Учебно-методическое пособие к программе и контрольные задания для студентов факультета технологического образования icon

Учебно-методическое пособие к программе и контрольные задания для студентов факультета технологического образования


6 чел. помогло.
Смотрите также:
Учебно-методическое пособие по изучению понятий и терминов курса «Техническая механика» для...
Учебно-методическое пособие и задания для студентов дневного и заочного отделений специальности...
Учебно-методическое пособие основы стратиграфии часть II...
Учебно-методическое пособие Рекомендовано комиссией для преподавателей и студентов высших...
Учебно-методическое пособие по подготовке к изложению...
Методическое пособие и контрольные задания для студентов-заочников механических специальностей...
Методическое пособие и контрольные задания для студентов-заочников механических специальностей...
Методическое пособие и контрольные задания для студентов-заочников технологических...
Учебно-методическое пособие по курсу логика для студентов специальностей 030301 Психология...
Учебно-методическое пособие по курсу «управление банковским продуктом» Составитель: к э. н....
Методическое пособие и контрольные задания для учащихся общеобразовательных школ...
Учебно-методический комплекс для студентов специальности «Менеджмент организации»...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
вернуться в начало
скачать

Рис. 2



Задача 2. Найти степень подвижности и определить класс и порядок механизма грохота (рис. 2).

Решение

Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева:

W = 3n – 2P5P4.

Число подвижных звеньев n = 6 и число пар V класса Р5 = 9, кинематические пары IV класса отсутствуют. Следовательно, W = 3 · 6 – 2 · 9 = 0, т. е. исследуемая КЦ неподвижна. Однако легко представить, что если 4 и 6 равны по величине и параллельны, то цепь будет иметь подвижность. Значит, эта КЦ имеет пассивные связи, от которых нужно избавиться при анализе. В данном механизме они вносятся или звеном 4 или звеном 6, так как если одно из этих звеньев убрать, то кинематика механизма не изменится, а степень подвижности станет равной единице:

W = 3n – 2P5P4 = 3 · 5 – 2 · 7 – 0 = 1.

2. Для определения класса и порядка преобразованного механизма рассмотрим порядок наслаивания групп. Не расчленяя механизм на группы, легко увидеть, что механизм грохота (без звена 6) был получен путем присоединения к механизму I класса (звенья 0, 1), сначала группы II класса второго порядка группы 2–3, а затем такой же группы 4–5. Так как в состав механизма входят группы только II класса второго порядка, то весь механизм должен быть отнесен к механизмам II класса второго порядка.

Формула строения механизма: I → II → II


Задача 3. Определить степень подвижности, класс и порядок кулачкового механизма (рис. 3).




Рис. 3


Решение

1. Механизм состоит из четырех звеньев, одно из которых закреплено. Степень подвижности рассчитываем по формуле Чебышева. Звенья соединены в три пары V класса и одну пару IV класса.

При степени подвижности, равной 2, механизм должен иметь два ведущих звена, а в этом механизме всего одно ведущее звено. Однако анализ движения механизма с очевидностью показывает, что толкатель 3 обладает полной определенностью движения, строго увязанного с движением кулачка. Следовательно, механизм имеет лишнюю степень подвижности, совершенно не влияющую на общий характер движения ведомого звена (толкателя).

Эту лишнюю степень подвижности вносит ролик толкателя, который может быть удален без изменения характера движения толкателя (рис. 3б). В этом механизме ролик поставлен для замены трения скольжения трением качением с целью увеличения долговечности механизма. Степень подвижности кулачкового механизма без ролика будет равна:

W = 3n – 2P5P4 = 3 · 2 – 2 · 2 – 1 = 1,

т. е. степень подвижности соответствует числу ведущих звеньев.

2. Для установления класса и порядка механизма нужно построить заменяющий механизм без высших пар. Центр кривизны профиля кулачка в точке касания толкателя обозначен буквой С.

Радиус кривизны острия толкателя можно считать равным нулю, тогда заменяющий механизм будет иметь вид, изображенный на рис. 3в, и относится к механизмам II класса второго порядка.

Исходный кулачковый механизм имеет класс и порядок заменяющего механизма. Формула строения: I → II.


^ Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Произвести структурный анализ плоских механизмов и определить класс и порядок. Ведущее звено показано стрелкой (рис. 4 а, б, в)


Рис. 4



4. Кинематический анализ и синтез механизмов

4.1. Задачи и методы кинематического исследования.

Кинематический анализ методом засечек и построения кинематических диаграмм. Использование приемов графического дифференцирования. Кинематический анализ методом планом.

^ Методические указания

При изучении этого раздела уяснить основные задачи кинематического исследования плоских механизмов: определение положения, скоростей и ускорения ведомых звеньев и их точек по заданным движениям ведущих звеньев. Следует иметь в виду, что эти задачи можно решить тремя методами: графическим, графоаналитическим, аналитическим.

Графический метод исследования плоских механизмов наиболее распространен, так как он нагляден, быстро проводится, применим к самым сложным случаям практики.

Знать определение масштаба в теории механизмов и машин; что такое масштаб расстояния, времени, скорости, ускорения, особенности их масштабов: имеют размерность и выражаются любыми числами (как целыми, так и дробными). Уяснить построение планов положений механизмов: знать цель этого построения и последовательность выполнения, построение траекторий, описываемых отдельными точками звеньев механизмов, и их использование в технике. Уметь определять скорости и ускорения методом построения кинематических диаграмм, которой называется кривая в прямоугольной системе координат, представляющая зависимость какого-либо параметра движения звена от времени или угла поворота ведущего звена. Построить диаграмму перемещения ползуна кривошипно-шатунного механизма, используя прием графического дифференцирования. Построить диаграмму изменения скорости и ускорения; уяснить последовательность построения.

Графо-аналитический метод исследования механизмов.

Плоским движением твердого тела называется движение, при котором все точки твердого тела движутся в параллельных плоскостях. Дать определение видов плоского движения твердого тела: поступательного, вращательного, плоскопараллельного; особое внимание уделить последнему, уметь разложить его на два движения: переносно-поступательное и относительно-вращательное.

Знать, что абсолютная скорость точки звена, совершающего плоско-параллельное движение, равна геометрической сумме скорости переносно-поступательного движения и линейной скорости относительно-вращатель­ного движения.

Уяснить построение планов скоростей кривошипно-шатунного и кривошипно-балансирного механизма: цель построения – определение скоростей точек, звеньев этого механизма и последовательность его выполнения, произвести соответствующие построения. Знать свойства плана скоростей.

Уяснить построение планов ускорения кривошипно-шатунного и кривошипно-балансирного механизмов: Для этого усвоить, что абсолютное ускорение точки звена, совершающего сложное плоскопараллельное движение, равно геометрической сумме трех ускорений: ускорения переносно-поступательного движения, нормального и тангенциального ускорений относительно вращательного движения; и последовательность выполнения построения обоих механизмов.

^ Вопросы для самопроверки

1. Построить траекторию какой-либо промежуточной точки шатуна в кривошипно-шатунном механизме.

2. Как направлена относительно скорость одной точки звена относительно другой, тоже движущейся точки этого звена?

3. Как направлены нормальное и касательное (тангенциальное) ускорения точки звена, вращающегося вокруг неподвижной точки?

4. Построить план скоростей и план ускорения для шарнирного четырехзвенника, задавшись скоростью ведущего звена. До построения планов написать некоторые соответствующие уравнения. Найти скорость и ускорение промежуточной точки шатуна, лежащей между концевыми шарнирами. Сформулировать свойства подобия, на основании которого решается эта задача.


4.2. Задачи синтеза механизмов. Получение новых механизмов путем преобразования шарнирного четырехзвенника. Принципы модификации механизмов.

^ Методические указания

Задачей кинематического синтеза механизмов является проектирование кинематических схем механизмов по заданным кинематическим условиям. Различают виды синтеза: геометрический (задаются положения отдельных звеньев или траектории отдельных звеньев или траектории отдельных точек звеньев), кинематический (задаются скорости и ускорения отдельных точек или звеньев), динамический (проектирование ведется по заданным силам).

Вопросы синтеза механизмов с низшими парами решены главным образом для частных механизмов кривошипно-ползунного, кулисного, четырехшарнирного и др. Шарнирный четырехзвенник является очень распространенным механизмом.

Знать получение новых механизмов путем преобразования шарнирного четырехзвенника. Рассмотреть условия существования кривошипа в четырехзвеннике, т. е. каким условиям должны удовлетворять размеры звеньев, чтобы кривошип мог совершать полный оборот. Если рассмотреть всевозможные комбинации размеров звеньев, то можно прийти к следующему выводу: если сумма наибольшего и наименьшего звеньев механизма меньше суммы двух других звеньев, то возможны три случая:

1) при неподвижном наименьшем звене – двухкривошипный механизм;

2) при неподвижности противоположного (наименьшему) звена – двухкоромысловый;

3) при неподвижности одного из смежных с наименьшим звеном – кривошипно-коромысловый.

Привести примеры одного из механизмов, являющихся шарнирными четырехзвенниками, отличающихся друг от друга только размером звеньев.

Усвоить принципы модификации механизмов.

^ Вопросы для самопроверки

1. Спроектируйте шарнирный механизм по двум крайним положениям коромысла и полному обороту ведущего звена. Что можно выбрать дополнительно, чтобы получить единственное решение?

2. Спроектируйте кулисный механизм по заданному коэффициенту увеличения (изменения) скорости. Какие размеры можно выбрать дополнительно, чтобы получить единственное решение?

Методику решения задач по данной теме смотри в разделе «Самостоятельная работа».

^ Задачи для самостоятельного решения

1. Определить скорости и ускорения точек В и D ползунов поршневого механизма и компрессора (рис. 5) при заданном положении механизма, а также радиус кривизны траектории точки С.

Кривошип вращается равномерно с угловой скоростью ω.

Геометрические размеры механизма следующие:

ОА = 150 мм АВ = 700 мм

ВС = 600 мм АС = 220 мм
СD = 600 мм φ = 60º α = 30º




Рис. 5

2. Определить скорость и ускорение всех шарнирных точек механизма кривошипно-рычажного пресса (рис. 6) по следующим данным: кривошип ОА вращается равномерно со скоростью n = 30 об./мин против направления вращения часовой стрелки. Геометрические размеры звеньев: ОА = 100 мм, АВ = 400 мм, ОС = 600 мм, ОВ = 400 мм, СD = 400 мм, l = 500 мм; K = 300 мм. Положение механизма задано углом α = 135º.



Рис. 6


^ 5. Основные виды механизмов

5.1. Шарнирно-рычажные механизмы. Плоские рычажные механизмы. Универсальный шарнир как пространственный сферический шарнирный четырехзвенник. Особенности его устройства и работы.

^ Методические указания

Необходимо знать, что для преобразования движения или передачи силы в машинах используются различные плоские или пространственные стержневые механизмы. Простейшим двухзвенным механизмом (стержневым) является рычаг, вращающийся относительно неподвижной точки опоры. Привести примеры механизмов, относящихся к рычажным механизмам.

Рассмотреть пространственный сферический шарнирный четырехзвенник как универсальный шарнир; особенности его устройства и работы. Знать, для чего служит универсальный шарнир (ш. Гука): для соединения валов, когда угол между ними меняется на ходу и близок к 180º. Полезно нарисовать рисунок универсального шарнира. Универсальный шарнир является сферическим, так как оси всех четырех шарниров пересекаются в одной точке.

Существенный недостаток его – неравномерность вращения ведомого звена. Знать определение коэффициента неравномерности движения универсального шарнира. Подобрать примеры универсального шарнира.

^ Вопросы для самопроверки

1. Каковы особенности устройства и работы пространственного сферического шарнирного четырехзвенника?

2. Назовите простейшие шарнирно-рычажные механизмы и укажите примеры их практического применения.


5.2. Винтовые механизмы. Область их применения. Кинематические схемы.

Методические указания

Знать назначение винтовых механизмов: служат для передачи вращательного движения между скрещивающимися валами, получили широкое распространение приближенные гиперболоидные зубчатые колеса, известные под названием винтовых или геликоидальных зубчатых колес. Хорошо усвоить кинематику винтовых зубчатых колес: уметь вывести формулу перемещения, угловой скорости, определить величину передаточного отношения, положение образующей винта на производящей плоскости.


5.3. Кулачковые механизмы. Их классификация, область применения, достоинства, недостатки. Цикловые и кинематические диаграммы.

^ Методические указания

Знать, какие механизмы относят к кулачковым – механизмы, ведущим звеном которых является кулачок, образующий с ведомым толкателем высшую кинематическую пару. Они предназначены для преобразования движения кулачка в заданное движение толкателя, позволяют легко осуществлять любой закон ведомого звена. Знать основные параметры кулачка, рассмотреть работу кулачка механизма, угол давления и его влияние на работу кулачка механизма. Существует большое разнообразие кулачковых механизмов. Они отличаются по видам движения ведущего и ведомого звена и по их конструктивному исполнению:

1) в зависимости от вида относительного движения звеньев;

2) по видам движения кулачка;

3) в зависимости от характера движения толкателя;

4) по профилю рабочей поверхности толкателя;

5) в зависимости от расположения оси толкателя и центра вращения кулачка.

Знать область применения кулачковых механизмов, достоинства и недостатки. Рассмотреть анализ и синтез плоских кулачковых механизмов с толкателем, совершающим возвратно-поступательное движение, методом кинематических диаграмм.

^ Вопросы для самопроверки

1. Какие механизмы называются кулачковыми?

2. В чем особенности кулачковых механизмов, обусловившие их широкое применение в различных машинах? Приведите примеры кулачковых механизмов.

3. Начертите схемы наиболее распространенных кулачковых механизмов.

4. В чем состоят достоинства и недостатки кулачковых механизмов?

5. Покажите угол давления (угол передачи) на различных схемах кулачковых механизмов. В чем состоит явление заклинивания?

6. Определите положение центра вращения кулачка при заданном законе перемещений поступательно-движущегося толкателя и заданном максимально допустимом угле давления (минимальном угле передачи). В каком масштабе должна откладываться скорость толкателя в этих построениях и как они связаны с направлением вращения кулачка?


5.4. Механизмы с жесткими звеньями для передачи вращательного движения. Их классификация. Основные кинематические соотношения. Передаточное отношение и передаточное число.

^ Методические указания

Зубчатый механизм представляет собой трехзвенный механизм с двумя низшими и одной высшей кинематическими парами. Знать достоинства и недостатки зубчатых механизмов, какие звенья в данном механизме подвижны. Твердо знать основные параметры зубчатого зацепления: шаг, модуль, начальная окружность, делительная окружность, основная окружность. Уметь классифицировать зубчатые механизмы:

а) в зависимости от геометрической формы профиля зуба в торцовом сечении (эвольвентное, циклоидное, цевочное, зацепление Новикова);

б) в зависимости от характера передаточного числа (с постоянным передаточным числом и переменным);

в) в зависимости от направления зуба относительно образующей зубчатого колеса (прямозубые, косозубые, шевронные, криволинейные);

г) по расположению осей валов механизмов, между которыми передается движение (цилиндрические зубчатые механизмы при параллельных осях; конические при пересекающихся осях и червячные при перекрещивающихся осях валов);

д) по виду зацепления (внешнее, внутреннее, реечное).

Уяснить кинематические соотношения в зубчатых механизмах: передаточное число и передаточное отношение, уяснить кинематическое исследование рядовой и ступенчатой зубчатых передач, знать на память выражение для передаточного числа.

^ Вопросы для самопроверки

1. Через какие параметры можно определить передаточное отношение пары плоских зубчатых колес? Как определяется общее передаточное отношение сложной зубчатой передачи с неподвижными осями? Что означает знак передаточного отношения в плоской зубчатой передаче?

2. Что такое шаг, модуль? Определите основные размеры стандартного (нормального) колеса для определения межцентрового расстояния, колеса по заданным модулю и числу зубьев.

3. Выведите формулу для определения межцентрового расстояния пары стандартных колес внешнего зацепления. Изменится ли передаточное отношение, передаваемое эвольвентными профилями, если межцентровое расстояние сделать несколько больше рассчитанного?


5.5. Эпициклические механизмы. Назначение и область применения. Другие механизмы с жесткими звеньями для преобразования движений.

^ Методические указания

Знать отличительные особенности эпициклических механизмов: механизмы, составленные из конических или цилиндрических зубчатых колес, одно из которых или группа совершает сложное вращательное движение, состоящее из вращения вокруг собственной геометрической оси и вместе с осью вокруг оси зацепляющихся с ними зубчатых колес.

Знать, в каком случае эпициклическая передача дифференциальная, а в каком планетарная. Уяснить особенности эпициклических механизмов и область применения.

Уметь провести кинематическое исследование эпициклических механизмов: определить угловые скорости и передаточные отношения всех вращающихся звеньев, вывести формулу Виллиса для определения передаточного числа дифференциального механизма.

Уметь определять передаточное число планетарной передачи. Уметь провести кинематический анализ дифференциалов автомобильного типа.

Вопросы для самопроверки

1. Какие механизмы называются эпициклическими?

2. В чем состоит метод обращения движения? Выведите формулу передаточного отношения планетарной передачи.


5.6. Механизмы с гибкими, пневматическими, гидравлическими и электрическими звеньями. Классификация механизмов с гибкими звеньями. Область применения передач с гибкими звеньями. Принципы устройства пневматических, гидравлических и электрических передач.

^ Методические указания

Механизмы, в которых передача движения между соприкасающимися телами осуществляется за счет трения, называют фрикционными.

Дать классификацию фрикционных механизмов: механизмы круглых цилиндрических колес, фрикционный планетарный механизм, механизм конических фрикционных колес, лобовая фрикционная передача, механизм двойной лобовой передачи, бесступенчатая передача между пересекающимися осями передачи. Кратко охарактеризовать их и указать область применения.

В современных машинах имеют широкое применение механизмы колес, воспроизводящих постоянное передаточное отношение. Рассмотреть передаточное отношение фрикционных механизмов и передач с гибкими звеньями; для этого рассмотреть схемы передач. Гибкие звенья применяются в некоторых случаях, в качестве промежуточных звеньев (тросы, канаты, ремни, ленты, цепи и т. д.).

Дать классификацию механизмов с гибкими звеньями: открытая ременная передача; перекрестная; полуперекрестная; механизм с гибким звеном и направляющими роликами; с гибким звеном и натяжным роликом; кулисный механизм с гибким звеном.

Обратить внимание на механизмы с пневматическими, гидравлическими и электрическими звеньями. Знать принцип их устройства. Пневматическими обычно называются поршневые или роторные механизмы, в которых движение осуществляется за счет энергии сжатого воздуха или какого-либо другого газа.

Под гидравлическими механизмами обычно подразумевают совокупность поступательного или вращательного движения механизмов, источника, нагнетающего рабочую жидкость, управляющей и регулирующей аппаратуры. Электрические устройства вводятся в качестве одного из элементов механизма во многие современные приборы, требующие быстрого включения или выключения прерывистого движения ведомых звеньев и т. п.

^ Вопросы для самопроверки

1. Какие механизмы называются фрикционными? Дать их классификацию.

2. Рассмотреть передаточное отношение фрикционных механизмов и передач с гибкими звеньями. Где применяются эти механизмы?

3. Какой принцип устройства пневматических, гидравлических и электрических механизмов?

^ 6. Динамика механизмов и машин

6.1. Задачи динамического исследования машин. Силы, действующие на звенья механизмов и машин. Основное уравнение движения машины и его анализ.

Методические указания

Усвоить основную задачу динамики механизмов и машин. Динамика изучает законы движения механизмов и машин под действием их заданных сил, а также определяет все силы, действующие на их звенья. Силы, действующие на звенья механизмов и машин, определяются для решения таких вопросов, как обеспечение устойчивого смазочного слоя в кинематических парах, определение жесткости звеньев, величины напряжения в них, определение расхода энергии при работе машин и износа ее частей, способа крепления машин к фундаменту и др. Эти силы делятся на группы: движущие силы, силы полезного сопротивления, силы вредного сопротивления, давления в КП, силы инерции – при поступательном движении звеньев, вращательном движении вокруг центра тяжести и вокруг оси через центр тяжести, сложном плоскопараллельном движении. Знать краткую характеристику каждой из этих групп и привести примеры сил, относящихся к какой-либо из них.

Подробнее рассмотреть силы инерции, основное уравнение машин и его анализ. Основное уравнение движения машины устанавливает связь между силами, действующими на звенья механизмов и машин, и параметрами движения этих звеньев. Знать уравнение движения машин: изменение кинетической энергии системы за некоторый промежуток времени равно сумме работ приложенных сил на соответствующем перемещении этой системы. В работе каждой машины различают три периода: пуска, установившегося движения, остановки. Рассмотреть основное уравнение движения машин применительно к каждому из этих периодов.

^ Вопросы для самопроверки

1. Перечислите категории сил, действующих на звенья механизма.

2. Запишите уравнение движения машины и произведите его анализ применительно к каждому из периодов работы машины.


6.2. Потери при трении и другие механические потери. Механический коэффициент полезного действия машины. Пути повышения механического КПД машины и уменьшения износа от трения. Жидкостное трение и смазывающие жидкости. Условия, необходимые для несущей способности масляного слоя.

^ Методические указания

При изучении КПД машин и механизмов обратить внимание на следующее: под КПД машины понимается параметр, при помощи которого оценивается полезный эффект использования энергии в машине, т. е. КПД характеризует степень совершенства машины. В зависимости от вида используемой энергии различают КПД механический, электрический, термический. Подробнее рассмотреть механический КПД, знать, как определяется величина КПД, почему КПД машины всегда меньше единицы, в каких случаях КПД равен нулю и меньше нуля. Знать, что общий КПД машины при последовательном соединении механизмов равен произведению КПД отдельных механизмов. Показать это на примере. Уметь показать КПД при смешанном соединении механизмов. Знать пути повышения механического КПД и уменьшения износа от трения.

Сила, препятствующая движению одного тела по поверхности другого, называется силой трения. При изучении трения следует учитывать, что трение делится на два рода: трение скольжения и трение качения. В механизмах в низших кинематических парах происходит только трение скольжения, в высших – или чистое качение, или качение со скольжением. Обратить внимание на то, что трение скольжения по наличию смазки делится на четыре вида: сухое, полусухое, полужидкое и жидкостное. Подробнее рассмотреть сухое и жидкое трение. Сухим называется трение вообще без смазки. Жидкостным называется такое трение, при котором трущиеся поверхности полностью разделены слоем смазки, трение происходит только внутри масляного слоя. Усвоить понятие о коэффициентах абсолютной и относительной вязкости смазочных масел, условиях, необходимых для развития несущей способности масляного слоя, разобранных Петровым.




оставить комментарий
страница3/11
Дата25.09.2011
Размер0,93 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
плохо
  2
не очень плохо
  2
средне
  2
хорошо
  4
отлично
  11
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх