Решение задач для проверки остаточных знаний по теории механизмов и механике машин
Покупка
Год издания: 2013
Кол-во страниц: 116
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-3823-5
Артикул: 811600.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Учебное пособие содержит теоретические положения по структуре, кинематике, динамике и виброзащите механизмов, которые позволяют освоить методы решения задач по теории механизмов.
Пособие предназначено для проверки остаточных знаний студентов всех специальностей, изучающих курс «Теория механизмов и механика машин».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
- 15.03.03: Прикладная механика
- 15.03.04: Автоматизация технологических процессов и производств
- 15.03.05: Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
- 15.03.06: Мехатроника и роботехника
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Калужский филиал Л. Е. Куликова, И. И. Сорокина РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОСТАТОЧНЫХ ЗНАНИЙ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МЕХАНИКЕ МАШИН Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по машиностроительным направлениям подготовки.
УДК 621.01 ББК 34.41 К90 Рецензент: д-р техн. наук, проф. С. М. Жданов Утверждено методической комиссией КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана (протокол № 3 от 15.05.12) Куликова Л. Е. К90 Решение задач для проверки остаточных знаний по теории механизмов и механике машин : учебное пособие / Л. Е. Куликова, И. И. Сорокина. — М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013. — 116 с. ISBN 978-5-7038-3823-5 Учебное пособие содержит теоретические положения по структуре, кинематике, динамике и виброзащите механизмов, которые позволяют освоить методы решения задач по теории механизмов. Пособие предназначено для проверки остаточных знаний студентов всех специальностей, изучающих курс «Теория механизмов и механика машин». УДК 621.01 ББК 34.41 © Куликова Л. Е., Сорокина И. И., 2013 © Издательство МГТУ ISBN 978-5-7038-3823-5 им. Н. Э. Баумана, 2013
РАЗДЕЛ 1. СТРОЕНИЕ МЕХАНИЗМА 1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Машиной называется устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования энергии, материалов или информации. Машинный агрегат состоит из машины-двигателя, передаточного механизма и рабочей машины. Машина-двигатель преобразует один из видов энергии в механическую. Различают: а) электродвигатели, в которых электрическая энергия преобразуется в механическую; б) двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую; в) пневматические двигатели, в которых энергия сжатого газа преобразуется в механическую; г) ветродвигатели, в которых энергия ветра преобразуется в механическую. Рабочие машины (РМ) используют механическую энергию для выполнения конкретной работы. РМ подразделяют: а) энергетические РМ, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую (электрогенератор), в энергию движущейся жидкости (гидронасос), в энергию сжатого воздуха ( компрессор); б) технологические РМ служат для обработки материалов и изготовления изделий (станки, прессы, сельхоз. машины и т. д.); в) транспортные РМ предназначены для перемещения людей и грузов (автотранспорт, краны, транспортеры); г) информационные РМ (вычислительные, кибернетические).
Передаточный механизм необходим для передачи механической энергии от машины-двигателя к рабочей машине. Передаточным механизмом может быть зубчатая передача, червячная передача, редуктор и более сложные механизмы. Кинематической основой машин является механизм. Механизм — замкнутая или разомкнутая кинематическая цепь, в состав которой входит неподвижное звено (стойка), предназначенная для преобразования заданного движения входного звена в требуемое движение выходного звена. Кинематическая цепь — система звеньев, соединенная кинематическими парами. Звено — жесткое соединение деталей, движущееся как одно целое. Звенья обозначаются арабскими цифрами, начиная с ведущего звена. Основные типы звеньев приведены в табл. 1.1. Кинематическая пара (КП) — подвижное соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение. На схеме механизма КП обозначаются буквами. Кинематическая схема механизма — это графическое изображение механизма с применением условных обозначений звеньев и кинематических пар в произвольном положении с соблюдением масштаба. Структурная схема механизма выполняется без соблюдения масштаба. Входные звенья — звенья, которым сообщается движение, пре- образуемое механизмом в движения других звеньев. Выходные звенья — звенья, совершающие требуемые движения, для которых предназначен механизм. Начальное звено — звено, для которого задается обобщенная координата или закон движения, позволяющий определить движение остальных звеньев. 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАР Классификация кинематических пар: 1. По виду контакта звеньев КП делятся на высшие КП (с контактом звеньев по линии или точке) и низшие КП (с контактом звеньев по плоскости или поверхности). 2. По характеру относительного движения звеньев низшие КП делятся на вращательные, поступательные и винтовые.
Таблица 1.1 Основные типы звеньев Тип звена Схема Определение Стойка Звено, принимаемое за неподвижное Кривошип Звено, совершающее полный оборот вокруг оси, связанной со стойкой Шатун Звено, совершающее плоское движение и не образующее кинематических пар со стойкой Коромысло Звено, совершающее неполный оборот вокруг оси, связанной со стойкой Кулиса Звено, являющееся подвижной направляющей для камня (может совершать вращательное, возвратно-вращательное и возвратно-поступательное движение) Камень Ползун Звено, скользящее по подвижной направляющей. Звено, совершающее поступательное движение по стойке 3. По числу степеней свободы кп W в относительном движении звеньев КП подразделяют на одноподвижные (V класса), двух- подвижные (IV класса), трехподвижные (III класса), четырех- подвижные (II класса) и пятиподвижные (I класса) (табл. 1.2). Класс КП определяется числом связей , S наложенных кинематической парой на движение одного звена относительно другого.
Таблица 1.2 Основные виды кинематических пар Виды пары Схема пары и степень её подвижности Подвижность пары Условные обозначения пары на структурных и кинематических схемах Число условий связи, S Класс Вращательная ( 1в) 1 5 V Посту- патель- ная (1п) 1 5 V Винтовая ( 1ви) 1 5 V Цилин- дриче- ская (2ц) 2 4 IV Сферическая ( 3с) 3 3 III Плоскостная ( 3пл) 3 3 III Линейная ( 3л)/ (4л) 3/4 3 = W 4 = W 3/2 III/II Точечная ( 5т) 5 1 I Степень свободы кинематической пары: кп 6 . W S = −
1.3. ВИДЫ МЕХАНИЗМОВ 1. Плоские механизмы — механизмы, у которых все подвижные точки звеньев совершают траектории в одной плоскости или в параллельных плоскостях (рис. 1.1–1.3). 1 2 3 4 4 A О B Рис. 1.1. Кривошипно-ползунный механизм: 1 — кривошип; 2 — шатун; 3 — ползун; 4 — стойка 1 2 3 4 5 6 6 6 A О B С D Рис. 1.2. Шестизвенный кривошипно-кулисный механизм: 1 — кривошип; 2 — кулисный камень; 3 — кулиса; 4 — шатун; 5 — ползун; 6 — стойка 1 2 3 4 О 4 С Рис. 1.3. Кулачковый механизм: 1 — кулачок; 2 — ролик; 3 — толкатель (коромысло); 4 — стойка
2. Пространственные механизмы — механизмы, у которых все подвижные точки звеньев совершают траектории в пересекающихся плоскостях (рис. 1.4, 1.5). 1 2 3 4 4 О A B Рис. 1.4. Пространственный кривошипно-ползунный механизм: 1 — кривошип; 2 — шатун; 3 — ползун; 4 — стойка 1 2 3 4 Рис. 1.5. Промышленный робот (манипулятор): 1, 2, 3 — подвижные звенья; 4 — стойка 1.4. ПОДВИЖНОСТЬ МЕХАНИЗМА Число степеней свободы механизма W — это число обобщенных координат (независимых движений). Для пространственного механизма подвижность механизма пр W определяется по формуле Сомова–Малышева: пр 1 2 3 4 5 пр V IV III II I пр 6 5 4 3 2 6 5 4 3 2 , W n p p p p p q n p p p p p q = − − − − − + = = − − − − − +
где n — число подвижных звеньев; 1p — количество однопод- вижных пар V класса; 2 p — количество двухподвижных пар IV класса; 3 p — количество трехподвижных пар III класса; 4 p — количество четырехподвижных пар II класса; 5 p — количество пяти- подвижных пар I класса; пр q — число избыточных (повторяющих- ся) связей, не влияющих на работу механизма: пр пр V IV III II I 5 4 3 2 6 q W p p p p p n. = + + + + + − Для плоского механизма пл W определяется по формуле Чебышева: пл н в x пл пл н в 3 2 ; 2 3 , W n p p q q W p p n = − − + = + + − где n — число подвижных звеньев; н p — число низших пар; в p — число высших пар; пл q — число избыточных связей. Устранить избыточные связи можно, повышая подвижность некоторых КП (рис. 1.6, 1.7). пл н в пл 3 2 3 3 2 4 1; 1 2 4 3 3 0; W n p p q = − − = ⋅ − ⋅ = = + ⋅ − ⋅ = 3 n = — число подвижных звеньев; н 4 p = — число низших пар: 3 вращательных КП V класса и 1 поступательная КП V класса. Если учесть неточность изготовления и считать механизм пространственным, то по формуле Сомова–Малышева: пр пр V IV III II I 5 4 3 2 6 1 5 4 6 3 3. q W p p p p p n = + + + + + − = = + ⋅ − ⋅ = С (1в, 1п) (1в) (1в) A B 1 2 3 Рис. 1.6. Кривошипно-ползунный механизм
С (1в) A B (2ц) (3с, 1п) 1 2 3 Рис. 1.7. Самоустанавливающийся (рациональный) механизм Повысим подвижность механизма, введя в узел В цилиндрическую КП IV класса, а в узел С — сферическую КП III класса. По формуле Сомова–Малышева: пр 1 5 2 4 1 3 1 6 3 0. q = + ⋅ + ⋅ + ⋅ − ⋅ = Избыточные связи отсутствуют. Лишней степенью свободы называется движение, не влияющее на кинематику механизма, а введенное из конструктивных соображений. Связи и звенья, не влияющие на кинематику, а введенные из конструктивных соображений, называются избыточными. Механизм, не имеющий лишних степеней свободы и избыточных связей, называется рациональным. 1.5. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА Любой механизм можно представить как первичный механизм и присоединенные к нему структурные группы. 1. Виды первичных механизмов. Первичный механизм I класса первого порядка состоит из одного подвижного звена, стойки и одной кинематической пары (рис. 1.8, 1.9). 2. Виды структурных групп. Структурной группой называется незамкнутая кинематическая цепь с нулевой подвижностью. A 1 1 н н в I (1,стойка) 1 1 3 2 3 1 2 1 1 n p W n p p = = = − − = ⋅ − ⋅ = Рис. 1.8. Вращательная пара (1, стойка)
Доступ онлайн
В корзину