Реферат: Методические указания и задания к контрольной роботе Архангельск 2009

Федеральное агентство по образованию


Архангельский государственный технический университет


TEOРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН


Методические указания

и задания к контрольной роботе





Архангельск 2009


В соответствии с программой изучения курса теории механиз­мов и машин (ТММ) студенты заочного обучения выполняют контрольную работу или курсовой проект, сдают экзамен или зачет.

В настоящих методических указаниях даны основные вопросы программы курса ТММ и задания к контрольной работе.


^ ВОПРОСЫ ПО ПРОГРАММЕ

1. Понятие о машинах и механизмах. Виды машин и механиз­мов.

2. Кинематические пары, их классификация.

3. Кинематические цепи. Подвижность пространственных и плоских цепей.

4. Подвижность механизмов. Структурные группы, их клас­сификация.

5. Основные задачи и методы кинематического исследования механизмов. Построение планов положений (кинематической схемы) механизмов.

6. Кинематическое исследование механизмов методом пост­роения графиков.

7. Определение скоростей точек механизма методом построения планов скоростей.

8. Определение ускорений точек механизма методом построе­ния планов ускорений.

9. Кинематическое исследование механизмов аналитическим методом.

10. Задачи силового исследования механизмов. Определение сил инерции звеньев.

11. Кинетостатический расчет рычажных механизмов. Определение реакций в кинематических парах плоских ры­чажных механизмов и уравновешивающей силы.

12. Теорема Н.Е.Жуковского. Определение уравновешивающей силы методом Жуковского.

13. Проектирование кинематических схем шарнирного четырехзвенника, кривошипно-ползунного и кулисного механизмов.

14. Приведение сил и масс к входному звену.

15. Режимы и уравнения движения машины.

16. Периодическая неравномерность хода машины и ее регули­рование.

17. Определение момента инерции маховика по методу про­фессора И.И.Мерцалова.

18. Определение основных размеров маховика.

19. Непериодическая неравномерность хода машины и ее регу­лирование.

20. Зубчатые механизмы, их преимущества и недостатки. Виды зубчатых механизмов.

21. Основная теорема зацепления.

22. Профильные кривые зубьев. Свойства эвольвентного, циклоидального зацепления и зацепления Новикова.

23. Основные геометрические параметры эвольвентного зацеп­ления.

24. Методы изготовления зубчатых колес. Условия неподрезания ножки зуба.

25. Зубчатые колеса с положительным и отрицательным сме­щениями. Геометрические параметры их соединений.

26. Дуга зацепления и коэффициент перекрытия.

27. Основные параметры косозубых цилиндрических, коничес­ких и червячных зубчатых механизмов.

28.Кинематическое исследование зубчатых механизмов с неподвижными геометрическими осями.

29. Аналитический метод кинематического расчета эпицикли­ческих механизмов.

30. Графический метод кинематического расчета эпициклических механизмов.

31. Виды кулачковых механизмов. Основные параметры кулачков.

32. Законы движения ведомых звеньев кулачковых механизмов.

33. Зависимость угла давления от геометрических и кинемати­ческих параметров кулачковых механизмов.

З4. Построение профиля кулачка с поступательным роликовым толкателем.

35. Построение профиля кулачка с качающимся толкателем.

36. Построение профиля кулачка с поступательным плоским (тарельчатым) толкателем.

З7. Виды трения. Законы сухого трения скольжения.

38. Трение в поступательных кинематических парах. Трение ползуна по наклонной плоскости.

39. Трение в винтовых кинематических парах.

40. Трение во вращательной кинематической паре.

41. Трение в паре пята-подпятник.

42. Трение в передачах с гибкими звеньями. Формула Эйлера.

43. Основные законы трения качения. Трение в высших кинематических парах. Перемещение тел на колесах и катках.

44. Механический коэффициент полезного действия.


^ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ


К решениям контрольных задач должны быть даны краткие пояснения.

Все численные величины должны быть представлены и вычислены с точностью до третьей значащей цифры, что обеспечивает необходимую точность технических расчетов.

Контрольные работы должны быть оформлены согласно требованиям СТО 01.04 – 2005. Работы студентов. Общие требования и правила оформления. Они должны быть написаны чернилами, синей или черной пастой. Условие задачи должно быть переписано полностью.

4. Чертежи надо выполнять карандашом четко и аккуратно, используя линейку, согласно тре­бованиям единой системы конструкторской документации (ЕСКД), и если необходимо, схемы и чертежи должны быть выполнены в масштабе. На чертежах необходимо показывать все заданные и искомые силы, скорости и ускорения. Схемы и чертежи могут быть выполнены на отдельных листах ватмана, которые вклеи­ваются в работу. План механизма, план скоростей и план ускоре­ний должны быть выполнены на одном листе.

5. При отправке на рецензию выполненной контрольной рабо­ты следует указать номер выполняемого варианта и свой личный шифр.

6. Контрольные работы должны быть представлены в деканат в установленные сроки. Зачтенные работы остаются на кафедре, а незачтенные работы высылают студентам на доработку. Невыпол­нение какого-либо из приведенных выше требований является дос­таточным основанием для того, чтобы работа не была зачтена.

7. Если студент небрежно выполнил рисунки и не дал поясне­ний к решению задач, то работа будет отправлена обратно без рассмотрения.

Номер задания выбирают до последней цифре шифра зачетной книжки студента, а номер варианта задания – по предпоследней.


ЗАДАЧА 1

Определить скорости и ускорения всех подвижных шарнирных точек шестизвенного рычажного механизма, а также величины и направления угловых скоростей и ускорений звеньев в заданном положении входного звена 01А, построив план скоростей и план ускорений. Схемы рычажных механизмов для различных заданий приведены на рис.1, данные заданий – в табл.1…10.

П о р я д о к в ы п о л н е н и я

Для решения данной задачи необходимо построить механизм в заданном положении входного звена методом засечек в выбран­ном масштабе.

При построении плана скоростей и плана ускорения сначала составляют уравнения, выбирают масштабы μV и μа, а затем находят соответствующие точки.

При построении планов скоростей и ускорений определяют линейные скорости, ускорения всех точек механизма, угловые скорости, ускорения звеньев и оформляют в табличном виде.




Рис.1. Схемы рычажных механизмов к задаче 1

Таблица 1


Данные к задаче 1, заданию 1

Обозначе­ния данных



Номер варианта

0

I

2

3

4

5

6

7

8

9

φ1 , град

OA мм

20

50

60

60

100

70

140

80

180

90

220

100

260

110

300

120

340

130

360

140

АВ, мм

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

АС, мм

100

115

130

145

160

175

190

205

220

235

СD, мм

250

275

300

325

350

375

400

425

450

475

О2 D мм

300

325

350

375

400

425

450

475

500

525

y, мм

30

40

60

60

70

80

90

100

110

120

х,, мм

325

350

376

400

425

450

475

500

525

550

n1, мин-1

1000

950

900

850

800

750

700

650

600

550



Таблица 2

Данные к задаче 1, задание 2


Обозначе­ния данных



Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

φ1 , град

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

О1 А, мм

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

АВ, мм

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

О2 В, мм

220

250

280

310

340

370

400

410

460

490

О2 С, мм

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

СD мм

425

450

475

500

525

550

575

600

625

650

х, мм

210

230

250

270

290

310

340

370

400

435

у, мм

150

170

190

210

230

250

270

290

310

330

y1, мм

20

30

40

50

60

65

70

75

80

85

n1, мин-1

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150



Таблица 3

Данные к задаче 1, заданию 3


Обозначения данных

Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

φ1, град

10

40

70

100

130

160

190

220

260

280

О1 А, мм

70

80

90

100

110

120

130

140

160

160

АВ, мм

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

ВО2, мм

175

200

226

250

276

300

326

360

375

400

СО2, мм

86

106

115

126

135

150

160

170

180

190

СD мм

250

300

350

400

450

600

560

600

650

700

х, мм

325

350

375

400

425

460

476

500

525

550

х1, мм

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

n1, мин-1

360

330

300

270

240

210

160

160

130

120



Таблица 4

Данные к задаче 1, заданию 4


Обозначе­ния данных



Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

φ1, град

20

60

80

110

140

170

200

230

270

300

х1, мм

700

750

800

820

900

980

1070

1150

1200

1250

О1 А, мм

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

АВ, мм

500

570

620

680

730

800

870

930

1000

1100

ВО2, мм

400

460

500

540

600

650

700

770

850

900

ВС, мм

400

450

500

540

600

650

700

770

850

900

y, мм

500

550

600

640

700

750

800

870

950

1000

х, мм

0

10

20

30

40

50

60

70

80

100

n1, мин-1

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110



Таблица 5

Данные к задаче 1, заданию 5


Обозначения данных

Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

φ1, град

0

40

80

120

160

200

240

230

320

330

O1А, мм

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

AB, мм

175

200

300

350

375

500

650

700

800

800

BO2, мм

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

BC, мм

200

300

450

600

700

800

900

1000

1100

1200

CD, мм

200

300

400

500

600

700

600

900

1000

1100

х, мм

200

200

240

250

270

350

500

510

600

560

n1, мин-1

400

380

360

340

320

300

280

260

240

220



Таблица 6

Данные к задаче 1, заданию 6


Обозначе­ния данных



Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

φ1, град

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

O1А, мм

100

110

120

130

140

150

160

170

160

200

АВ, мм

350

375

400

425

450

4/5

500

525

550

575

ВО2, мм

200

220

240

260

280

300

320

340

360

400

АС, мм

200

215

230

245

260

275

290

305

320

335

СD, мм

625

650

675

700

725

750

775

800

825

850

х, мм

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

y, мм

300

325

350

375

400

425

450

475

500

525

n1, мин-1

200

180

160

140

120

100

100

90

80

70



Таблица 7

Данные к задаче 1, заданию 7


Обозначе­ния данных



Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

φ1, град

0

40

60

120

160

200

240

280

320

360

O1А, мм

100

100

100

100

100

80

80

80

80

80

АВ, мм

300

325

350

375

400

425

450

475

500

525

ВС, мм

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

СD, мм

275

300

325

350

375

400

425

450

475

500

y, мм

100

120

140

I60

180

200

220

240

260

280

n1, мин-1

1000

950

900

850

800

750

700

650

600
ЗАДАЧА 2

Для зубчатого механизма, включающего планетарный или диф­ференциальный механизм и пару зубчатых колес с внешним зацеплением, определить передаточное число и незаданные угловые скорости или частоты вращения колес и водила. Расчеты произвести аналити­ческим методом, Неизвестное число зубьев одного из колес эпи­циклического механизма найти из условия соосности его централь­ных колес. Схемы механизмов для различных заданий приведены на рис. 2, данные заданий указаны в табл. 11- 20.


Таблица 11

Данные к задаче 2, заданию 1

Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения, мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

18

26

20

84

20

–

1050

240

–

1

19

25

19

85

–

42

1100

250

–

2

20

30

22

88

–

44

1140

260

–

3

21

28

19

87

22

–

1060

250

–

4

22

30

24

88

20

–

1070

260

–

5

23

34

25

90

25

–

1120

240

–

6

24

35

23

87

22

–

1200

270

–

7

25

37

22

89

–

48

1130

250

–

8

26

38

24

84

–

40

1050

250

–

9

27

40

26

66

–

38

1150

260

–


Таблица 12

Данные к задаче 2, заданию 2

Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения, мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

17

34

26

120

28

–

950

–

0

1

18

36

26

124

27

–

975

–

0

2

19

38

27

130

26

–

1000

–

0

3

20

40

26

122

25

–

1025

–

0

4

21

42

25

124

24

–

1050

–

0

5

22

44

23

130

22

–

1100

–

0

6

23

46

23

130

22

–

1100

–

0

7

24

48

22

133

21

–

1135

–

0

8

25

50

21

136

20

–

1150

–

0

9

26

52

20

140

18

–

1175

–

0

Т а б л и ц а 13

Данные к задаче 2, заданию 3


Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения,

мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

18

26

22

–

19

30

-400

200

–

1

20

30

20

–

20

32

-450

220

–

2

22

32

26

–

21

33

-350

210

–

3

24

34

28

–

22

34

-300

220

–

4

26

36

22

–

23

35

-425

210

–

5

28

36

I8

–

24

36

-500

150

–

6

30

38

22

–

25

37

-435

200

–

7

24

34

18

–

26

38

-525

175

–

8

26

36

30

–

27

39

-300

240

–

9

28

38

27

–

28

40

-325

230

–



Таблица 14


Данные к задаче 2 заданию 4


Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения,

мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

19

36

–

84

17

34

0

475

–

1

20

35

–

82

18

32

0

500

–

2

21

34

–

81

19

32

0

525

–

3

22

33

–

79

20

31

0

550

–

4

23

32

–

78

21

31

0

555

–

5

24

31

–

77

22

30

0

600

–

6

25

30

–

76

23

30

0

625

–

7

24

30

–

74

24

28

0

650

–

8

23

33

–

74

25

28

0

675

–

9

22

34

–

73

26

28

0

700

–



Таблица 15

Данные к задаче 2, заданию 5


Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения,

мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

18

30

82

17

26

–

500

240

–

1

19

32

84

18

25

–

475

230

–

2

20

34

86

19

24

–

450

220

–

3

21

36

88

20

23

–

425

210

–

4

22

38

90

21

22

–

400

200

–

5

24

40

92

22

21

–

375

210

–

6

25

42

94

23

20

–

350

220

–

7

26

44

96

24

19

–

325

230

–

8

27

46

98

25

18

–

300

240

–

9

28

48

100

26

17

–

275

250

–



Таблица 16

Данные к задаче 2, заданию 6


Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения,

мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

17

25

18

36

34

–

540

360

–

1

18

27

20

34

33

–

530

350

–

2

19

29

22

32

32

–

510

340

–

3

20

30

24

30

31

–

40

330

–

4

21

32

26

28

30

–

500

320

–

5

22

33

28

26

29

–

490

310

–

6

23

35

30

24

28

–

480

300

–

7

24

36

32

22

24

–

470

290

–

8

25

37

34

20

22

–

460

280

–

9

26

39

36

18

20

–

460

270

–



Таблица 17

Данные к задаче 2, заданию 7


Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения, мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

18

27

35

25

27

–

600

–

0

1

20

30

37

27

29

–

625

–

0

2

22

31

38

28

30

–

650

–

0

3

24

32

28

36

34

–

675

–

0

4

26

33

26

34

36

–

700

–

0

5

24

34

24

36

32

–

675

–

0

6

22

31

34

26

24

–

650

–

0

7

20

30

36

24

26

–

625

–

0

8

18

27

38

22

24

–

600

–

0

9

17

25

40

20

22

–

575

–

0



Таблица 18

Данные к задаче 2, заданию 8


Вариант


Число зубьев

Частота вращения,

мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

19

30

22

–

18

27

420

-200

–

1

20

32

24

–

19

29

430

-190

–

2

21

34

26

–

20

30

440

-180

–

3

22

36

28

–

21

30

450

-170

–

4

23

38

30

–

22

31

460

-160

–

5

24

40

32

–

23

33

470

-150

–

6

25

42

34

–

24

34

480

-140

–

7

26

44

36

–

25

37

490

-130

–

8

27

46

38

–

26

39

500

-120

–

9

28

48

40

–

27

41

510

-110

–



Таблица 19

Данные к задаче 2, заданию 9


Вари­ант

Число зубьев

Частота вращения,

мин-1

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n1

nн

n6

0

18

29

24

–

20

30

0

340

–

1

19

29

25

–

21

31

0

330

–

2

20

30

26

–

22

33

0

300

–

3

21

32

24

–

23

35

0

330

–

4

22

32

25

–

24

36

0

П о р я д о к р е ш е н и я з а д а ч и


Решение задачи следует начать с выяснения структуры ме­ханизма и определения входных и выходных звеньев. Требуется выделить внешнюю пару зубчатых колес и эпициклический меха­низм, в состав которого входят центральные колеса, водило и колеса-сателлиты. Определить вид эпициклического механизма (планетарный, дифференциальный) в зависимости от числа вход­ных звеньев. У планетарного механизма одно из центральных ко­лес закреплено (неподвижно), а у дифференциального оба центральных колеса подвижны.

Число зубьев одного из колес эпициклического механизма определяется из условия соосности центральных колес.

При решении задачи аналитическим методом необходимо опре­делить передаточное число механизма:

uз. м = u1,2 · uэ. м


или

uз. м = u э.м · u5, 6

где: uз. м – передаточное число всего механизма;

u1, 2 – передаточное число от первого колеса ко второму;

u5, 6 – передаточное число от пятого колеса к шестому;

u э.м – передаточное число эпициклического механизма.

Передаточное число внешней пары зубчатых колес

u1, 2 = –

где z1 и z2 – число зубьев первого и второго колес. Знак "-" при внешнем зацеплении указывает, что второе колесо вращается в сторону, обратную вращению первого колеса.

Так как

u1, 2 =

то

n2 = –

Для определения передаточного числа эпициклического механизма и частоты вращения его входного звена (центрального колеса или водила) следует составить уравнение Виллиса. Общий вид уравнения:

=


где – передаточное число от входного центрального колеса к другому центральному при остановленном водиле;

ni; – частоты вращения соответствующих колес, мин-1;

nн – частота вращения водила, мин-1.

Значение определяется как произведение отношений чи­сел зубьев колес, входящих в зацепление. При расчете этой ве­личины следует внимательно отнестись к определению знаков от­ношений.


=

При внутреннем зацеплении пары зубчатых колес ставят знак "+", а при внешнем зацеплении - знак "–".

Уравнение Виллиса преобразуется относительно искомой ве­личины. У планетарного механизма = 0. Определению подлежат uiн и uн. У дифференциального механизма известны ni и nн , находят .

Для определения частоты вращения колес-сателлитов требуется составить уравнение Виллиса для одной из ступеней переда­чи механизма и решить его относительно искомой величины.