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
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
2. Построение совмещенных планов механизма
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
3. Построение планов скоростей
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
4. Определение потребной движущей силы гидроподъёмника методом рычага
Жуковского
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
5. Выбор величины постоянной движущей силы гидроподъёмника
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
6. Динамический анализ механизма
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
W=3*3-2*4-1*0=1....................................................................................................................................................3
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
W=3*3-2*4-1*0=1....................................................................................................................................................3
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
W=3*3-2*4-1*0=1....................................................................................................................................................3
7. Силовой расчёт механизма уборки шасси
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
W=3*3-2*4-1*0=1....................................................................................................................................................3
Степень подвижности механизма...............................................................................................................3
W=3*3-2*4-1*0=1....................................................................................................................................................3
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
γ
. По заданым начальному (
н
α
) и конечному (
к
α
)
положениям ноги колеса ОА найдём угол
ϕ
=
к
α
-
н
α
= 80
0
– 0
0
= 80
0
и изобразим в
масштабе
==
OA
l
OA
l
µ
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/ =
ϕ
и отмечаем точки В
Н
и В
К
,
соответствующие выпущенному и убранному положению шасси. Измеряем искомый угол
0
140=
γ
.
Чтобы вычертить совмещённые планы механизма, разобьём угол
ϕ
=
к
α
-
н
α
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
µ
.
Полный ход штока найдём из равенства:
H
=
K
CB
l
-
H
CB
l
(т.е. Н = (СВ
К
– СВ
Н
)
l
µ
) ;
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 =
OAV
A
⊥
;
Задаём отрезок
ммa 100=
ρ
, изображающий скорость т.А в некотором (пока
неизвестном) масштабе
мм
см
l
/
µ
.
2)
;
0 BOB
VVV +=
;0
0
=V
;
BOB
VV =
OBV
B
⊥
;
21,0
90
19
===
OA
OB
V
V
A
B
и
a
b
V
V
A
B
ρ
ρ
=
, отсюда
мм
OA
OB
ab 2121,0100 =⋅==
ρρ
(для всех
положний механизма одинаковый). Отрезок
b
ρ
соответствует скорости т.В (
OA
A
l
V
=
1
ω
-
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
=⋅==
ρρ
; (
1
s
ρ
и
k
ρ
также для всех положений механизма
мм
OA
OK
ak 50
90
45
100 =⋅==
ρρ
; 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
ρ
соответствует скорости точки
2
S
и равен:
1’)
ммbs 6,6
66
305,14
2
=
⋅
=
1’)
ммs 5,17
2
=
ρ
1)
ммbs 6
67
3013
2
=
⋅
=
1)
ммs 18
2
=
ρ
2)
ммbs 5
69
305,11
2
=
⋅
=
2)
ммs 7,18
2
=
ρ
3)
ммbs 3,3
72
308
2
=
⋅
=
3)
ммs 6,19
2
=
ρ
4)
ммbs 8,1
75
305,4
2
=
⋅
=
4)
ммs 3,21
2
=
ρ
5)
ммbs 38,0
78
301
2
=
⋅
=
5)
ммs 1,21
2
=
ρ
6)
ммbs 4,1
81
304
2
=
⋅
=
6)
ммs 21
2
=
ρ
7)
ммbs 5,2
85
307
2
=
⋅
=
7)
ммs 20
2
=
ρ
8)
ммbs 75,3
88
3011
2
=
⋅
=
8)
ммs 5,19
2
=
ρ
9)
ммbs 07,4
92
305,12
2
=
⋅
=
9)
ммs 9,18
2
=
ρ
Находим
3
S
V
. Т.к.
23
ωω
=
то,
3233
3
CSCSV
S
⋅=⋅=
ωω
получим
⇒
⋅
=
BC
CSbc
s
32
3
ρ
1’)
ммs 3,6
66
295,14
3
=
⋅
=
ρ
1)
ммs 6,5
67
2913
3
=
⋅
=
ρ
2)
ммs 83,4
69
295,11
3
=
⋅
=
ρ
3)
ммs 2,3
72
298
3
=
⋅
=
ρ
4)
ммs 74,1
75
295,4
3
=
⋅
=
ρ
5)
ммs 37,0
78
291
3
=
⋅
=
ρ
6)
ммs 4,1
81
294
3
=
⋅
=
ρ
7)
ммs 4,2
85
297
3
=
⋅
=
ρ
8)
ммs 6,3
88
2911
3
=
⋅
=
ρ
9)
ммs 9,3
92
295,12
3
=
⋅
=
ρ
Итак на плане скоростей отрезки
32
,,,,, ssksba
ρρρρρρ
выражаем в масштабе
=
мм
м
l
02,0
µ
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
ρa(мм)
( )
A
V
100 ------ ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----
ρb(мм)
( )
B
V
21 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----
ρs(мм)
( )
S
V
66,6 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----
ρk(мм)
( )
K
V
50 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----
ρs
2
(мм)
( )
2
S
V
17,5 18 18,7 19,6 21,3 21,1 21 20 19,5 18,9
ρs
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 ρ имеем
∑
= 0
i
M
ρ
, откуда
ρ
h
hF
P
ii
пдв
∑
=
где
i
F
- силы действующие на звенья механизма ( это силы тяжести
gmG
ii
=
и
аэродинамическая сила
α
sin⋅= СQ
. 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 ρ (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
==
µ
и
мм
м
S
003,0
10
03,0
32
==
−
µ
.
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
α
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
=⋅⋅=⋅⋅=
−
µµµ
;
2) из начала координат диаграммы работ рповодим луч, касательный к графику
( )
32. −
SA
двп
.
Под углом δ, равным углу наклона касательной из полюса ρ на диаграмме
( )
32
.
−
SP
двп
проводим луч, отсекающий на оси ординат отрезок, выражаем в масштабе
P
µ
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.
