𝜔1

10

ε1

5

I1S

1

I3S

0,6

I4S

0,2

M1D

270

lCD

0,5

lCE

0,35

YE

-0,05

YD

-0,05

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №16

16

m2

6

m3

15

m5

16

lAB

0,2

𝜔1

10

ε1

5

I1S

1

I2S

0,4

I5S

1

F3C

300

lBC

0,6

lDK

0,8

XD

-0,4

YD

-0,4

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №17

17

m1

20

m2

24

m3

22

m5

25

I1S

1,2

I2S

0,5

I3C

0,3

F5C

5000

𝜔1

20

ε1

30

lAB

0,1

lBC

0,3

lCD

0,2

lBS2

0,15

XD

-0,3

YD

0

YE

-0,2

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №18

18

m1

20

m2

24

m3

22

m5

25

I1S

1,2

I2S

0,5

I3C

0,3

F5C

5000

𝜔1

20

ε1

30

lAB

0,1

lBC

0,3

lCD

0,2

lBS2

0,1

XD

-0,3

YD

-0,15

YE

0,3

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №19

19

m1

20

m2

18

m4

15

m5

40

I1S

1,6

I2S

1,2

I4S

0,9

F5C

400

𝜔1

12

ε1

7

lAB

0,15

lBC

0,5

lCE

0,4

lBS2

0,25

lCS4

0,2

XD

-0,2

YD

-0,1

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №20

20

m1

20

m2

18

m4

15

m5

40

I1S

1,6

I2S

1,2

I4S

0,9

F5C

400

𝜔1

12

ε1

7

lAB

0,15

lBH

0,46

lCE

0,3

lCH

0,15

XE

0,38

XD

0,3

YD

0,1

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №21

21

m1

30

m2

50

lAB

0,1

lBC

0,45

lCD

0,3

I1S

0,6

I2S

1,2

I3S

0,8

𝜔1

10

ε1

8

lBH

0,3

lBS2

0,2

lHS4

0,25

XD

0,55

XE

0,35

F4C

250

M3C

500

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №22

22

m1

30

m2

50

lAB

0,1

lBC

0,45

lCD

0,3

I1S

0,6

I2S

1,2

I3S

0,8

𝜔1

10

ε1

8

lBS2

0,2

lCS3

0,12

lES5

0,1

XD

-0,5

YD

-0,4

YK

-0,2

F5C

500

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №23

23

m1

10

m2

30

m3

60

lAB

0,2

lBC

0,8

lBS2

0,36

I1S

5

I2S

8

𝜔1

20

ε1

15

lBH

0,6

lHS4

0,4

XE

0,26

I4S

10

M1D

250

m4

30

F4C

500

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №24

24

m1

10

m2

30

m3

60

lAB

0,2

lBC

0,8

lBS2

0,36

I1S

5

I2S

8

𝜔1

20

ε1

15

lBD

0,22

lEH

0,4

XE

0,55

YE

0,4

I5S

2,0

m5

8,0

F5C

1000

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

60

120

240

300

30

 

Вариант №25

25

m1

10

m2

25

m3

40

m5

50

lAB

0,1

lBC

0,3

lBS2

0,15

lCD

0,4

α

30

lEQ

0,2

lQS5

0,1

XD

0,5

YD

-0,2

XQ

0,6

YQ

0,1

𝜔1

10

ε1

30

F5C

3000

I1S

10

I2S

0,5

I3S

2

I5S

5

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

75

330

150

300

0

 

Вариант №26

26

m1

15

m2

30

m3

50

m5

40

lAB

0,1

lBC

0,3

lBS2

0,2

lKQ

0,12

lQS5

0,06

I1S

25

I2S

0,5

I5S

2

XQ

0,6

𝜔1

15

ε1

20

M5C

500

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1

45

120

240

300

150

 

Вариант №27

27

m1

20

m2

50

m3

30

m5

50

lAB

0,1

lBC

0,4

lBS2

0,2

lCD

0,5

lBK

0,7

lDS3

0,25

XE

0,3

YE

-0,2

XD

0,5

YD

-0,3

XF

0,35

I1S

30

I2S

5

I3S

5

I4S

2

𝜔1

10

ε1

15

F5C

5000

Вариант

 

А

Б

В

Г

Д

φ1