Программа курса необходимая для выполнения курсовой работы.

Структура механизмов

Понятия механизма, прибора, автомата и автоматической линии, машины. Звенья механизмов. Кинематические пары и их элементы. Клас­сификация кинематических пар. Кинематические цепи. Структурная формула кинематической цепи. Классификация механизмов. Структурные группы.

Литература: I, с. 21-24; 2, с. 5-18; 3, с. 10-26.

Кинематический анализ механизмов.

Задачи и методы кинематического исследования механизмов. План положений механизма. Графоаналитические метода построения планов, скоростей и ускорений звеньев. Кинематический анализ механизма аналитическими методами. Соотношение скоростей в высшей кинематической паре. Передаточное отношение и передаточное число. Механизмы с постоянным и переменным передаточным отношением.
Литература: I, с. 76-95, 107-122; 2, с. 18-32, 272-289;

3, с. 37-39, 68-72.

Вопросы для самопроверки

I. Приведите определения механизма, машины, звена, кинематической пары, кинематической цепи?

2. Какие новые виды машин и автоматов возникли или получили дальнейшее развитие в условиях научно - технической революции?

3. Назовите основные плоские кинематические пары, объясните принцип деления пар на высшие и низшие.

4. Объясните физический смысл числовых коэффициентов в структурной формуле определения степени подвижности плоского механизма.

 

5. Постройте план положений кривошипно-шатунного и шарнирно-рычажного механизмов при крайних положениях выходного звена. Проследите, как меняется ход ведомого звена при изменений раз­меров звеньев,

6. Как по диаграмме перемещения определить положения механизма, в которых скорость звена будет максимальна или станет равной нулю?

7.Что такое аналог угловой скорости ведомого звена? Как с помощью аналога угловой скорости определить угловую скорость ведомого звена?

Кинетостатика механизмов

Задачи силового расчета. Условие статической определимости плос­ких кинематических цепей. Кинетостатический расчет плоского меха­низма с низшими кинематическими парами. Определение приведенных и
уравновешивающих сил и моментов механизма. Рычаг Жуковского. Уравновешивание сил инерции звеньев.

Литература: I, с. 259-270, 272-275, 298-304; 2, с 42-58;

3, с. 133-142, 187-198.

Основное внимание при изучения темы уделите кинетостатическому расчету плоского механизма, включающего определение реакций в ки­нематических парах (по величине, направлению и точкам приложения) и уравновешивающего момента (силы) на ведущем звене. При этом дос­таточно ограничиться приближенным расчетом - без учета сил трения, в кинематических парах. Вначале производят силовой расчет механиз­ма для группы выходных звеньев, а затем рассматривают условие рав­новесия ведущего звена при воздействии реакций со стороны ведомого
звена, образующего с ним кинематическую пару.

Вопросы для самопроверки

I Какие виды сил могут действовать на звенья механизма, если они движутся равномерно (v=const, w=const) или неравномерно? Могут ли силы трения быть движущими, силами?

2. В каких случаях плоского движения звена результирующая сила, инерции проходит через центр масс звена и в каких случаях инер­ционная нагрузка определяется парой сил инерции (инерционным моментом)? Приведите примеры.

3. Что заранее известно о линиях действия реакций во вращательной и поступательно кинематических парах?

4. К каким звеньям механизма приложены и как направлены по отношению к скорости их центров мacc силы движущие и силы полезных (технологических) сопротивлений?

 

5. Как применить рычат Жуковского для определения приведенной силы? Зависит ли величина и направление приведенной силы в данном положении механизма от его скорости и направления движения?

6. Опишите три периода движения механизма. Как можно уменьшить время разгона и время выбега механизма?

7.Какие причины вызывают изменение скорости при установившимся движении и являются ли эти колебания скорости периодическими или непериодическими?

8. Что такое средняя скорость установившегося движения, коэффи­циент неравномерности движения? Когда движение равномернее: при значении коэффициента неравномерности 0,1 или 0,01?

9.. Почему приведенная масса (или приведенный момент инерции) рычажного­ механизма изменяется с изменением его положений, а для зубчатого механизма постоянна? Меняется ли приведенная масса с изменением­ скорости?

10.Какие виды трения встречаются в кинематических парах?

11.В чем сущность явления самоторможения, каким значениям коэффи­циента полезного действия оно соответствует? Для каких целей ис­пользуется самоторможение в винтовой паре?. 12.Что известно и что нужно найти при решении задачи кинетостатика?

13. На каком основании в кинетостатическом анализе приравнивают нулю сумму сил и сумму моментов, действующих на звенья движущегося механизма?

14.Какими способами можно определить уравновешивающий момент на кривошипе (ведущем звене)? Зависит ли он от скорости движения? Когда уравновешивающий момент направлен по вращению кривошипа и когда - против вращения?

15.Что такое неуравновешенность? Что такое балансировка
гарантирует ли она полное уравновешивание? Сколько, уравновешивающих грузов достаточного уравновешивания?

 

4. Объем курсовой работы.

Курсовая работа по разделу теории механизмов и машин является комплексной, охватывающей структурный, кинематический и силовой анализ механизма.

Для механизма, изображенного на схеме задания (прил. I), тре­буется:

1. Выполнить структурный анализ.

2. Построить 12 планов положения механизма, включая крайние положения выходного звена, и диаграмму перемещения выходного звена­ за цикл движения входного (ведущего) звена.

3. Для заданного углового положения α ведущего звена мето­дом построения планов определить значения скоростей и ускорений шарнирных точек, особых точек (Е, Д) и центров тяжести звеньев, а также угловых скоростей и угловых ускорений звеньев механизма.

4. Провести силовое исследование механизма при заданном положении ведущего звена, а именно;

- рассчитать силы инерции и моменты сил инерции звеньев;

- определить реакции связей (силы взаимодействия) звеньев в шарнирах­;

- выполнить силовой расчет ведущего звена и найти уравновешивающий момент;

Задания (задача) на выполнение работы и варианты исходных дан­ных, приведенные в (прил.1), содержат 20 кинематических схем механизмов (шарнирный четырехзвенник или кривошипно-ползунный механизм) и 18 вариантов исходных данных.

В таблице исходных данных (прил.1) приведены (слева направо):

- частота вращения ведущего звена (A В); знак (+) указывает, что вращение ведущего звена происходит против часовой стрелки, знак (-) – по ходу часовой стрелки

- угол α исходное положение ведущего звена механизма;

- линейные размеры звеньев механизма;

- внешние силы или момент сопротивления, приложенные к выходному звену.

Оформление работы.

Графическую часть работы выполняют на двух листах А2 или А1 - “Кинематическое исследование механизма” и “Кинетостатическое исследование механизма”. Для каждого графического построе­ния указывают масштаб (линейных, µ_l=l/ ls м/мм, скорости, µ_v=V/ l_v м/с ·мм, ускорения µ_α=α/ l_α м/см, врем µ_t=t/ lt с/мм, сил µ_f=F/ l_f Н/мм, угловых µ_φ=φ/ l_φ перемещений, град/мм, где числитель означает действительные величины: длину звена ℓ, скорость v, ускорение a, время t,силу F, угол φ, а знаменатель - величины отрезков на чертеже в мм, соответствующие перечисленным величинам).

В пояснительной записке приводят условие задачи, краткое описание всех графических построений, необходимые расчеты с

 

указанием размерностей величин. Требования к оформлению и содержанию пояснительной­ записки изложены на с.3-4 настоящих методических указаний.

6.Порядок выполнения работы.

Структурный, кинематический и силовой анализ знакомит студентов с методами исследования механизмов широко распространенными при расчете и конструировании машин и приборов.

Кинематический анализ механизмов проводят аналитическими, графическими и экспериментальными методами. В настоящих методических указаниях рассмотрен графоаналитический метод, позволяющий при удовлетворительной точности наглядно изобразить величины и направление перемещений, скоростей и ускорений точек звеньев механизма,

Силовой анализ механизма упрощенно выполняют без учета вред­ного сопротивления сил трения в кинематических парах. К звеньям механизма приложены силы: внешние (полезные и технологических сопротивлений), реакции взаимодействия звеньев, тяжести, инерции (силы или моменты сил). В результате силового анализа необходим определить уравновешивающий (движущий) момент, приложенный к ведущему звену.