Динамічне дослідження машин і механізмів

Зміст розділу

Основні задачі. Сили, що діють у машинах. Сили інерції. Механічні характеристики сил. Кінетостатична визначеність механізму і його структурних груп. Силовий аналіз плоских механізмів без врахування сил тертя графоаналітичним методом. Визначення зрівноважуючої сили за теоремою Жуковського. Динамічна модель механізму. Зведення сил і їх моментів. Зведення мас і моментів інерції. Рівняння руху механізму. Режими руху механізму. Механічний коефіцієнт корисної дії (ККД). ККД при послідовному і паралельному з’єднанні механізмів. Загальні методи дослідження руху ланок механізму. Метод Віттенбауера.

Середня швидкість і коефіцієнт нерівномірності руху. Визначення коефіцієнта нерівномірності руху машин за допомогою діаграми енергоінерції. Визначення моменту інерції маховика. Визначення розмірів маховика

2.3.2 Рекомендовані джерела: [1, розд. 3,4], [с. 70-126];

[4, с. 40-76].

Методичні вказівки

Приступаючи до динамічного аналізу механізмів, слід розглянути види сил, які можуть діяти на ланки механізму. Використовуючи відомий з теоретичної механіки принцип Даламбера, ввести в систему сил, що діють на рухоме тіло і змінюють його швидкість, умовні сили інерції. Ці сили потрібно уміти знаходити для всіх випадків плоского руху ланки.

Розглядаючи, другу задачу динаміки механізмів - визначення руху ланок механізму за прикладеними силами, - слід вивчити метод зведення сил і зведення мас, які дозволяють застосувати до складних механізмів відомі закони динаміки твердого тіла. Необхідно знати рівняння руху механізму в двох формах: у формі рівняння кінетичної енергії і в диференціальній формі. Розглядаючи режими руху - розгін, усталений рух і вибіг, - важливо встановити співвідношення роботи між силами рушійними і силами опору. Потрібно знати причини, які сприяють нерівномірності руху у період усталеного режиму руху, оцінку нерівномірності руху коефіцієнтом нерівномірності і регулювання періодичних коливань швидкості введенням додаткової маси - маховика, який збільшує загальну кінетичну енергію механізму за рахунок збільшення постійної складової.

Перша задача динамічного аналізу механізмів полягає у визначенні сил за заданим рухом ланок і називається кинетостатичним аналізом (силовим аналізом, силовим дослідженням). Слід вивчити цю задачу на прикладі четириланкового механізму, уміти визначити реакції в кінематичних парах без урахування сил тертя, врівноважуючий момент і врівноважуючу силу на вхідній ланці.

 

Питання для самоперевірки

І. Основні задачі динамічного дослідження механізмів.

2. Поняття про силу. Які сили відно­сяться до рушійних, а які до корисного і шкідливого опору?

3. Запишіть формули для визначення роботи і потужності сили (моменту).

4. Що розуміють під механічною характеристикою машини?

5. Як визначити величину й напрямок сили (моменту) інерції?

6. Які задачі силового розрахунку механізмів і його практичне значення?

7. З якою метою в систему діючих сил вводять сили (моменти сил) інерції? Прин­цип Даламбера.

8. Що наперед відомо про напря­мок, величину і точку прикладання реакцій упоступальній, обертовій парах V- го класу та вищій парі IV-го кла­су (без врахування сил тертя)?

9. Яку систему називають статично визначеною? Яка система є статично визначеною вмеханізмах?

10. Яка послідовність силового розрахунку механізмів?

11. Сформулюйте правило важеля М.Є.Жуковського.

12. Що розуміють під зведеною силою (момен­том) і зведеною масою (моментом інерції)?

13. Запишіть рів­няння руху машини у формі інтегралу енергії та диференціальній формі. На підставі якого закочу одержують ці рівняння?

14. Періоди руху машини. Що називають холостим ходом машини?

 

Зрівноваження механізмів

 

Зміст розділу

Незрівноваженість механізмів. Повне і часткове статичне зрівноваження механізмів. Основні методи віброзахисту машин. Незрівноваженість роторів. Статичне і динамічне балансування роторів на стадіях проектування і виготовлення (ГОСТ 19534-74, ГОСТ 2206-76).

2.4.2 Рекомендовані джерела: [1, розд5]; [3, с. 238-244]; [4, с. 81-91].

 

Методичні вказівки

При вивченні зрівноваження механізмів звернути увагу на умови зрівноваженості і положення загального центру мас ланок. Зрозуміти проблему статичного і наближеного статичного зрівноваження механізму. Звернути увагу на види незрівноваженності роторів, на їх балансування на стадіях проектування і виготовлення..

 

Питання для самоперевірки

І. Задача про зрівноваження механізмів.

2. Які умови повного і часткового зрічноваження сил інерції?

3. Методи зрівноваження механізмів відносно фундаменту.

4. Яким способом можна усунути статичну та динамічну незрівноваженість обертових мас?

5. Задачі статичного та динамічного зрівноваження обертових мас.

6. Причини незрівноваженості обертових мас.

7. Скільки противаг необхідно встановити на ротор при статичному і динамічному балансуванні?

 

Проектування зубчастих механізмів

Зміст розділу

Загальні відомості. Типи зубчастих передач. Основна теорема зачеплення. Рівняння та властивості евольвенти кола. Геометричні параметри циліндричного зубчастого колеса (ГОСТ 16530-83). Теоретичний вихідний контур (ГОСТ 13755-81). Методи нарізання зубчастих коліс. Верстатне зачеплення. Підрізання і загострення зубців. Геометричний розрахунок евольвентної циліндричної прямозубої передачі. Особливості косозубої передачі. Загальні відомості про багатоланкові передачі. Передачі з нерухомими осями коліс. Зубчасті передачі з рухомими осями коліс. Визначення передаточних відношень зубчастих передач. Синтез планетарних передач.

2.5.2 Рекомендовані джерела: [1, розд.6]; [3, с. 167-204]; [4, с. 101-127]

 

Методичні вказівки

Слід ознайомитися з видами зубчатих передач, навчитися визначати передаточні відношення і кутові швидкості в різних з'єднаннях зубчатих коліс з нерухомими осями обертання і в планетарних передачах. У диференціальних передачах з двома ступенями свободи визначити швидкості інших ланок можна тільки при відомих швидкостях двох вхідних ланок передачі. Для плоского зачеплення потрібно знати основний закон зачеплення (теорему зачеплення), що встановлює зв'язок між положенням нормалі до профілів і передаточним відношенням. При вивченні параметрів коліс і зубчастого зачеплення важливо враховувати їх вплив на роботу передачі. Необхідно мати уявлення про колеса, нарізані із зміщенням, а також з'ясувати, як міняються при цьому розміри передачі.

У просторових зубчастих передачах рекомендується розглянути конічну і черв'ячну передачі. Для проектування зубчатих передач передаточне відношення виражають через кутові і лінійні параметри коліс.

 

Питання для самоперевірки.

1. Які кола у зубчастих колесах називають початковими? Де знаходиться полюс зачеплення?

2. Запишіть формулу міжосьової відстані для зовнішнього і внутрішнього зачеплення.

3. Як визначається передаточне відношення циліндричної зубчастої передачі через радіуси початкових кил, чисел зубців, запишіть їх формули.

4. Що називають кроком і модулем зубчастої передачі? Як впливає на них радіус кола, на якому їх вимірюють.?

5. З яких кривих складається профіль зубця?

6. Яке коло називають ділильним і як знаходять його діаметр (радіус)?

7. Які індекси використовують для позначення геометричних і кінематичних параметрів зубчастих коліс?

8. Сформулюйте основну теорему зубчастого зачеплення.

9. Що розуміють під швидкістю ковзання зубців і питомим ковзанням? Коли вони дорівнюють нулю?

І0. Яку криву називають евольвентою? Які її основні властивості?

11. Яку функцію називають інволютною? Яке коло називають основним?

12.Чому евольвентне зубчасте зачеплення має широке застосування?

13. Що розуміють під теоретичним вихідним контуром? Яку лінію називають ділильною?

14. Назвіть основні методи виготовлення зубчастих коліс. Які їх переваги та недоліки?

15. Що таке передача зі зміщенням, і для чого вона використовується?

16. Як вимірюється величина зміщення інструменту при нарізанні зубчастих коліс? Що називають коефіцієнтам зміщення?

17.Що називають кутом зачеплення?

18.Коли кут профілю вихідного контуру дорівнює куту зачеплення?

19.Чи можливий контакт між зубцями за межами активної лінії зачеплення?

20.Що називають торцевим ко­ефіцієнтом перекриття?

21.Які ви знаєте основні види багатоланкових зубчастих передач?

22. Як визначити передаточне відношення багатоланкової зубчастої передачі?

23.Які механізми називають диференціальними, планетарними та комбінованими?

24.Запишіть формулу Вілліса для планетарного або диференціального механізму.