Практикум по теории механизмов и машин воронеж 2005 Федеральное агентство по образованию

Ю.Ф. УСТИНОВ, В.А. НИЛОВ, В.А. МУРАВЬЕВ И.А. ФРОЛОВ ПРАКТИКУМ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН Воронеж 2005 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра транспортных машин ПРАКТИКУМ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН Учебное пособие к практическим занятиям для студентов немашиностроительных специальностей вузов при изучении дисциплины “ Теория механизмов и машин “ Воронеж-2005 УДК 531.8 Устинов, Ю.Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб. пособие к практическим занятиям для студ. немашиностроит. спец. вузов / Ю.Ф.Устинов, В.А.Нилов, В.А.Муравьев, И.А. Фролов; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.-2005. - 109 с. Учебное пособие является руководством к выполнению заданий по 9-и темам на практических занятиях по теории механизмов и машин. Содержит основные понятия и определения, задания и примеры выполнения заданий по каждой теме, вопросы для проверки знаний. Ил. 45 . Табл. 5. Библиограф.: 10 назв. Печатается по рекомендации редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Рецензенты: кафедра начертательной геометрии и машиностроитель ного черчения ВГТУ; Ю.Б.Рукин, к. т. н., доцент кафедры проектирование механизмов и подъемно-транспортных машин ВГТУ Введение Теория механизмов и машин – это наука, изучающая общие методы структурного, кинематического и динамического анализа и синтеза различных механизмов и машин. Эти методы пригодны для проектирования любых механизмов и не зависят от их назначения или от физической природы рабочих процессов машин. Самостоятельное решение на практических занятиях индивидуальных конкретных задач из различных разделов курса позволяет студентам освоить эти методы и подготовиться к проектированию или анализу новых механизмов и машин. Цель практикума- научить будущих инженеров применять общие методы анализа и синтеза схем механизмов для создания высокопроизводительных, надежных и экономичных машин. Задачи практикума: в результате выполнения индивидуальных заданий на практических занятиях по теории механизмов и машин студенты должны: - изучить основные понятия и терминологию, используемые в курсе теории механизмов и машин; - приобрести навыки в построении и использовании кинематических схем механизмов; - изучить геометрические параметры простых и сложных цилиндрических зубчатых передач, научиться выполнять анализ и синтез этих передач; - овладеть методами кинематического исследования механизмов путем построения планов скоростей и ускорений; - приобрести навыки выполнения силового расчета механизмов. Учебное пособие состоит из девяти разделов. Название раздела соответствует теме практического занятия. . Построение кинематической схемы и Определение степени подвижности плоского механизма 1.1. Основные понятия и определения Машина – это устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического или умственного труда человека. Технологические машины изменяют форму, размеры, свойства или состояние исходных материалов и заготовок ( например, кузнечно-прессовое оборудование, металлообрабатывающие и деревообрабатывающие станки, литейное оборудование, камнедробилки, мельницы, бетономешалки, прокатные станы, дробеструйные установки и т.п.). Транспортные машины изменяют положение материалов (различных грузов) в пространстве (например, конвейеры, краны, автомашины, тепловозы, вертолеты, самолеты, корабли и т.п. ). Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой (электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания, генераторы). Информационные машины преобразуют вводимую информацию для контроля, регулирования и управления движением. Машина может иметь один или несколько механизмов. Механизм – это искусственная система тел, предназначенная для преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел. По геометрическим и конструктивным признакам различают следующие механизмы: рычажные; зубчатые; фрикционные с гибкими звеньями; с упругими звеньями; с переменной структурой; с остановками выходного звена; комбинированные; гидравлические; пневматические; с электромагнитными элементами; с электронными элементами. Машина и механизм состоят из множества деталей. Например, в современном самолете примерно три миллиона деталей. Деталь – это элементарная часть механизма или машины, изготовленная из однородного материала без применения операций сборки. Примеры деталей: болт, гайка, шайба, заклепка, шпонка, штифт, ось, вал, колесо зубчатое, шкив ременной передачи, звездочка цепной передачи и др. В теории механизмов и машин широко применяются схемы механизмов и машин, на которых изображают звенья. Звено – это деталь или совокупность деталей, не имеющих относительного движения при работе. Например, колесо автомобиля является звеном: оно состоит из различных деталей, которые при движении автомобиля не имеют относительного движения (камера, покрышка, детали диска и др.). Одно из звеньев считают неподвижным и называют стойкой. Стойка неподвижна относительно поверхности земли или пола цеха у стационарных машин, например станина у металлорежущего станка, молота, пресса. Стойка считается условно неподвижной для мобильных машин, например рама гусеничного крана, пожарного автомобиля, трактора, робота для разминирования, фюзеляж самолета, корпус корабля. Остальные звенья механизма являются подвижными. В зависимости от вида движения звеньев приняты их названия. Кривошип – звено, совершающее вращательное движение и поворачивающееся на полный оборот. Коромысло – звено, совершающее колебательное (качательное) движение. Шатун – звено, совершающее сложное плоско-параллельное движение. Ползун - звено, совершающее возвратно-поступательное движение. Кулиса – подвижное звено, являющееся направляющей для движения ползуна. На начальной стадии проектирования механизма или машины при выборе концепции проектирования составляется кинематическая схема механизма. Пользуясь результатами синтеза механизма, на этапе технического предложения принимают окончательный вариант кинематической схемы. Кинематическая схема механизма – это схема механизма, выполненная в масштабе длин с помощью условных обозначений. Звенья на кинематических схемах изображаются, как правило, отрезками прямых и нумеруются арабскими цифрами. Механизм представляет собой кинематическую цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев все остальные звенья совершают однозначно определяемые движения. Кинематические схемы механизмов необходимы для исследования движения звеньев. Используя кинематические схемы механизмов, строят планы скоростей и планы ускорений точек звеньев, выводят аналитические выражения для вычисления линейных или угловых перемещений звеньев, строят кинематические диаграммы и траектории движения точек звеньев. Кинематические схемы используются при силовом расчете механизмов, при исследовании механизмов на точность их работы. Кинематическая пара – это подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев. На схемах кинематические пары обозначаются заглавными буквами латинского алфавита. Плоские механизмы – это механизмы, движение точек звеньев которых осуществляется в одной плоскости или в параллельных плоскостях. Пространственные механизмы – это механизмы, движение точек звеньев которых осуществляется в пересекающихся плоскостях. Наиболее распространены плоские механизмы. Изображение кинематических пар плоских механизмов показано на рис.1.1. Примеры жесткого соединения элементов одного и того же звена показаны на рис. 1.2. Низшие кинематические пары – это кинематические пары, в которых звенья соприкасаются по поверхности (рис.1.1, а, б). Высшие кинематические пары – это кинематические пары, в которых звенья соприкасаются по линии или в точке (рис. 1.1., в). На кинематических схемах показывают направление вращения входного звена. Входное звено – это звено, которому сообщают движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев, называемых выходными. По своим функциям звенья могут быть также ведущими и ведомыми. Ведущим называют звено, если мощность приложенных к нему сил положительна. Ведомым называют звено, если мощность приложенных к нему сил отрицательна. В конкретных механизмах входное звено может быть ведущим или ведомым на отдельных этапах движения в зависимости от приложенных сил и моментов сил. Схемы наиболее распространенных плоских механизмов показаны на рис. 1.3. Примеры схем пространственных механизмов показаны на рис. 1.4. Рис. 1.1 Изображение кинематических пар плоских механизмов: а) вращательная пара – шарнир А (низшая); б) пары поступательные В, С и D (низшие); в) высшая пара Е Рис. 1.2. Жесткие соединения элементов звена на схеме механизм Рис. 1.3 Схемы плоских механизмов: а) кривошипно-коромыслового; б) кривошипно-ползунного; в) кулисного с качающейся кулисой; г) кулисно- го с вращающейся кулисой; д ) синусного; е) тангенсного; ж) трехзвенного зубчатого цилиндрического; з) кулачково-коромыслового; и) кулисного с ведущим поршнем на шатуне Рис. 1.4 Схемы пространственных механизмов: а) механизма двойного универсального шарнира (карданова шарнира); б) кулачкового механизма; в) манипулятора Все необходимые размеры звеньев механизма откладывают в некотором выбранном масштабе длин ( м/мм ), который означает, что один миллиметр звена на схеме соответствует метрам натуры. Например, масштаб = 0,001 м/мм означает, что один миллиметр звена на кинематической схеме механизма соответствует 0,001 м натуры, или одному миллиметру натуры. То есть этот масштаб соответствует стандартному чертежному масштабу М 1: 1. Степень подвижности механизма – это степень свободы его кинематической цепи относительно стойки. Степень подвижности показывает, какое число ведущих звеньев должен иметь механизм для того, чтобы движение остальных звеньев механизма было бы однозначно определяемым. Формула для определения степени подвижности плоского механизма была впервые выведена П.Л.Чебышевым в 1869 году и носит название формулы Чебышева. Ее можно представить в виде , (1.1) где - степень подвижности механизма; - количество подвижных звеньев; - количество низших кинематических пар механизма, - количество высших кинематических пар механизма. При рассмотрении схем механизмов и подсчете количества кинематических пар следует иметь в виду, что иногда на схеме две кинематические пары бывают совмещены. Например, на рис. 1.5,а изображено шарнирное соединение трех рычагов: 1, 2 и 3. Рис. 1.5. Изображение шарнирного соединения трех звеньев: а) на чертеже б) на кинематической схеме механизма Подвижное соединение рычагов 1 и 2 обозначено , а подвижное соединение рычагов 1 и 3 обозначено На кинематической схеме механизма кинематические пары и совпадают (рис. 1.4,б). У плоских механизмов все поступательные и вращательные кинематические пары являются низшими парами; в этих парах звенья контактируют по поверхности (плоской или цилиндрической). Высшие пары в плоских механизмах - это пары, в которых звенья контактируют по линии или в точке. Это, например, соединения зубьев зубчатых колес, соединения кулачков и толкателей. 1.2. Задание Построить кинематическую схему и определить степень подвижности плоского механизма, демонстрационную модель которого студент получает от преподавателя на практическом занятии. Написать название каждого звена механизма в зависимости от вида движения этого звена. Определить также степень подвижности плоского механизма, кинематическая схема которого дана на рис.1.6. Номер схемы студенту выдает преподаватель. 1.3. Последовательность выполнения 1. Измерить в метрах те длины звеньев заданной модели механизма, которые необходимы для построения схемы этого механизма в масштабе. Длины измерять между центрами кинематических пар. 2. Выбрать масштаб (м/мм) кинематической схемы и определить длины звеньев в миллиметрах, которые необходимо откладывать на схеме в этом масштабе. Под схему использовать всю страницу тетради. 3. Изобразить неподвижные элементы кинематических пар, то есть элементы, принадлежащие стойке. 4. Изобразить ведущее {входное} звено, входящее в кинематическую пару со стойкой. На демонстрационной модели именно это звено приводится в движение от рукоятки. Этому звену необходимо присвоить номер 1, а стойке номер 0. Положение ведущего звена выбрать произвольно, но оно должно быть таким, чтобы положение остальных звеньев не создавало затруднений при рассмотрении построенной схемы. Если это возможно, то необходимо показывать ведущее звено в таком положении, чтобы отсутствовало Рис. 1.6. Кинематические схемы плоских механизмов Рис. 1.6 (продолжение) Рис. 1.6 (продолжение) Рис. 1.6 (продолжение) Рис. 1.6 (окончание) пересечение или наложение друг на друга линий остальных звеньев. Показать на схеме направление движения ведущего звена. 5. Используя метод засечек, показать на схеме положение остальных звеньев механизма, присвоив каждому номер. Обозначить на схеме заглавными буквами латинского алфавита все кинематические пары. 6. Написать название каждого звена механизма, учитывая вид движения этого звена. 7. Изобразить заданную на рис.1.6 схему плоского механизма. Обозначить на схеме номера всех звеньев и обозначить буквами все кинематические пары механизма. 8. Вычислить степень подвижности обоих механизмов по формуле П.Л.Чебышева (1.1).

Похожие:

	Тема: «Селекция» Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...		Урок естествознания №2 Тема "Мхи" Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...
	Основные методы селекции растений и животных Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...		Итоговый переводной контроль биология 6 класс Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...
	Дыхание организмов, его сущность и значение Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...		Урок Тема: «Высшие споровые растения. Мхи» Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...
	1. Центром происхождения культурных растений Н. И. Вавилов считал районы, где Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...		Урок первый Тема урока. Четыре царства живой природы Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...
	Цель: Познакомить обучающихся с основной классификацией растений,... Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...		Программы вступительных испытаний (по общеобразовательным предметам),... Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...
	2012/2013 учебный год 9 класс Задание №1. Выберите один верный ответ... Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...		Федеральное агентство по образованию Федеральное государственное... Темы рефератов к разделу Проблемы теории и практики применения уголовного наказания в России и Германии
	Федеральное агентство по образованию Основные термины и определения теории надежности. Классификация аппаратуры. Законы распределения		Практикум по литературной критике Направление подготовки Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального обучения Казанский (Приволжский)...
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное... Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Математические и логические основы вычислительной техники : конспект лекций : для студентов специальности 230101 очной и заочной...