Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Проэктирование и исследование механизма выпуска и уборки шасси
Государственный аэрокосмический университетим. Н. Е. Жуковского«ХАИ»Кафедра 202Пояснительная записка к курсовому проэкту по ТММ:«Проэктирование и исследование механизма выпуска и уборки шасси» Выполнил:студент группы 120-ККононенко АндрейПетрович Проверил:Фомичева ЛюдмилаАлександровнаКиев – 2004 Оглавление1. Структурный анализ рычажного механизма Степень подвижности механизма .32. Построение совмещенных планов механизма Степень подвижности механизма .33. Построение планов скоростей Степень подвижности механизма .34. Определение потребной движущей силы гидроподъёмника методом рычага ЖуковскогоСтепень подвижности механизма .35. Выбор величины постоянной движущей силы гидроподъёмника Степень подвижности механизма .36. Динамический анализ механизма Степень подвижности механизма .3Степень подвижности механизма .3W=3*3-2*4-1*0=1 3Степень подвижности механизма .3W=3*3-2*4-1*0=1 3Степень подвижности механизма .3W=3*3-2*4-1*0=1 37. Силовой расчёт механизма уборки шасси Степень подвижности механизма .3Степень подвижности механизма .3W=3*3-2*4-1*0=1 3Степень подвижности механизма .3W=3*3-2*4-1*0=1 3 1.Структурный анализ рычажного механизмаОбозначим звенья механизма:1 – рычаг ОВ жестко связан со стойкой (ногой) ОА колеса, совершает вращательное движение;2 – шток с поршнем, совершает плоское движение;3 – цилиндр, совершает вращательно-колебательное движение;4 – неподвижная стойка.Степень подвижности механизмаW=3n`- 2p5 – p4где n`= 3 – количество подвижных звеньев; p5 = 4 – количество КП 5-го класса (4-1, 1-2, 3-4 – вращательные КП, 2-3 – поступательные КП); p4 = 0 – количество КП 4-го класса;W=3*3-2*4-1*0=1Механизм имеет одно начальное звеноОсновной механизм – звено 1 и стойка 4 (механизм I-го класса, I-го порядка)Выделим СГ – звенья 2,3 ( II-го класса, II-го порядка, III-го вида)Вывод: механизм убирающигося шасси – это механизм II-го класса.2. Построение совмещенных планов механизма Для построения совмещённых планов механизма необходимо определить недостающие размеры.Найдём жесткий угол рычага γ . По заданым начальному (нα) и конечному (кα) положениям ноги колеса ОА найдём угол ϕ=кα- нα= 800 – 00 = 800 и изобразим в масштабе ==OAlOAlµ02.0908.1=[ ]ммм / положение ноги ОАН и ОАК . Строим окружность радиусом OBl с центром в т.D, к ней проводим из центра шарнира С касательную и точку касания В0 соединяем с центром О. От точки касания В0 в обе стороны откладываем дуги, центральные углы которых равны 0402/ =ϕ и отмечаем точки ВН и ВК, соответствующие выпущенному и убранному положению шасси. Измеряем искомый угол 0140=γ.Чтобы вычертить совмещённые планы механизма, разобьём угол ϕ=кα- нα на 9 неравных частей. От начального положения ноги ОАН отступаем 50 два раза и далее по 100 до конечного положения, получая,соответственно, точки 1`, 1,2,3,…,9 (АН = 1`,АК = 9). Все построения выполняем на чертеже в выбраном масштабе lµ.Полный ход штока найдём из равенства:H=KCBl- HCBl (т.е. Н = (СВК – СВН) lµ) ;H= (92 – 67) 0,02 = 0,5 м ;Длину цилиндра приймем равной: НlЦ1,1=;мlЦ16,15,01,1 =⋅= ;Длинну штока опредиляем из соотношения:мlНllШOAШ2225,15,005,18,105,1=⋅−=−=На чертеже изображающем совмещённые планы механизма, для начального положения указать центры тяжести звеньев 1 (т.S1), 2 (т.S2⇒ BS2 = 0,5 lШ), 3 (т.S3⇒BS3 = 0,5 lЦ). Центр тяжести колпса – т.А.BS2 = 0,5*1,2225 = 0,61м ;BS3 = 0,5*1,16 = 0,58м.3. Построение планов скоростейПлан скоростей строится для 1`- 9 положений механизма.Векторное уравнение для определения скоростей точек имеют вид:1) ;0 AOAVVV += ;00=V ;AOAVV = OAVA⊥ ;Задаём отрезок ммa 100=ρ, изображающий скорость т.А в некотором (пока неизвестном) масштабе ммсмl/µ.2) ;0 BOBVVV += ;00=V ;BOBVV = OBVB⊥ ;21,09019===OAOBVVAB и abVVABρρ=, отсюда ммOAOBab 2121,0100 =⋅==ρρ (для всех положний механизма одинаковый). Отрезок bρ соответствует скорости т.В (OAAlV=1ω - угловая скорость). Аналогично находим SV и KV (К – точка приложения силы Q)ммOAOSas 6,66906010011=⋅==ρρ ; (1sρи kρтакже для всех положений механизмаммOAOKak 509045100 =⋅==ρρ; одинаковы).3) =+=⊥+=BCVVVVVBCVVVVCCCCCCCBCBCBC//;0, , 222222 Находим 2SV. Т.к. BSBSVVV22+= и 222bcbsBCBS= тогда ⇒⋅=BCBSbcbs222 Отрезок 2sρ соответствует скорости точки 2S и равен: 1’) ммbs 6,666305,142=⋅= 1’) ммs 5,172=ρ1) ммbs 66730132=⋅= 1) ммs 182=ρ2) ммbs 569305,112=⋅= 2) ммs 7,182=ρ3) ммbs 3,3723082=⋅= 3) ммs 6,192=ρ4) ммbs 8,175305,42=⋅= 4) ммs 3,212=ρ5) ммbs 38,0783012=⋅= 5) ммs 1,212=ρ6) ммbs 4,1813042=⋅= 6) ммs 212=ρ7) ммbs 5,2853072=⋅= 7) ммs 202=ρ8) ммbs 75,38830112=⋅= 8) ммs 5,192=ρ9) ммbs 07,492305,122=⋅= 9) ммs 9,182=ρНаходим 3SV. Т.к. 23ωω= то, 32333CSCSVS⋅=⋅=ωω получим ⇒⋅=BCCSbcs323ρ1’) ммs 3,666295,143=⋅=ρ1) ммs 6,56729133=⋅=ρ2) ммs 83,469295,113=⋅=ρ3) ммs 2,3722983=⋅=ρ4) ммs 74,175295,43=⋅=ρ5) ммs 37,0782913=⋅=ρ6) ммs 4,1812943=⋅=ρ7) ммs 4,2852973=⋅=ρ8) ммs 6,38829113=⋅=ρ9) ммs 9,392295,123=⋅=ρИтак на плане скоростей отрезки 32,,,,, ssksbaρρρρρρ выражаем в масштабе =мммl02,0µ скорости точек 32,,,,, SSKSBA соответственно. Полученные результаты для всех положений механизма сводим в таблицу 1. Таблица 1 1` 1 2 3 4 5 6 7 8 9ρa(мм) ( )AV100 ------ ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----ρb(мм) ( )BV21 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----ρs(мм) ( )SV66,6 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----ρk(мм) ( )KV50 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----ρs2(мм) ( )2SV17,5 18 18,7 19,6 21,3 21,1 21 20 19,5 18,9ρs3(мм) ( )3SV6,3 5,6 4,83 3,2 1,74 0,37 1,4 2,4 3,6 3,94. Определение потребной движущей силы гидроподъёмника методом рычага Жуковского.К планам скоростей в точках, соответствующих точкам приложения сил на звеньях механизма, прикладываются повёрнутые на 900 в одном и том же направлении силы Fi :G1, G2, G3, GK, Q, действующие на звенья механизма, и движущая сила подъёмника шасси, Pn // ВС.Из условия статического равновесия планов скоростей, как твёрдых тел, относительно полюса ρ имеем ∑= 0iMρ, откудаρhhFPiiпдв∑=где iF - силы действующие на звенья механизма ( это силы тяжести gmGii= и аэродинамическая сила αsin⋅= СQ. Массы звеньев im и коэффициент градНС известны из условия).НgmGн5888,9601=⋅==НgmGш988,9102=⋅==НgmGц988,9103=⋅==НgmGкк10298,9105 =⋅==1’) HQ 00sin8000=⋅=1) HQ 7,695sin8000=⋅=2) HQ 9,13810sin8000=⋅=3) HQ 6,27320sin8000=⋅=4) HQ 40030sin8000=⋅=5) HQ 2,51440sin8000=⋅=6) HQ 8,61250sin8000=⋅=7) HQ 8,69260sin8000=⋅=8) HQ 7,75170sin8000=⋅=9) HQ 8,78780sin8000=⋅=iPhh , - кратчайшие расстояния от пдвP и iF до полюса ρ (опредиляется планов скоростей). Так, для рассматриваемого примера получим:PQkkдвпhQhhGhGhGhGP++++=332211.;1’) ;07,725,15500010292,6982,5980588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=1) ;1,11545,168,497,696,1010293,5981,5982,6588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=2) ;2,14795,175,499,1381110295,4985985,11588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=3) ;9,30275,195,476,2733210293982,2985,021588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=4) ;1,3938215,444005,44102929819832588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=5) ;6,50785,21402,5146210291983,09842588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=6) ;5,62205,205,348,61275102929829849588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=7) ;7,72985,19268,6928710295,2985,49858588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=8) ;4,815218177,7519310295,39899863588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=9) ;2,86691797,78797102949810985,66588HPпдв=⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=По результатам расчёта строится график изменения двпP. в зависимости от перемещения штока гидроподъёмника относительно цилиндра ( )32.−SPдвп в масштабе ммНP8,571502,8669==µ и мммS003,01003,032==−µ.Перемещение штока относительно цилиндра определяется по формуле 132 −−−=jjjCBCBS из плана совмещённых положений механизма, где j – положение механизма.1’) мSj032=−1) мSj03,002,06,669,6732=⋅−=−2) мSj03,002,09,675,6932=⋅−=−3) мSj05,002,05,697232=⋅−=−4) мSj06,002,0727532=⋅−=−5) мSj06,002,0757832=⋅−=−6) мSj06,002,0788132=⋅−=−7) мSj06,002,0818432=⋅−=−8) мSj06,002,0848732=⋅−=−9) мSj06,002,0879032=⋅−=−Результаты расчётов сводим в таблицу 2. Таблица 2 j 1` 1 2 3 4 5 6 7 8 9 α00050100200300400500600700800 Qj (H)0 69,7 138,9 273,6 400 514,2 612,8 692,8 751,7 787,8 h1j (мм)0 6,2 11,5 21,5 32 42 49 58 63 66,5 h2j (мм)5,2 5,1 5 2,2 1 0,3 2 4,5 9 10 h3j (мм)6,2 5,3 4,5 3 2 1 2 2,5 3,5 4 hkj (мм)0 10,6 11 32 46 62 75 87 93 97 hQj (мм)50 49,8 49,5 47,5 44,5 40 34,5 26 17 9 hpj (мм)15,5 16,5 17,5 19,5 21 21,5 20,5 19,5 18 17 Pn дв j (H)72,07 1154,1 1479,2 3027,9 3938,1 5078,6 6220,5 7298,7 8152,4 8669,2 S2-3j (м)0 0,03 0,03 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,065. Выбор величины постоянной движущей силы гидроподъёмника.Построенный по результатам п.4 график ( )32.−SPдвп показывает, что величина потребной движущей силы изменяется в широком диапазоне. Но в конструктивном отношении более просты и надёжны подъёмники, движущая сила которых постоянна. Установить величину постоянной движущщей силы подъёмника можно следующим образом, учитывая, что ∫= FdSA:1) путём графического интегрирования графика ( )32.−SPдвп получить закон изминения работы потребных движущих сил ( )32. −SAдвп (см. чертёж А1). Выбераем полюсное расстояние а = 80 мм . Тогда масштаб ммДжaSPA87,1380003,08,5732=⋅⋅=⋅⋅=−µµµ;2) из начала координат диаграммы работ рповодим луч, касательный к графику ( )32. −SAдвп. Под углом δ, равным углу наклона касательной из полюса ρ на диаграмме ( )32.−SPдвп проводим луч, отсекающий на оси ординат отрезок, выражаем в масштабе Pµ минимально возможную нагрузку Р , способную полностью убрать опору;3) т.к. потребные движущие силы были определены без учёта сил трения в кинематических парах, а также для создания некоторого запаса в энергии движущих сил двP принимается на 10% больше Р , т.е. ммPPPдв7,95871,0871,0 =⋅+=+=. На графике работ строим закон изменения работы принятой движущей силы ( )32. −SAдвп.6. Динамический анализ механизмаДля установления действительного движения механизма шасси под действием принятой движущей силы проводим динамическое исследование. Для упрощения анализа используется динамическая модель, которая состоит из неподвижой стойки 4 и закреплённого на ней с помощью шарнира звена 1, совершающего вращательное движение. Подвижное звено 1 назовём звеном приведения, а точку А – точкой приведения.Закон движения звена приведения определяем на основании анализа законов изменения кинетической энергии Е и его приведённой массы m’.6.1. Расчёт приведённой массы механизмаПод приведённой массой механизма понимается условная масса m’, которая, будучи сосредоточена в точке приведения обладает кинетической энергией, равной сумме кинетических энергий всех звеньев механизма, т.е.∑′==′nkKAEVm122 (1) (KE - кинетическая энергия кго звена)где n′- количество подвижных звеньев механизма, KE - кинетическая энергия звеньев механизма, определяемая по известным формулам в зависимости от вида движения звена:При поступательном движении - 22mVE =;При вращательном движении - 22ωIE =;При плоском движении - 2222ωCZCImVE +=; (где С – центр массы звена).Для рассматриваемого примера ез соотношения (1) получим:( )22222222233221112AASAAAnpVIVVmVIVImmmωωω++++==′ (2)Момент инерции звеньев вычисляем по формулам:241604,04,02211=⋅⋅==OSlmI;2,11222,110122222=⋅==шlmI;48,4316,11032223=⋅==цlmI;Определение m’ по формуле (2) осуществляется с использованием планов скоростей и данных полученных в п.3 (см. таблицу 1).2211AVIω=4,724,32421==OAlI (для всех положений механизма)1’)2233AVIω=( )( )0537,010032,15,1448,422222223=⋅⋅=palbcIBC 1’)2222AVIω=( )( )0144,010032,15,142,122222222=⋅⋅=palbcIBC1)( )( )0403,010034,11348,422222223=⋅⋅=palbcIBC 1) ( )( )0108,010034,1132,122222222=⋅⋅=palbcIBC 2) ( )( )0309,010038,15,1148,422222223=⋅⋅=palbcIBC 2) ( )( )00828,010038,15,112,122222222=⋅⋅=palbcIBC3) ( )( )01344,010044,1848,422222223=⋅⋅=palbcIBC 3) ( )( )0036,010044,182,122222222=⋅⋅=palbcIBC4) ( )( )00403,01005,15,448,422222223=⋅⋅=palbcIBC 4) ( )( )00108,01005,15,42,122222222=⋅⋅=palbcIBC5) ( )( )000183,010056,1148,422222223=⋅⋅=palbcIBC 5) ( )( )000045,010056,112,122222222=⋅⋅=palbcIBC6) ( )( )00268,010062,1448,422222223=⋅⋅=palbcIBC 6) ( )( )00072,010062,142,122222222=⋅⋅=palbcIBC7) ( )( )00761,01007.1748,422222223=⋅⋅=palbcIBC 7) ( )( )00204,01007,172,122222222=⋅⋅=palbcIBC8) ( )( )01747,010076,11148,422222223=⋅⋅=palbcIBC 8) ( )( )00468,010076,1112,122222222=⋅⋅=palbcIBC9) ( )( )02208,010084,15,1248,422222223=⋅⋅=palbcIBC 9) ( )( )00552,010084,15,122,122222222=⋅⋅=palbcIBC1’) 222ASVVm=( )( )306,01005,1710222222=⋅=papsm1) ( )( )324,01001810222222=⋅=papsm2) ( )( )349,01007,1810222222=⋅=papsm3) ( )( )384,01006,1910222222=⋅=papsm4) ( )( )453,01003,2110222222=⋅=papsm5) ( )( )445,01001,2110222222=⋅=papsm6) ( )( )441,01002110222222=⋅=papsm7) ( )( )4,01002010222222=⋅=papsm8) ( )( )38,01005,1910222222=⋅=papsm9) ( )( )357,01009,1810222222=⋅=papsm1’) кгm 7741,670144,0306,00537,04,760 =++++=′1) кгm 7751,670108,0324,00403,04,760 =++++=′2) кгm 78818,6700828,0349,00309,04,760 =++++=′ [...]... и овой расчёт меха и ма убор и шас и В основе и ового расчёта ле и метод и етоста и и Целью расчёта является, определе и реак и в и ема и ес и парах меха и ма и ве и и ы уравнове и ающего момента на ведущем звене Нагруз и действую и на меха и м, - это и ы тяжес и звеньев Gi , аэро и а и еская и а и и ы и ер и Ве и и ы и направле и и и ер и нахо и с помощью плана ускоре и Реак и ... 13,872 6.3 Установле и и и ного закона д и е и меха и ма и време и его срабатыва и И выраже и и е и еской энер и и а и еской моде и меха и ма с точкой п и еде и А: m′V A2 E= 2 (4) Посредством ранее построенных и грамм и мене и и е и еской энер и E ( S 2−3 ) и п и едённой массы m′( S A ) можна опреде и ь и и ные скорос и точ и п и еде и во всех положе и х меха и ма И (4) и еем: VA = 2 ⋅... - п и аще и угла поворота стой и колеса) S 1′ = 0 ; A 1− 2 S A = ( 90 ⋅ 5) ⋅ 0,02 = 9 мм; 3 S A−9 = ( 90 ⋅ 10 ) ⋅ 0,02 = 18 мм; 6.2 Определе и закона и мене и и е и еской энер и меха и ма Т.к д и ущая и а подъём и а постоянна, а потребная д и ущая и а Pп.дв , по ве и и е равная и ам, препятствую и д и е и подъём и а, переменна и за и и от положе и меха и ма, то разность работ э и и обуслав и ает... i =1 П и еча и : п и едённый момент и ер и звена п и еде и также определяется и равенства и е и еской энер и звена п и еде и сумме и е и ес и энер и всех звеньев меха и ма, т.е ω 2 n′ ′ I np = ∑ EK 2 k =1 ( E K - и е и еская энер и кго звена) По данным таб и ы стр и гра и ескую за и и ость m′( S A ) в масштабе µ m′ = 67,7741 кг м = 1,35 и µ S A = µ l = 0,02 Перемеще и т.А... 3,189 H ⋅ м П и еча и : ес и и ы и ер и и моменты и и ер и малы по сравне и с Pдв , то и и можно пренебречь Уравне и и етоста и и для определе и реак и в КП можно составлять на и ая с рассмотре и СГ (звенья 2 и 3) Т.к уравне и решаются гра и ес и, выбераем масштаб µ F = 79,89 H = 1,45 для 55 мм построе и планов и 1 Рассмот и СГ (звено 1 и 2): ∑ M C F k = 0 Нахо и Rτ21 : τ 21 ( ) R... Определе и реак и в КП Ве и и у у и и , действую и в под и ных сое и е и х звеньев, найдём безучёта и тре и , и пользуя метод и етоста и и За основной меха и м п и мем хвостовую опору (ногу шас и с непод и ной стойкой) Расчёт начнём с последней в порядке наслое и структурной группы, состоящей и штока с поршнем и и и дра Вычер и аем в масштабе µ l = 0,02 м основной меха и м и СГ в и следуемом... помощью плана ускоре и Реак и в и ема и ес и парах групп Ассура определяем и усло и равнове и той и и иной группы Ассура и и её определённых звеньев Расчёт на и аем с последней в порядке наслое и СГ В последнюю очередь выполняем расчёт основного меха и ма для определе и реак и в его КП и ве и и ы уравнове и ающего момента и овой расчёт меха и ма проведём в положе и (1) Угловая скорость звена... 6,8172 2 1,8 с 2 2,714 м = = 4,0921 2 1,8 с Танген и льное ускоре и можно рас и ать следую и образом: τ WA = dV A ; dt τ WA = dV A dS A dV A ⋅ = ⋅ VA ; dt dS A dS A Гра и ес и и ферен и ова и м гра и а V A ( S A ) можно постр и ь и грамму dV A ( SA ) dS A и рас и ать положе и меха и ма П и гра и еском и ферен и ова и вы и аем полюсное расстоя и a = 50 мм , тогда масштаб µ dV A dS A м2 µV... препятствую и д и е и подъём и а, переменна и за и и от положе и меха и ма, то разность работ э и и обуслав и ает и мене и и е и еской энер и звеньев меха и ма, ∆E = Aдв − Ап.дв (ве и и а ∆E опре и яется вы и а и м и ор и аты гра и а Aдв ор и ат к и ой Aп.дв и построе и к и ой ∆E ( S 2−3 ) - см чертёж А1) 1’) ∆E = 0 мм 1) ∆E = 11,8 − 1,5 = 10,3 мм 5) ∆E = 90 − 46,3 = 43,7 мм 2) ∆E = 23,7... Располагая законом и мене и скорос и точ и п и еде и V A ( S A ) и зная её полное перемеще и , можно опреде и ь время затра и аемое на уборку меха и ма шас и И еем dS VA = A dt dS dt = A VA тогда, 1 0 T= и SA A ∫V dS A Время срабатыва и меха и ма получаем гра и ес и и тег и ова и м и граммы и мене и ве и и ы 1’) 1) 2) 3) 4) 0,1314 с 1 = 0,02628 , построенной в масштабе µ 1 = 5 м ⋅ мм VA VA 1 с . Установле и и и ного закона д и е и меха и ма и време и его срабатыва и И выраже и и е и еской энер и и а и еской моде и меха и ма с точкой п и еде и . и а и и ы и ер и . Ве и и ы и направле и и и ер и нахо и с помощью плана ускоре и . Реак и в и ема и ес и парах групп Ассура определяем и усло и