Кинематическое, динамическое исследование и определение размеров механизмов машинного агрегата

Описание

В курсовой работе по дисциплине «ТММ» разработано кинематическое, динамическое исследование и определение размеров механизмов машинного агрегата.

В результате работы определили основные параметры машинного агрегата и провели его исследования согласно исходным данным.

Машинный агрегат образован последовательным соединением двигателя внутреннего сгорания (ДВС), передаточного механизма и генератора электрического тока.

Структурный анализ машинного агрегата показал, что кривошипно-ползунный механизм плоский, четырехзвенный, в целом является механизмом 2го класса 2го порядка.

При помощи кинематический анализ механизма определили координаты и разметку траектории движения всех характерных точек механизма; скорости характерных точек механизма в различных его положениях; ускорения характерных точек механизма.

В разработке конструкции планетарного механизма высчитали его переда-точное отношение u1 H= 5,75 диаметры зубчатых колес d1 = 36 мм ,

d2 = 72 мм , d3 = 135 мм, d4 = 342 мм, приняв модуль m=3.

В результате выполнения курсового проекта произвели исследование и расчет кулачкового механизма. В расчете приняли радиус кулачкового механизма, рассчитали смещение толкателя и максимально-допустимый угол давления.

Также произвели динамическое исследование машинного агрегата. Выполнили уравновешивание сил инерции. Вычислили момент инерции махового колеса.

Сравнив полученные результаты, проведенные аналитическим, графическим и методом диаграмм, сделали вывод, что они совпадают. Это говорит о том, что была правильно проведена работа по расчетам и схемам.

В результате работы провели силовой анализ КПМ, рассчитали КПД машинного агрегата, который получился равным 25%.

Техническое задание к курсовой работе:

В курсовом проекте необходимо определить основные размеры механизмов машинного агрегата и произвести кинематическое и динамическое исследование этих механизмов.

Исходные данные:

- средняя скорость поршня 6,5 м/с;

- частота вращения коленчатого вала 3500 об/мин;

- частота вращения ротора генератора 250 об/мин;

- отношение хода поршня к его диаметру 1,2;

- отношение длины кривошипа к длине шатуна 1/3.5;

- максимальное перемещение толкателя кулачкового механизма 3  мм;

- коэффициент неравномерности вращения коленчатого вала  0,1;

- допускаемый угол давления в кулачковом механизме  35⁰;

- максимальное давление в цилиндре 3,4МПа;

- фазовые углы поворота кулачка:  58, 12 (приближения, удаления и верхнего выстоя соответственно);

- характер движения толкателя  –  №4 косинусоидальный.

Машинный агрегат образован последовательным соединением двигателя внутреннего сгорания (ДВС) Ι, передаточного механизма ΙΙ и генератора электрического тока ΙΙΙ. Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания служит для преобразования потенциальной энергии продуктов сгорания в механическую работу вращательного движения. Последняя преобразуется в генераторе в электрическую энергию. Поскольку угловая скорость вращения ДВС не равна заданной угловой скорости вращения ротора генератора, то между ДВС и генератором установлен передаточный механизм, представлявший собой планетарный зубчатый редуктор. Схема ДВС включает кривошипно-ползунный механизм (КПМ) и механизм газораспределения (МГ).

КПМ состоит из кривошипа (коленчатого вала) 1, шатуна 2, ползуна (поршня) 3, стойки (корпуса) 0.

Силой, вызывающей движение поршня, является сила давления расширяющихся газов. Сила давления газов на поршень для фиксированных положений механизма может быть определена по индикаторной диаграмме, построенной в координатах давление - ход поршня и привязанной к полному ходу поршня.

Механизм газораспределения обеспечивает наполнение рабочих цилиндров свежим зарядом и очистку их от отработанных газов. Основными элементами механизма газораспределения являются впускные и выпускные клапаны 4 и распределительные валы 5 с кулачками 6. Движение к клапану передается через толкатель 7 штангу 8 и коромысло 9. Кулачок может взаимодействовать с головкой толкателя непосредственно (плоский толкатель) или с роликом, установленным в нижней части толкателя. Движение к распределительному валу 5 от кривошипа 1 может передаваться цепной передачей или набором цилиндрических зубчатых колес.

Схема машинного агрегата:

I - двигатель внутреннего сгорания (ДВС); ΙΙ - передаточный механизм; ΙΙΙ - генератор электрического тока.

Схема двигателя внутреннего сгорания:

0 - стойка (корпус); 1 - кривошип (коленчатый вал), 2 - шатун, 3 - ползун (поршень),  4 - впускные и выпускные клапаны; 5 - распределительные валы; 6 – кулачки; 7 – толкатель; 8 – штанга; 9 – коромысло

Выполнен структурный анализ машинного агрегата, разбив его на  составляющие механизмы - четырехзвенного кривошипно-ползунного механизма n=4. Ползун 3 совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, шатун 2 совершает сложное плоскопараллельное движение, кривошип 1 совершает полное вращательное движение. Стойка принята за нулевое звено.