Новости

Методичка по теории механизмов и машин

Работа добавлена:






Методичка по теории механизмов и машин на http://mirrorref.ru

ВВЕДЕНИЕ

    Проект состоит из графической части в объеме 3 тем, расчетно-пояснительной записки, оформленной по ГОСТ 2.105-79 содержит следующие разделы.

1. Синтез и кинематическое исследование

Рычажного механизма

(тема 1)

Порядок выполнения:

  1. Производится синтез механизма по коэффициенту изменения скорости хода или другим условиям.
  2. Строится в масштабе кинематическая схема механизма и производится разметка траектории точек для 12 положений входного звена механизма, начиная с одного из крайних.
  3. Строятся планы скоростей и ускорений для всех положений (допускается построения планов ускорений для одного-двух положений по указанию преподавателя).
  4. Определяются масштабы планов.
  5. Строится диаграмма перемещения рабочего звена в функции времени (или угла поворота кривошипа).
  6. Графическим дифференцированием строится диаграмма скорости.
  7. Графическим дифференцированием графика скорости строится диаграмма ускорений.
  8. Определяются масштабы диаграмм.
  9. Определяются скорости и ускорения ведомого звена аналитическим способом, результаты заносятся в таблицу сравнения. Оценивается погрешность.

2. Синтез кулачкового механизма

(Тема 2)

Порядок выполнения:

Производится подбор чисел зубьев планетарной передачи по данным передаточным отношениям.

Проверяется правильность подобранных чисел зубьев по условиям соосности, сборки и соседства.

Вычерчивается механизм в масштабе в двух проекциях.

Строятся план скоростей и картина угловых скоростей редуктора.

3. Синтез зубчатой передачи

(тема 3)

Порядок выполнения:

Строится диаграмма  в соответствии с заданным законом изменения этой функции.

Графическим интегрированием закона изменения аналога ускорения толкателя определяются законы изменения аналога скорости и перемещения толкателя в функции от угла поворота кулачка.

Строятся в масштабах график перемещения, графики аналогов скорости и ускорения.

Производится определение радиуса основной шайбы.

Методом обращения движения строится теоретический профиль кулачка. Определяется диаметр ролика и строится рабочий профиль.

Строится заменяющий механизм в одном положении толкателя и для него строятся планы скоростей и ускорений.

Определяются графически углы передачи движения или углы давления и для них строится график.

Оформление работы

Вариант задания на курсовой проект определяется студентом по двум последним цифрам в зачетной книжке. В случае отсутствия номера в зачетке, вариант выбирается по номеру в списке группы. Последняя цифра соответствует номеру варианта, предпоследняя – номеру строки в задании. Например: две последние цифра 40 – соответственно – вариант задания 0, строка в задании 4 или номеру в списке группы – 07, соответственно – вариант задания 7, строка в задании 0.

Согласно ГОСТ 2.105-79 расчетно-пояснительная записка должна содержать

Титульный лист (см. прил.1).

Исходные данные из задания на проект и схему.

Содержание.

Перечень сокращений, символов.

Раздел 1. Синтез и кинематическое исследование рычажного механизма.

Раздел 2. Синтез кулачкового механизма.

Раздел 3. Синтез зубчатой передачи.

Список использованных источников.

Разделы следует делить на подразделы.

Например в разд. 1 могут быть подразделены:

  1. Синтез по коэффициенту изменения скорости хода.
  2. Структурный анализ.
  3. Построение планов скоростей и ускорений.
  4. Построение диаграмм.
  5. Сравнение данных, полученных из планов и диаграмм, выводы.

Записка должна сопровождаться иллюстрациями, обозначаемыми рис. 1.1, рис. 2.1 и т.д., со ссылками на них в тексте.

При выполнении вычислений следует исходить из практически необходимой точности.

    Записка должна быть аккуратно оформлена на листах формата А4 (297x210) и сшита. Первой страницей является титульный лист, второй – исходные данные и т.д. Номера страниц проставляются в правом верхнем углу (кроме титульного листа).

    Графическая часть проекта выполняется карандашом на листах форматаА2. Надписи должны быть выполнены стандартным шрифтом ГОСТ 2.304-81. Каждый лист чертежей и записки должен иметь рамку с полями слева 20 мм, остальные по 5 мм. В правом нижнем углу чертежа (рис. 1.0) располагают основную надпись формата 55x185 если чертеж выполняется на формате А2.

                             Рис. 1.0. Основная надпись

Цель и задачи курсового проектирования

Цель курсового проекта - развитие практических навыков по проектированию и исследованию типовых механизмов машинных агрегатов.

Являясь первой самостоятельной проектной работой, Курсовое проектирование способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, творческому применению их в комплексном решении конкретной инженерной задачи.

Оформление пояснительной записки, чертежей, схем

1.Все страницы записки должны быть одинакового размера 210 х 297 мм (формат А4). Рукопись пишут на одной стороне листа чернилами или пастой.   Допускается   выполнение   пояснительной   записки   с   помощью компьютерного набора.

   2.   Поля   пояснительной   записки   следует  оставлять  следующие: слева - 30 - 35 мм, вверху и внизу - 15 - 20 мм, справа — не менее 10 мм.

    3.   План пояснительной  записки  должен   соответствовать последовательности работы над проектом. Заголовки разделов должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими цифрами. Подразделы должны иметь двузначную нумерацию в пределах каждого раздела. Подразделы могут иметь несколько пунктов.

    4.   Расчетные формулы записывают в буквенных обозначениях с экспликацией,  в которой    приводят   наименование    каждой   величины, входящей в формулу, и единицу СИ.

Например:

где  – коэффициент относительной длины кривошипа;

r – длина кривошипа, мм;

b – межцентровое расстояние, мм.

    Затем в формулу подставляют необходимые числовые значения и приводят результат вычислений с указанием единицы размерности в системе СИ.

5.   Задание функций и результаты решения уравнения с большим объемом   числовых данных  рекомендуется   приводить   в  записке  в  виде таблиц. Каждая таблица должна иметь заголовок, отражающий содержание таблицы, а также заголовки боковиков и граф.

    6.   Основной  текст   записки  должен   быть   кратким,   четким,   но достаточным для точного и конкретного отражения содержания расчетов, графических построений и выводов.

    7.   Записка    должна    содержать    ссылки    на    использованную литературу, список которой приводят в конце записки.

    8.   Все  страницы  записки  брошюруют в  обложку  и  нумеруют. Записка должна иметь титульный лист установленной формы. Титульный лист является  первым   в   порядковой  нумерации страниц  пояснительной записки.

9.   Характер   изменения   расчетных   параметров   показывают   на графиках. Обводка листов допускается только карандашом.

10.   По осям координат должны быть указаны обозначения физических величин и единиц СИ, разделенных запятой.

    11.   Следует избегать графиков с большими свободными участками, не занятыми кривыми.  Для этого числовые деления на осях координат следует  начинать  не   с   нуля,   а  с  тех  значений,  в  пределах  которых рассматривается  функция;  ось  ординат  в  этом случае  вычерчивается  с разрывом.

    12.   Толщина линий кривых на графике должна быть примерно в два раза больше толщины линий вспомогательных построений и ординат точек кривой.

    13.  Кинематические схемы механизмов должны быть изображены в соответствии с требованиями ГОСТ 2.770 - 68, 2.703 - 68, 2.721 - 74.

14.   При изображении кинематических схем механизмов с учетом длины    звеньев    и    относительного  положения

кинематических    пар, необходимых для кинематического анализа, следует указывать масштаб чертежа.

15.   На каждом листе проекта в правом нижнем углу должна быть основная надпись по ГОСТ 2.104 - 68.

16.   На   планах   механизмов,   скоростей,   ускорений,   сил   и   т.п. необходимо указывать соответствующие масштабы.

Например:

= 0,0033 м/мм;

или

  1. Курсовой проект при окончательном оформлении подписывают студент и руководитель проекта.

Раздел 1.Структурный анализ плоских механизмов

В данный раздел включены следующие задачи:

  1. Классификация кинематических пар.
  2. Определение подвижности (степеней свободы) механизмов.

  1. Классификация кинематических пар

Любой механизм состоит из звеньев, соединенных друг с другом кинематическими парами. Кинематической парой называется подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев.

По виду соединений кинематические пары могут быть высшими и низшими.

Высшей парой называется кинематическая пара, которая может быть выполнена соприкасанием элементов ее звеньев только по линиям или в точках, а низшей – соприкасанием только по поверхности.

Примеры высших пар приведены на рис. 1.1. и 1.2.  В паре, изображенной на рис. 1.1. звенья соприкасаются по прямой, а на рис. 1.1. в точке.

Рис.1.1. Кинематическая пара                    Рис.1.2. Кинематическая пара в виде

в виде двух касающихся цилинд-          двух соприкасающихся поверхностей

рических поверхностей           шар-плоскость

Примером низшей кинематической пары может служить пара, показанная на рис. 1.3. В этой паре звенья соприкасаются плоскостями.

                        Рис. 1.3. Плоскостная кинематическая пара

  1. Виды звеньев

Кривошип – ведущее звено, совершающее полный оборот вокруг

неподвижной оси.

Шатун– промежуточное звено, совершающее сложное плоскопараллельное движение.

Коромысло– звено, колеблющееся вокруг неподвижной оси.

Кулиса – любое подвижное звено, являющееся направляющей для ползуна.

Ползун– звено, совершающее поступательное движение.

  1. Составление кинематических схем механизмов.

Кинематическая схема механизма дает полное представление о структуре механизма и определяет его кинематические свойства. Она является графическим изображением механизма посредством условных обозначений звеньев и кинематических пар с указанием размеров, которые необходимы для кинематического анализа механизма.

Механизмы делятся на плоские и пространственные.

В плоских механизмах точки звеньев описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях.

Механизм будет пространственным, если точки его звеньев описывают неплоские траектории или траектории, лежащие в пересекающихся плоскостях.

На кинематических схемах механизмов звенья, как правило, изображаются отрезками прямых и нумеруются арабскими цифрами. Кинематические пары обозначаются большими буквами латинского алфавита. Стойку (неподвижное звено) принято выделять штриховкой.

Схематическое изображение кинематических пар плоских механизмов изображено на рис. 1.4.

Рис.1.4 Схематическое изображение кинематических пар в плоских механизмах:

а) – вращательная пара;   б) – поступательная пара;     в) – высшая пара

Для построения кинематической схемы механизма рекомендуется следующая последовательность:

1.Установить основное кинематическое назначение механизма.

2. Подсчитать общее число звеньев, включая стойку.

3. Выяснить подвижность кинематических пар.

4. Вычертить схему механизма, начиная с нанесения на чертеж неподвижных элементов кинематических пар.

Пример: Схема механизма поршневого двигателя: а) изображение со схематизированными конструктивными формами; б) изображение, применяемое на кинематических схемах.

   а)     б)

Рис. 1.5 Схема механизма поршневого двигателя.

  1. Определение подвижности механизмов

Для определения подвижности плоских механизмов следует пользоваться формулой Чебышева:

W = 3n – 2p5p4,

гдеW -  степень свободы механизма;

n  -   число подвижных звеньев;

p1 -   число низших кинематических пар (5 класса);

p2 -   число высших кинематических пар (4 класса).

Раздел 2.Кинематический анализ плоских механизмов с низшими парами

Кинематический анализ Механизмов имеет своей целью изучение теории строения механизмов, исследование движения звеньев с геометрической точки зрения, независимо от сил, вызывающих движение этих тел.

Кинематическое исследование состоит в решении следующих задач:

1. Определение класса механизма, т. е. выяснение, из каких структурных групп состоит механизм, и в какой последовательности эти группы  присоединяются к исходному механизму1 класса.

2. Определение перемещений звеньев и траекторий, описываемых точками звеньев.

3. Определение скоростей отдельных точек звеньев и угловых скоростей звеньев.

4.Определение ускорений отдельных точек звеньев и угловых ускорений звеньев.

Пример: Дана схема (рис. 2.1), длины звеньевlO1A= 0,1 м,lAВ= 0,28 м,lВО3= 0,24 м,lСО3= 0,18 м,lСD= 0,28 м,n = 400 об/мин.  Исследование механизма производится в 10-м положении.

По рядок расчета:

1. Выбираем масштаб для построения кинематической схемы, определяемый по формуле

гдеlO1A =0,1 истинная длина звена;

О1А = 50 мм — длина звена на чертеже.

2. В этом масштабе вычерчиваем планы механизма (рис. 2.1,а) в 12  равноотстоящих положениях кривошипа. За нулевое следует принять одно из крайних положений механизма. Для этого необходимо найти длины отрезков всех остальных

звеньев механизма, которые будут изображать их на чертеже:

и так далее.

Для того, чтобы найти правое крайнее положение механизма, нужно из точки О1; отрезком длиной 01А+АВ сделать засечку на дуге радиуса О3В. Получим точку В0 для нулевого положения. Затем найдем все остальные положения звеньев механизма. С помощью засечки длиной АВ—01А на дуге радиуса О3В определим левое крайнее положение точки В и обозначим ее через В3.

3. Производим структурный анализ. Так как заданный механизм плоский и относится к третьему семейству, то степень свободы  механизма  определяется  по формуле  Чебышева

гдеn — число подвижных звеньев, равное в данном  механизме 5;

p5—число кинематических пар 5-го класса (низшие кинематические пары). В данном механизме их 7 (0—1, 1—2, 2—3, 3—4, 3—0, 4—5, 5—0);

р4—число кинематических пар 4-го класса (высшие кинематические пары), их в механизме нет. Тогда:

Рис. 2.1.  Кинематическое исследование рычажного  механизма методом планов:

а —кинематическая схема; б — группы Ассура; в — план скоростей;    г — план ускорений

В данном механизме нет лишних степеней свободы и пассивных связей.

Проведем разложение механизма на структурные группы Ассура. Разложение следует начинать с отделения группы, наиболее отдаленной от ведущего звена. Разложение будет правильным, если после отделения каждой группы оставшаяся часть представляет собой кинематическую цепь с тем же числом степеней свободы, что и исходный механизм. Поэтому разложение необходимо начать с попытки отделения групп 2-го класса (двух-поводковых). В случае неудачи следует отделить группу 3-го класса или 4-го класса.

На рис. 3.1,б показано разложение механизма на структурные  группы.  Формула  строения  механизма  имеет  вид 1(0,1)221 (2,3)222 (4,5), т. е. к исходному механизму

1-го класса (звенья 0,1) присоединяются группы Ассура 2-го класса, состоящие из звеньев 2 — 3  (2-го порядка,  1-го вида) и 4— 5 (2-го порядка, 2-го вида). По классификации Ассура-Артоболевского данный механизм является механизмом 2-го класса. Структурный анализ механизма всегда предшествует кинематическому исследованию.

Кинематическое исследование механизма необходимо начинать с механизма 1-го класса, т. е. с ведущего звена. Задачи кинематического и силового исследования механизма в каждом положении его ведущего звена решаются для каждой группы Ассура отдельно, согласно формуле строения.

Рассмотрим построение кинематических диаграмм. По найденным на планах механизма (рис. 2.1,а) положениям ведомого звена 5 вычерчиваем график перемещения ползуна D (рис. 2.2,а), начиная от крайнего правого положения. Так как по условию1=const, то ось абсцисс является не только осью углов ( поворота кривошипа, но и осью времениt).

Время оборота ведущего звена (кривошипаO1A) в секундах, найдем по формуле

Это время рекомендуется изображать на оси абсцисс отрезком

x = 0—12 = 120...180 мм; тогда масштаб времени, с/мм

Масштаб перемещений, откладываемых по оси ординат, берем таким же, что и масштаб длины на схеме механизма, или изменяем.

Дифференцируя график перемещений, получим график изменения скорости ведомого звена. Дифференцирование проводим графически методом хорд.

Последовательность   построения  графика  VD = VD(t)  (рис.2.2,б):

1. Проводим секущие (хорды) 0a, аb,bс, сd,df и т. д.

2. Выбираем полюс рv на расстоянииHv, которое рекомендуется брать порядка 20...40 мм, и проводим из него лучи 1, 2, 3, 4 и т. д., параллельные секущим 0a, аb,bс, сd,df и т.д., до пересечения с осью ординат.

3. Из точек пересечения 1, 2, 3 и т. д. проводим горизонтали до пересечения с вертикальными прямыми, проведенными из середин 0—1, 1—2 и т. д. отрезков времениt.

4. Точки пересечения 1', 2', 3', 4' и т. д. соединяем плавной кривой. Это будет кривая изменения скорости ведомого звена.

     5. Вычисляем масштаб скорости, мс-1/мм,

где1 - угловая скорость звена 1,

s — масштаб перемещений;

t — масштаб времени;

Hv—полюсное расстояние, мм.

Масштаб графика скорости зависит от выбора полюсного расстояния. Чем больше полюсное расстояние, тем меньше численный масштаб и тем большие ординаты имеет график скорости. Начальная и конечная точки графика за период цикла движения механизма должны иметь одинаковые ординаты (в данном случае они равны нулю).

Аналогичным   способом   получим   кривую   ускорения (рис.2.2,в), дифференцируя график скорости. График ускорения, построенный путем графического дифференцирования кривой графика скорости, изображает закон изменения лишь касательного ускорения. Только в случае прямолинейного движения точки, когда нормальное ускорение равно нулю, построенный график отобразит (как в нашем примере) закон изменения полного ускорения. Начальная и конечная точки графика ускорения за время цикла движения механизма должны иметь одинаковые ординаты.

Масштаб графика ускорений, мс-1/мм, определяется по формуле

                             Рис. 2.2. Кинематические диаграммы

Рассмотрим построение плана скоростей для 10-го положения (рис. 2.1,в).

Величина скорости точкиA, м/с, перпендикулярной кривошипу 01A, определяется по формуле

                              (2.1)

.

Для построения плана скоростей выбираем на плоскости произвольную точкур — полюс плана скоростей, который является началом плана скоростей. Из полюса откладываем отрезокрa,  изображающий на плане скоростей вектор скорости VA. Он перпендикулярен звену 01А.

Тогда масштаб плана скоростей, мс-1/мм

    (2.2)

Рассмотрим первую группу звеньев ( звенья 2 и 3).

Для определения скорости точки В напишем два векторных уравнения согласно теореме о сложении скоростей при плоскопараллельном движении:

                            (2.3)

                          (2.4)

Векторы относительных скоростейVВA и VBO3 известны только по направлению. Вектор относительной скоростиVВA