Проектирование и исследование механизмов двигателя внутреннего сгорания автономной электроустановки

 

Где направлено от точки В к точке А, ,

 

 

Точку находим  по свойству подобия:

 

Из плана ускорений  находим:

 

 

 

 

 

 

3.2.2. Силовой анализ

Определяем силы и моменты  сил инерции звеньев:

 

 

 

 

Силы инерции направляются противоположно ускорению центра масс, а моменты сил инерции противоположно угловым ускорениям звеньев.

Отделяем структурную  группу 2 – 3:

В точке В приложим реакцию а в точке А реакцию , которая раскладывается на составляющие

 

 

⇒

 

, – находим путем построения плана сил согласно уравнению равновесия группы:

 

Принимаем масштабный коэффициент 

Находим отрезки, изображающие известные силы:

 

 

 

 

 

 

Из плана сил находим:

 60*100 == 6000

 

1100

Реакцию находим из уравнения равновесия звена 3:

+

 

Рассмотрим кривошип 1.

В точке А приложена реакция = - , а в точке О реакция , которую находят путем построения плана сил согласно уравнению равновесия:

= 0

Принимаем масштабный коэффициент 

 

 

 

Уравновешивающий (движущий) момент находим из уравнения:

 

 

 

3.3 Аналитический  метод.

   3.3.1 Кинематический анализ.

Для положения i= 2 скорости и ускорения точек и звеньев:

 

5,87

 

(

 

() * + * (

 

((

+*

=768,94

9. V_S2= = 8.512

                   

10. a_S2 =

  = -0.944             

   3.3.2 Силовой анализ.

Силы и моменты сил  инерции звеньев:

 

(

 

 

 

Расчетные схемы для силового анализа статически определимой  структурной группы 2,3 и кривошипа 1 изображены на рисунках 12 и 13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.12

 

 

 

 

Рис.13

 

Из уравнений проекций сил на координатные оси и уравнений  моментов находим реакции в кинематических парах и уравновешивающий момент:

-(5830,418+3207,018+(-20140,0005))=11102,56 Н

=

=-3727,919 Н

-

-2051,3394+21,582=1708,9526 Н

-11102,56 Н

3727,919 Н

-11102,56-5830,418=-16932,978 Н

-(-3727,919)-2051,3394+21,582=1698,1616 Н

-0,048*3727,919+0,0275(-11102,56)-(-45,4089)=-438,8515 Н)

11102,56 Н

-3727,919+43,164=-3684,755 Н

11698,04 Н

 Н

 

 

   3.4. Результаты расчетов и их анализ.

По результатам компьютерных расчетов построены графики , , и годограф

Масштабный коэффициенты и ординаты графиков для положения №2:

     6 Н/мм                                                 Y_F30 =  -134 мм                        

      40 Н/мм                                               Y_F21 =  = 142 мм                           

      50 Н/мм                                               Y_F23 = = 195 мм                            

      40 Н/мм                                                R_F10 = = 142 мм                          

Значение ординат для  всех положений приведены в табл.:

№ полож.	YF30	YF21	YF23	RF10
1	2,8	50	148,8	49,9
2	-134	142	195	142,3
3	-8,2	73,4	43,4	74,4
4	-52,8	111,4	43,2	112,2
5	-71,7	149,3	45	150
6	-45,8	168,5	45,1	168,8
7	2,7	163,8	37,2	163,8
8	42,7	157,4	36,4	157,1
9	52,2	131,7	30,4	131,1
10	6,7	88,4	17,3	87,5
11	-44,7	78,2	11,3	77,4
12	13,45	51,6	67,7	50,8
13	2,8	50	148,8	49,9

 

Уравновешивающий момент М_ур является постоянным для всех положений совпадающий со значением приведенного момента движущих сил

 

 

 

 

 

 

 

Сопоставление результатов  расчётов для положения №2:

Параметр	Единица измерения	Графический метод	Аналитический метод(на ПК)
VB	м/с	7,4	-6,613
VS2	м/с	9,4	8,516
	рад/с	47,6	45,49
аB	рад/с		-2382,98
aS2	м/с2	2340	2321,721
	рад/с2		-5425,44
F30	Н	1100	-806,157
F21	Н	6100	5673,469
F23	Н	-9600	9751,219
F10	Н	6100	5691,393
Мур	Н*м		30,356

 

 

Идентификаторы:

FMU-М_ур

F21-F₂₁

F23-F₂₃

F10-F₁₀

B10- _F10

F30-F₃₀

F1-

W2-

VB-V_B

VS-V_S2

E2-

AB-ab

AS-as₂

FM-М_И2

F2X-

F2Y-( )

FI3-F_И3

FM1-М_И1

 

4.Проектирование  кулачкового  механизма

   4.1. Задачи проектирования.

 

Задачами проектирования кулачкового механизма являются:

1.определение основных размеров из условия выпуклости профиля кулачка.

2.определение профиля кулачка обеспечивающий заданный закон движения толкателя.

 

   4.2. Определение кинематических характеристик.

  -Аналог ускорения       

  -Аналог скорости        

  -Аналог перемещения  толкателя определяются следующим образом:

 

Фаза удаления
Закон постоянного ускорения (параболический закон изменения  ускорения).	Экстремальные значения
= ,	h

 

 

Фаза возвращения
Косинусоидальный закон изменения ускорения	Экстремальные значения
	h

 

Выполняем расчет для положения  n=8 и n=21.

Положение 8 (фаза удаления). Закон постоянного ускорения (параболический закон изменения ускорения).

 

 

 

 

 

Положение 21(фаза возвращения). Косинусоидальный закон изменения ускорения

 

 

 

 

 

 

Максимальные значения:

 

 

 

   4.3 Определение основных размеров (аналитический метод).

Из условия выпуклости профиля кулачка минимальный радиус-вектор профиля  определяется следующим образом:

,

где - минимальное значение аналога ускорения толкателя,

  - перемещение толкателя в том положении, где

Диаметр тарелки толкателя:

 

  

 

4.4. Определение полярных координат профиля кулачка.

Полярные координаты (r,α) точек центрового профиля кулачка, обеспечивающего заданный закон движения толкателя определяется следующим образом:

 

         r_i=+

         , где

          ,причемм при                                                удалении >0,

       а при возвращении <0

 

Рис. 14

Выполняем расчет координат  точек центрового профиля кулачка  для положений 8 и 21.

Положение №8

         r₈==

       

           

Положение№21

         r₂₁==

       

           

 

4.5. Исходные данные для компьютерного расчёта.

Тип механизма – 3.

Вид синтеза – динамический.

Направление движения кулачка  – по часовой стрелке.

Замыкание высшей пары –  кинематическое.

Смещение толкателя –  не задано.

Ход толкателя – h=0.08 м

Фазовые углы поворота кулачка:

Угол поворота кулачка   град  φ_у=70 град

Угол дальнего стояния φ_дс=10 град

Угол возвращения  φ_в=60 град

Законы движения толкателя

При удалении  – закон №1- закон постоянного ускорения (параболический закон изменения ускорения).

Отношение максимального  ускорения к минимальному = 1.

При возвращении– закон№3- косинусоидальный закон изменения ускорения.

Расчет жесткости пружины  – не выполнять.

 

 

 

   4.6  Обработка результатов расчётов и их анализ.

   4.6.1 Построение графиков кинематических характеристик и угла давления.

По результатам компьютерных расчетов построены графики кинематических характеристик

Масштабные коэффициенты и ординаты графиков для положения i=8:

 

 

 

 град/мм

 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения ординат графиков для всех положений приведены  в таблице:

№ полож.	, мм	, мм	,мм
1	0	0	72,0
2	0,4	7,3	72,0
3	1,5	14,6	72,0
4	3,3	22,0	72,0
5	6,0	29,1	72,0
6	9,3	37,0	72,0
7	13,3	44,0	-72,0
8	17,3	37,0	-72,0
9	21,0	29,1	-72,0
10	23,3	22,0	-72,0
11	25,3	14,6	-72,0
12	26,5	7,3	-72,0
13	27,0	0	-72,0
14	27,0	0	-120
15	26,5	-10,3	-116
16	25,3	-20,0	-104
17	23,3	-28,3	-85
18	21,0	-35,0	-60
19	17,3	-39,0	-31
20	13,3	-40,0	0
21	9,3	-39,0	31
22	6,0	-35,0	60
23	3,3	-28,3	85
24	1,5	-20,0	104
25	0,4	-10,3	116
26	0	0	120