đồ án '''' môn cơ học máy ( tiếng nga )''''

Государственный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ» Кафедра 202 Пояснительная записка к курсовому проэкту по ТММ: «Проэктирование и исследование механизма выпуска и уборки шасси» Выполнил: студент группы 120-К Кононенко Андрей Петрович Проверил: Фомичева Людмила Александровна Киев – 2004 Оглавление 1. Структурный анализ рычажного механизма __________________________________ 1 2. Построение совмещенных планов механизма __________________________________ 1 3. Построение планов скоростей _______________________________________________ 2 4. Определение потребной движущей силы гидроподъёмника методом рычага Жуковского __________________________________________________________________ 4 5. Выбор величины постоянной движущей силы гидроподъёмника ________________ 6 6. Динамический анализ механизма ______________________________________________ 6 6.1. Расчёт приведённой массы механизма ________________________________ 7 6.2. Определение закона изменения кинетической энергии механизма___________10 6.3. Установление истинного закона движения механизма и времени его срабатывания _________________________________________________________________________ 10 7. Силовой расчёт механизма уборки шасси _____________________________________14 7.1. Построение плана ускорений ________________________________________14 7.2. Определение реакций в КП __________________________________________16 1.Структурный анализ рычажного механизма Обозначим 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 механизма W=3n`- 2p 5 – p 4 где n`= 3 – количество подвижных звеньев; p 5 = 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=1 Механизм имеет одно начальное звено Основной 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  . По заданым начальному ( н  ) и конечному ( к  ) положениям ноги колеса ОА найдём угол  = к  - н  = 80 0 – 0 0 = 80 0 и изобразим в масштабе  OA l OA l  02.0 90 8.1    ммм / положение ноги ОА Н и ОА К . Строим окружность радиусом OB l с центром в т.D, к ней проводим из центра шарнира С касательную и точку касания В 0 соединяем с центром О. От точки касания В 0 в обе стороны откладываем дуги, центральные углы которых равны 0 402/   и отмечаем точки В Н и В К , соответствующие выпущенному и убранному положению шасси. Измеряем искомый угол 0 140  . Чтобы вычертить совмещённые планы механизма, разобьём угол  = к  - н  на 9 неравных частей. От начального положения ноги ОА Н отступаем 5 0 два раза и далее по 10 0 до конечного положения, получая,соответственно, точки 1`, 1,2,3,…,9 (А Н = 1`,А К = 9). Все построения выполняем на чертеже в выбраном масштабе l  . Полный ход штока найдём из равенства: H = K CB l - H CB l (т.е. Н = (СВ К – СВ Н ) l  ) ; H = (92 – 67) 0,02 = 0,5 м ; Длину цилиндра приймем равной: Нl Ц 1,1  ; мl Ц 16,15,01,1    ; Длинну штока опредиляем из соотношения: мl Нll Ш OAШ 2225,15,005,18,1 05,1    На чертеже изображающем совмещённые планы механизма, для начального положения указать центры тяжести звеньев 1 (т.S 1 ), 2 (т.S 2  BS 2 = 0,5 l Ш ), 3 (т.S 3 BS 3 = 0,5 l Ц ). Центр тяжести колпса – т.А. BS 2 = 0,5*1,2225 = 0,61м ; BS 3 = 0,5*1,16 = 0,58м. 3. Построение планов скоростей План скоростей строится для 1`- 9 положений механизма. Векторное уравнение для определения скоростей точек имеют вид: 1) ; 0 AOA VVV  ;0 0 V ; AOA VV  OA V A  ; Задаём отрезок ммa 100  , изображающий скорость т.А в некотором (пока неизвестном) масштабе       мм см l /  . 2) ; 0 BOB VVV  ;0 0 V ; BOB VV  OB V B  ; 21,0 90 19  OA OB V V A B и a b V V A B    , отсюда мм OA OB ab 2121,0100   (для всех положний механизма одинаковый). Отрезок b  соответствует скорости т.В ( OA A l V  1  - угловая скорость). Аналогично находим S V и K V (К – точка приложения силы Q) мм OA OS as 6,66 90 60 100 1 1   ; ( 1 s  и k  также для всех положений механизма мм OA OK ak 50 90 45 100   ; одинаковы). 3)        BCVVVVV BCVVVV CCCCC C C BCBCBC //;0, , 222 222 Находим 2 S V . Т.к. BSBS VVV 22  и 2 22 bc bs BC BS  тогда    BC BSbc bs 22 2 Отрезок 2 s  соответствует скорости точки 2 S и равен: 1’) ммbs 6,6 66 305,14 2    1’) ммs 5,17 2   1) ммbs 6 67 3013 2    1) ммs 18 2   2) ммbs 5 69 305,11 2    2) ммs 7,18 2   3) ммbs 3,3 72 308 2    3) ммs 6,19 2   4) ммbs 8,1 75 305,4 2    4) ммs 3,21 2   5) ммbs 38,0 78 301 2    5) ммs 1,21 2   6) ммbs 4,1 81 304 2    6) ммs 21 2   7) ммbs 5,2 85 307 2    7) ммs 20 2   8) ммbs 75,3 88 3011 2    8) ммs 5,19 2   9) ммbs 07,4 92 305,12 2    9) ммs 9,18 2   Находим 3 S V . Т.к. 23    то, 3233 3 CSCSV S   получим    BC CSbc s 32 3  1’) ммs 3,6 66 295,14 3     1) ммs 6,5 67 2913 3     2) ммs 83,4 69 295,11 3     3) ммs 2,3 72 298 3     4) ммs 74,1 75 295,4 3     5) ммs 37,0 78 291 3     6) ммs 4,1 81 294 3     7) ммs 4,2 85 297 3     8) ммs 6,3 88 2911 3     9) ммs 9,3 92 295,12 3     Итак на плане скоростей отрезки 32 ,,,,, ssksba  выражаем в масштабе        мм м l 02,0  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 9  a(мм)   A V 100  b(мм)   B V 21  s(мм)   S V 66,6  k(мм)   K V 50  s 2 (мм)   2 S V 17,5 18 18,7 19,6 21,3 21,1 21 20 19,5 18,9  s 3 (мм)   3 S V 6,3 5,6 4,83 3,2 1,74 0,37 1,4 2,4 3,6 3,9 4. Определение потребной движущей силы гидроподъёмника методом рычага Жуковского. К планам скоростей в точках, соответствующих точкам приложения сил на звеньях механизма, прикладываются повёрнутые на 90 0 в одном и том же направлении силы F i :G 1 , G 2 , G 3 , G K , Q, действующие на звенья механизма, и движущая сила подъёмника шасси, P n // ВС. Из условия статического равновесия планов скоростей, как твёрдых тел, относительно полюса  имеем   0 i M  , откуда  h hF P ii пдв   где i F - силы действующие на звенья механизма ( это силы тяжести gmG ii  и аэродинамическая сила  sin   С Q . Массы звеньев i m и коэффициент         град Н С известны из условия). НgmG н 5888,960 1     НgmG ш 988,910 2     НgmG ц 988,910 3     НgmG кк 10298,9105     1’) HQ 00sin800 0  1) HQ 7,695sin800 0  2) HQ 9,13810sin800 0  3) HQ 6,27320sin800 0  4) HQ 40030sin800 0  5) HQ 2,51440sin800 0  6) HQ 8,61250sin800 0  7) HQ 8,69260sin800 0  8) HQ 7,75170sin800 0  9) HQ 8,78780sin800 0  iP hh , - кратчайшие расстояния от пдв P и i F до полюса  (опредиляется планов скоростей). Так, для рассматриваемого примера получим: P Qkk двп h QhhGhGhGhG P      332211 . ; 1’) ;07,72 5,15 500010292,6982,5980588 HP пдв            1) ;1,1154 5,16 8,497,696,1010293,5981,5982,6588 HP пдв            2) ;2,1479 5,17 5,499,1381110295,4985985,11588 HP пдв            3) ;9,3027 5,19 5,476,2733210293982,2985,021588 HP пдв            4) ;1,3938 21 5,444005,44102929819832588 HP пдв            5) ;6,5078 5,21 402,5146210291983,09842588 HP пдв            6) ;5,6220 5,20 5,348,61275102929829849588 HP пдв            7) ;7,7298 5,19 268,6928710295,2985,49858588 HP пдв            8) ;4,8152 18 177,7519310295,39899863588 HP пдв            9) ;2,8669 17 97,78797102949810985,66588 HP пдв            По результатам расчёта строится график изменения двп P . в зависимости от перемещения штока гидроподъёмника относительно цилиндра   32 .  SP двп в масштабе мм Н P 8,57 150 2,8669   и мм м S 003,0 10 03,0 32    . Перемещение штока относительно цилиндра определяется по формуле 132   jjj CBCBS из плана совмещённых положений механизма, где j – положение механизма. 1’) мS j 0 32   1) мS j 03,002,06,669,67 32   2) мS j 03,002,09,675,69 32   3) мS j 05,002,05,6972 32   4) мS j 06,002,07275 32   5) мS j 06,002,07578 32   6) мS j 06,002,07881 32   7) мS j 06,002,08184 32   8) мS j 06,002,08487 32   9) мS j 06,002,08790 32   Результаты расчётов сводим в таблицу 2. Таблица 2 j 1` 1 2 3 4 5 6 7 8 9  0 0 0 5 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 80 0 Q j (H) 0 69,7 138,9 273,6 400 514,2 612,8 692,8 751,7 787,8 h 1j (мм) 0 6,2 11,5 21,5 32 42 49 58 63 66,5 h 2j (мм) 5,2 5,1 5 2,2 1 0,3 2 4,5 9 10 h 3j (мм) 6,2 5,3 4,5 3 2 1 2 2,5 3,5 4 h kj (мм) 0 10,6 11 32 46 62 75 87 93 97 h Qj (мм) 50 49,8 49,5 47,5 44,5 40 34,5 26 17 9 h pj (мм) 15,5 16,5 17,5 19,5 21 21,5 20,5 19,5 18 17 P n дв j (H) 72,07 1154,1 1479,2 3027,9 3938,1 5078,6 6220,5 7298,7 8152,4 8669,2 S 2-3j (м) 0 0,03 0,03 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 5. Выбор величины постоянной движущей силы гидроподъёмника. Построенный по результатам п.4 график   32 .  SP двп 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 .  SP двп получить закон изминения работы потребных движущих сил   32.  SA двп (см. чертёж А1). Выбераем полюсное расстояние а = 80 мм . Тогда масштаб мм Дж a SPA 87,1380003,08,57 32    ; 2) из начала координат диаграммы работ рповодим луч, касательный к графику   32.  SA двп . Под углом , равным углу наклона касательной из полюса  на диаграмме   32 .  SP двп проводим луч, отсекающий на оси ординат отрезок, выражаем в масштабе P  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 дв P принимается на 10% больше Р , т.е. ммPPP дв 7,95871,0871,0       . На графике работ строим закон изменения работы принятой движущей силы   32.  SA двп . 6. Динамический анализ механизма Для 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 механизма Под 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.      n k K A E Vm 1 2 2 (1) ( K E - кинетическая энергия к го звена) где n  - количество подвижных звеньев механизма, K E - кинетическая энергия звеньев механизма, определяемая по известным формулам в зависимости от вида движения звена: При поступательном движении - 2 2 mV E  ; При вращательном движении - 2 2  I E  ; При плоском движении - 2 2 22  CZC ImV E  ; (где С – центр массы звена). Для рассматриваемого примера ез соотношения (1) получим:   2 2 22 2 2 2 2 2 33 2 2 11 1 2 AA S AA A np V I V Vm V I V I mmm    (2) Момент инерции звеньев вычисляем по формулам: 241604,04,0 22 11  OS lmI ; 2,1 12 22,110 12 2 2 2 2    ш lm I ; 48,4 3 16,110 3 2 2 2 3    ц lm I ; Определение m’ по формуле (2) осуществляется с использованием планов скоростей и данных полученных в п.3 (см. таблицу 1). 2 2 11 A V I  = 4,7 24,3 24 2 1  OA l I (для всех положений механизма) 1’) 2 2 33 A V I  =     0537,0 10032,1 5,1448,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 1’) 2 2 22 A V I  =     0144,0 10032,1 5,142,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 1)     0403,0 10034,1 1348,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 1)     0108,0 10034,1 132,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 2)     0309,0 10038,1 5,1148,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 2)     00828,0 10038,1 5,112,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 3)     01344,0 10044,1 848,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 3)     0036,0 10044,1 82,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 4)     00403,0 1005,1 5,448,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 4)     00108,0 1005,1 5,42,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 5)     000183,0 10056,1 148,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 5)     000045,0 10056,1 12,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 6)     00268,0 10062,1 448,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 6)     00072,0 10062,1 42,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 7)     00761 ,0 1007.1 748,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 7)     00204,0 1007,1 72,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 8)     01747,0 10076,1 1148,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 8)     00468,0 10076,1 112,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 9)     02208,0 10084,1 5,1248,4 22 2 2 2 2 23     pal bcI BC 9)     00552,0 10084,1 5,122,1 22 2 2 2 2 22     pal bcI BC 1’) 2 2 2 A S V Vm =     306,0 100 5,1710 2 2 2 2 22    pa psm 1)     324,0 100 1810 2 2 2 2 22    pa psm 2)     349,0 100 7,1810 2 2 2 2 22    pa psm 3)     384,0 100 6,1910 2 2 2 2 22    pa psm 4)     453,0 100 3,2110 2 2 2 2 22    pa psm 5)     445,0 100 1,2110 2 2 2 2 22    pa psm 6)     441,0 100 2110 2 2 2 2 22    pa psm 7)     4,0 100 2010 2 2 2 2 22    pa psm 8)     38,0 100 5,1910 2 2 2 2 22    pa psm 9)     357,0 100 9,1810 2 2 2 2 22    pa psm [...]... реакций в КП можно составлять начиная с рассмотрения СГ ( венья 2 и 3) Т.к уравнения решаются графически, выбераем масштаб  F  построения планов сил 1 Рассмотрим СГ ( вено 1 и 2):  M C F k   0   Находим R 21 : R 21  BC  G 2 ( BC  BS 2 )  G 3  CS3  J 2  20   l  J 3  9,5   l  0 79,89 H  1,45 для 55 мм  R 21  66  98  (6 6  31)  98  28  44,37  10,5  0,02  16,82  12,5... 3 I 3 bc2 = 2 V A2 l BC pa m2VS2 V A2 2 I 2 2 V A2 9 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 BC m1 ( г) n m =  mi ( г) i 1 Примечание: приведённый момент инерции звена приведения также определяется из равенства кинетической энергии звена приведения сумме кинетических энергий всех звеньев механизма, т.е  2 n  I np   EK 2 k 1 ( E K - кинетическая энергия кго звена) По данным таблицы строим графическую зависимость... реакций в его КП и величины уравновешивающего момента Силовой расчёт механизма проведём в положении (1 ) VA 2,053 1   1,1405 lOA 1,8 с W  12,0131 1 Угловое ускорение звена 1:  1  A   6,6739 2 lOA 1,8 c Угловая скорость звена 1: 1  Построение плана ускорений 7.1  n W A  W A  W A - эти величины известны ( м табл 5) W An 2,3415 м Выбираем масштаб W    0,058 2 40 с  мм  a n n Из полюса  ... безучёта сил трения, используя метод кинетостатики За основной механизм приймем хвостовую опору ( огу шасси с неподвижной стойкой) Расчёт начнём с последней в порядке наслоения структурной группы, состоящей из штока с поршнем и цилиндра Вычерчиваем в масштабе  l  0,02 м основной механизм и СГ в исследуемом положении (1 ) К мм звеньям приложим внешние силы, реакции в КП и силы инерции Колесо: Стойка: J k ... срабатывания Из выражения кинетической энергии динамической модели механизма с точкой приведения А: E mV A2 2 (4 ) Посредством ранее построенных диаграмм изменения кинетической энергии E S 23  и приведённой массы mS A  можна определить истинные скорости точки приведения во всех положениях механизма Из (4 ) имеем: VA  2  yE   E 2E  m y m   m где y E - ордината диаграммы кинетической энергии; y m... равная силам, препятствующим движению подъёмника, переменна и зависит от положения механизма, то разность работ этих сил обуславливает изменение кинетической энергии звеньев механизма, E  Aдв  Ап.дв ( еличина E опредиляется вычитанием из ординаты графика Aдв ординат кривой Aп.дв и построение кривой E S 23  - см чертёж А1) 1’) E  0 мм 1) E  11,8  1,5  10,3мм 5) E  90  46,3  43,7 мм 2)... sin 900 2  0,696  17  1    23,6 мм W 0,058 cor C 2C W Направление WCcor определяем по правилу Жуковского: 2C WCcor ~   k   на плане W 2C 4) Определяем ускорение центров тяжести звеньев 1,2,3 ( .е ускорение точек S1 , S 2 , S 3 ) W A  a OA    , то на отрезке  a  находим положение точки s1  WB  s1 OS1  a  OS1 213  58  Отрезок  s1 сответствует W S1    137,9 мм OA 90 б)... данным таблицы строим графическую зависимость mS A  в масштабе  m  67,7741  кг   м   1,35  и  S A   l  0,02  Перемещение т.А определяется по 50  мм   мм  формуле: S A   j  OA ( де  - приращение угла поворота стойки 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 Определение закона изменения кинетической энергии механизма Т.к... 100 100 100 100 100 100 100 100  Vi 0 0,02035 0,02832 0,03512 0,04222 0,04227 0,04232 0,03994 0,03503 0,02714 i По результатам вычислений строим график V A S A  изменение скорости точки приведения ( м чертёж форматом А1) Полное ускорение точки приведения состоит из нормального и тангенциального:  A n A W A W W , n м с2 2,0532  1,8 2,8322  1,8 3,5122  1,8 4,2222  1,8 V A2 где W   lOA n A . 5 6 7 8 9  a(мм)   A V 100  b(мм)   B V 21  s(мм)   S V 66,6  k(мм)   K V 50  s 2 ( м)   2 S V 17,5 18 18,7 19,6 21,3 21,1 21 20 19,5 18,9  s 3 ( м)   3 S V . 1,2,3,…,9 ( Н = 1`,А К = 9). Все построения выполняем на чертеже в выбраном масштабе l  . Полный ход штока найдём из равенства: H = K CB l - H CB l ( .е. Н = ( В К – СВ Н ) l  ) ; H = (9 2. 70 0 80 0 Q j (H) 0 69,7 138,9 273,6 400 514,2 612,8 692,8 751,7 787,8 h 1j ( м) 0 6,2 11,5 21,5 32 42 49 58 63 66,5 h 2j ( м) 5,2 5,1 5 2,2 1 0,3 2 4,5 9 10 h 3j ( м) 6,2 5,3 4,5