В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Курсовая по физике. Структурное, кинематическое и динамическое исследование контрольно-измерительного автомата.

Курсовая по физике. Структурное, кинематическое и динамическое исследование контрольно-измерительного автомата.

Структурное, кинематическое и динамическое исследование контрольно-измерительного автомата.

1. Задание на курсовой проект:

q =5000 шт/час - производительность КИА

u34 = 1,5 – передаточное отношение конической зубчатой пары

zk = 6 – число пазов мальтийского креста

к = 4 – число сотелитов планетарной передачи

w1 = 314 рад/c – частота вращения ведущего вала1

Т3 = 30 Н*м - момент сил сопротивления транспортирующего угла

Т4 = 4,6 Н*м ; Т5 = 5,5 Н*м ; ? = 0,31; ? = 0,02; F7 = 27Н; I3 = 3,1 кг*м2; I4 = 1,3 кг*м2; I5 = 2,6 кг*м2; In = 1,3 кг*м2; ак = 24*10-2м; b = 14*10-2м; c = 6*10-2м; d4 = 5*10-2м; r = 13*10-2м;

2. Описание работы КИА

3. Структурный анализ КИА

звено 1 – ротер электронного двигателя совместно с водилом

звено 2 – сателлит с четырьмя зубчатыми венцами;

звено 3 – вал 3 вместе с конической шестерней и центральным колесом планетарной передачи;

звено 4 – вал 4 совместно с кривошипом мальтийского механизма, маховиком М, кривошипом К кривошипно-ползунного механизма;

звено 5 – вал с мальтийским крестом и столом для деталей;

звено 6 – шатун;

звено 7 – ползун;

0 – стойка.

Количество подвижных звеньев n=7.

Кинематические пары 5-го класса:

Р5 8 1-0

1-2

3-0

4-0

5-0

4-6

6-7

7-0 вращ. п

вращ. п

вращ. п

вращ. п

вращ. п

вращ. п

вращ. п

пост. п

Р4 4 2-0

2-3

3-4

4-5

зуб. п

зуб. п

зуб. п

пара мальтийского механизма

W = 3?n-2Р5- Р4

W = 3?7 - 2?8 - 4 = 1

4. Кинематический анализ механизмов КИА.

Исходные данные:

q =5000 шт/час - производительность КИА

u34 = 1,5 – передаточное отношение конической зубчатой пары

w1 = 314 рад/c – частота вращения ведущего вала1

? = 0,31;

r = 0,13м;

tц = ;

w4 =

u14 =

u13 =

w3 =

4.1. Кинематический анализ мальтийского механизма.

Исходные данные:

zk = 6 ;

w4 = 8,73 1/c;

ак = 0,24м;

4.1.1. Определение основных параметров мальтийского механизма.

I5k =

I4p =

? =

ek =

к =

dц =

D =

L =

db

dk =

? =

dс =

4.1.2. Определение угловой скорости и угловой инерция креста мальтийского механизма

w5 (I4p) =

?5 (I4p) =

I4p – изменяется через 10° : от I4p=

До I4p=

I4p изменяется от 300° до 60°, т.е. от -60° до 60°.

Таблица для определения w5 (I4p) и ?5 (I4p) и построения диаграммы w5= w5 (I4p) и ?5=?5 (I4p)

I4p° sin I4p cos I4p w5 (I4p) ?5 (I4p) 300 -0.866 0.5 0 -44.03 310 -0.766 0.643 1.04 -59.46 320 -0.646 0.766 2.42 -78.39 330 -0.5 0.866 4.20 -118.34 340 -0.342 0.940 6.25 -101.78 350 -0.174 0.985 8.05 -70.86 360 0 1 8.80 0 0 0 1 8.80 0 10 0.174 0.985 8.05 70.86 20 0.342 0.940 6.25 101.78 30 0.5 0.866 4.20 118.34 40 0.643 0.766 2.42 78.39 50 0.766 0.643 1.04 59.46 60 0.866 0.5 0 44.03

4.2. Кинематический анализ планетарной передачи

Кинематическая схема планетарной передачи

Данные для расчета:

b – центральное неподвижное зубчатое колесо

а – центральное подвижное колесо

н – водило

w1 – 314 1/c

u13 – 24

m – 2мм

Передаточное отношение передачи с ведущим водилом

определяется по формуле:

Рекомендуется применять Zg?20. Примем Zg=20.

Zf=20+1=21<=24, на основании условия соосности Zв= Zа+1

Проверяем условие соосности:

Zа- Zg= Zв- Zf

160-20=161-21, т.е. условие соосности выполняется.

Межосевое расстояние :

aw=0,5(Za- Zg)?m=0,5(160-20)?2=140мм.

Диаметры делительных окружностей колес:

da=m? za=2?160=320мм

dв=m? zв=2?161=322мм

dg=m? zg=2?20=40мм

df=m? zf=2?21=42мм

Проверяем условие соседства нескольких сателлитов :

таким образом, условие соседства выполнено.

4.3. Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма

Дано:

r = 130мм;

? = 0,31

w4 = 8,73 1/c

I4 – изменяется от 0? до 180? через 10?;

?=

S=2r=2?130=260 мм – ход ползуна

Скорость перемещения ползуна V7 (I4)

V7 (I4)=

Таблица 2. Для построение диаграммы V7 = V7 (I4)(см. стр12)

I4° sin I4 Sin2 I4 0,5? sin 2I4 V7 (I4), м/с 0 0 0 0 0 10 0,174 0,342 0,053 -0,26 20 0,342 0,643 0,100 -0,5 30 0,5 0,866 0,134 -0,72 40 0,643 0,985 0,153 -0,9 50 0,766 0,985 0,153 -1,04 60 0,866 0,866 0,134 -1,13 70 0,940 0,643 0,100 -1,18 80 0,985 0,342 0,053 -1,17 90 1 0 0 -1,13 100 0,985 -0,342 -0,053 -1,05 110 0,940 -0,643 -0,100 -0,95 120 0,866 -0,866 -0,134 -0,83 130 0,766 -0,985 -0,153 -0,69 140 0,643 -0,985 -0,153 -0,55 150 0,5 -0,866 -0,134 -0,41 160 0,342 -0,643 -0,100 -0,27 170 0,174 -0,342 -0,053 -0,14 180 0 0 0 0

5. Динамический анализ

Tпр.с (I4)= T3пр + T4 + T5пр (I4р)+ T7пр (I4)

Дано:

w3 = 13,1 1/c; I4p=120?;

w4 = 8,73 1/c; F7=27H; T3=30Н?м; T4=4,6Н?м; T5=5,5Н?м;

Таблица 3.

I4р° 300 310 320 330 340 350 360 10 20 30 40 50 60 W5 (I4р),1/c 0 1,04 2,42 4,20 6,25 8,05 8,80 8,05 6,25 4,20 2,42 1,04 0 T5пр (I4р),Н?м 0 0,65 1,52 2,64 3,94 5,07 5,54 5,07 3,94 2,64 1,52 0,65 0

, I4 изменяется от 0? до 180?

I4р° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 W5 (I4р),1/c 0 0,26 0,5 0,72 0,9 1,04 1,13 1,18 1,17 1,13 1,05 0,95 0,83 0,69 0,55 0,41 0,27 0,14 0 T5пр (I4р),Н?м 0 0,73 1,43 2,05 2,58 2,98 3,24 3,37 3,36 3,24 3,02 2,72 2,37 1,99 1,59 1,18 0,78 0,40 0

Таблица 4 .

I4р° 300 310 320 330 340 350 360 10 20 30 40 50 60 Е5 (I4р) -44,03 -59,46 -78,39 -118,34 -101,78 -70,86 0 70,86 101,78 118,34 78,39 59,46 44,03 W5 (I4р) 0 1,04 2,42 4,20 6,25 8,05 8,80 8,05 6,25 4,20 2,42 1,04 0 Tпр.и (I4р),Н?м 0 -12,0 -37,0 -97,0 -124,0 -110,0 0 110,0 124,0 97,0 37,0 12,0 0

Таблица 5. Для определения Т? пр(I4) и построение диаграммы приведенных моментов

I4° T3пр (Н?м) T4,Н?м T5пр(I4р) T7пр(I4р) Tпр(I4р),Н?м T5пр.и (I4р) T?пр.и (I4р) 0 45 4,6 0 49,6 0 49,6 10 0,65 50,25 12,0 62,2 20 1,52 51,12 37,0 88,1 30 2,64 52,14 97,0 149,2 40 3,94 53,54 124,0 177,5 50 5,07 54,67 110,0 164,7 60 5,54 55,14 0 55,14 70 5,07 54,67 -110,0 -55,3 80 3,94 53,54 -124,0 -70,5 90 2,64 52,14 -97,0 -46,9 100 1,52 51,12 -37,0 14,1 110 0,65 50,25 -12,0 38,3 120 0 49,6 0 49,6 130 49,6 49,6 140 0 49,6 49,6 150 0,73 50,33 50,33 160 1,43 51,03 51,03 170 2,05 51,65 51,65 180 2,58 52,18 52,18 190 2,98 52,58 52,58 200 3,24 52,84 52,84 210 3,37 52,97 52,97 220 3,36 52,96 52,96 230 3,24 52,84 52,84 240 3,02 52,62 52,62 250 2,72 52,32 52,32 260 2,37 51,97 51,97 270 1,99 51,59 51,59 280 1,59 51,19 51,59 290 1,18 50,78 50,78 300 0,78 50,38 50,38 310 0,40 50,0 50,0 320 0 49,6 49,6 330 49,6 49,6 340 49,6 49,6 350 49,6 49,6 360 49,6 49,6 ?=1855Н

6. Определение мощности сил движущих и выбор электродвигателя

?=0,04…0,05

,

принимаем ?=0,05

По таблице 4 принимаем эл. дв-ль типа АОЛ2-21-2, Nном =1,5кВт, n=2860 об/м, Iэ=0,00022 кг?м2

7. Приведение моментов инерции звеньев и определение момента инерции маховика

Дано:

I3=3,1кг?м2;

I4=1,3кг?м2;

I5=3,4кг?м2; U14=36

Iп=1,3кг?м2; U34=1,5

Iпр= I4+ Iэ?

Iпр=1,3+0,00022?362+(1,3+3,1)1,52+1,3=12,8кг?м2

Iк=(0,3….0,4) I5=0,4?3,4=1,3 кг?м2

Iм=, ?=0,03; w4=8,73 1/с

?А = Кт? Кц??S, Дж

?S=4500мм2 (?S вычисляется путем разбивки площади ?S на квадраты)

Кт = 51,3/50 = 1,0 Н?м/мм; Кц=3,14/1500 =0,02 рад/мм

?А = 1?0,02?4500=90 Дж

Iн=(90/0,03?8,732)-12,8=26,84 кг?м2

8.Определение сил действующих в зацеплении колес, реакций в опорах

Т4=1000 =

?=20? - угол зацепления, ?4- угол при вершине делительного конуса конического колеса, d4=0,05м.

?4=arctgU34=arctg1.5=56,3?

sin56,3?=0,832

cos56,3?=0,555

F4=

F4r= F4?tg??sin?4=15,6?tg20??sin56,3?=4,7кН=4700Н

F4a= F4?tg??cos?4=15,6?tg20??cos56,3?=3,1кН=3100Н

Разбиваем силы, действующие на вал 4 на силы действующие, на вал в горизонтальной плоскости и силы, действующие на вал в вертикальной плоскости.

Силовая схема вала 4 в горизонтальной плоскости (Zox).

Дано:

с=0,06м

в=0,14м

е=ек=0,12м

r=0,13м

F7=27H

F4=15,6H

F5=?

Неизвестную силу F5 определим из условия равновесия пар сил действующих на вал 4 в горизонтальной плоскости.

?Ti=0; -T7-T5+T4=0; T7=F7?r; T5=F5?ek; T4=F4?dk/2;

T5=T4-T7=390-27?0,130=386Н?м

F5= T5/ ek=385/0,12=3,2кН

Определим реакции Raz и Rвz

? Ма=0, тогда - F4(с+2b)- F5b- Rвz?2b- F7?c=0

Rвz=

Реакция д.б. направлена вверх, тогда Rвz=+20,5кН. Определим реакцию Raz , используем условие равновесия вала 4 в горизонтальной плоскости ? Fi=0 ,

тогда F7- Raz- F5+ Rвz- F4=0;

Raz= F7- F5+ Rвz- F4=0,027-3,2+20,5-15,6=1,7кН

Построение эпюры изгибающего момента для вала 4 в горизонтальной плоскости.

Разбиваем вал 4 на четыре грузовых участка:

0?Iуч?с; с?IIуч?с+b; с+b ?IIIуч?с+2b; 0?IVуч?с;

Ма-а= F7?х ; 0?х?с х=0, тогда М=0 х=с М= F7?с=0,027?0,06=0,002.

Построение эпюры Мизг. на IIучастке , выбираем произвольное сечение в-в на расстоянии х1 от левой опоры А.

с? х1?с+b; Мв-в= F7?х1- Raz (х1- с);

х1=с М= F7?с=0,002кНм=2Нм

х1=с+b; М= F7?(с+b)- Raz ?b=0,027?0,2-1,7?0,14=-0,24кНм=-240Нм;

IV участок аналогичен I:

0? х4?с; Мс-с=- F4?х4; М= -F4?с=-15,6?0,06=-0,94кНм=-940Нм

Силовая схема вала 4 в вертикальной плоскости.

?Ма=0 , тогда – F42?( 2b+с)+ F4а? dk/2 + Rby ?2b=0

Rby =

?Fi=0; Ray + Rby - F4z =0;

Ray =F4z - Rby =4,7-5,4=-0,7кН=-700Н;

Реакция Ray д.б. направлена вниз.

Построение эпюры N для вала 4 в вертикальной плоскости. Разбиваем вал на два силовых участка I и II.

На участке II 0? х?с; M=- F4z?x+ F4a?dk/2;

х=0; М= F4a? dk/2=3100?0,025=77,5Нм

х=с; M=- F4z?с+ F4a?dk/2=-4700?0,06+3100?0,025=-200Нм

На Iучастке считаем Ray направлена вниз

0? х?2b; M=- Ray ?x;

х=0; М=0

х=2b; M=- Ray ?2b=-700?0,28=-200Н

9. Проектный расчет вала и шпоночного соединения

d?10

Принимаем d=50мм (посадочный диаметр под коническое зубчатое колесо).

Выбираем по ГОСТ23360-78 по диаметру вала = 50мм призматическую шпонку (b=14мм, h=9мм, t1=5,5мм). Принимаем =40мм (шпонка bxhx (14x9x40))

Санкт-Петербургский Северо-Западный Технический Университет

Курсовая работа

тема: «Структурное, кинематическое и динамическое исследование контрольно-измерительного автомата»

Выполнил:

Группа:

Курс:

Шифр:

Проверил:

Санкт-Петербург

2006г.