Структура и классификация механизмов

Н. М. ПУЗЫРЕВ

Курсовое проектирование

по

Теории устройств и машин

Учебное пособие

Тверь 2003


УДК

Курсовое проектирование по теории устройств и машин: Учебное пособие. - /Н.М. Пузырев. –Тверь: ТГТУ, 2003. - с.

Учебное пособие создано для студентов механических специальностей высших учебных заведений, изучающих дисциплину «Теория устройств и машин». Рассмотрены и пояснены на примерах решения задач анализа и синтеза Структура и классификация механизмов устройств, входящих в курсовой проект: кинематический и силовой анализ рычажных устройств, синтез и анализ зубчатых устройств, динамический анализ устройств и расчет маховика. Приведена последовательность выполнения отдельных разделов курсового проекта с внедрением графических, графоаналитических и аналитических способов.

Рецензенты:

доктор кафедры теории устройств и машин и деталей машин Тверского муниципального технического института, доктор Структура и классификация механизмов технических наук, доктор Родионов Л.В.;

доктор физико-математических наук Мурцовкин В.А.

ã Тверской муниципальный технический институт 2003

ВВЕДЕНИЕ

Курсовое проектирование, являясь одним из важных составляющих освоения дисциплины «Теория устройств и машин» студентами механических специальностей высших учебных заведений, содействует закреплению теоретических познаний, приобретенных при исследовании общих способов синтеза, структурного, кинематического и динамического Структура и классификация механизмов анализа устройств и машин.

Инженер-конструктор, владея теоретическим познаниями, должен знать и использовать современные способы расчета и конструирования высокопроизводительных и надежных машин и устройств. Правильно спроектированная машина должна владеть высочайшими эксплуатационными, технологическими, производственными, экономическими и соц показателями. Этого можно достигнуть только методом решения целого комплекса задач Структура и классификация механизмов, стоящих перед проектировщиком.

Для их удачного решения студент – будущий инженер – должен обладать общими законами механики движения и механики деформируемого тела, приобретенными при исследовании теоретической механики и сопротивления материалов, знать главные положения теории устройств и машин, общие способы структурного, кинематического, силового и динамического анализа устройств, способы синтеза, также приобрести способности в применении этих Структура и классификация механизмов способов к исследованию и проектированию кинематических схем разных типов устройств и машин.

Курсовой проект по теории устройств и машин – 1-ая самостоятельная работа по расчету машин, которую проводят студенты механических специальностей. Работа над ним содействует усвоению теоретического материала по теории устройств и машин, развивает способности в проведении простых Структура и классификация механизмов инженерных расчетов. При выполнении курсового проекта отлично видна связь и взаимозависимость геометрических, кинематических и динамических расчетов устройств. Выполняя их, студент может проследить воздействие на изменение кинематики и динамики реальных геометрически форм и размеров звеньев, их масс и моментов инерции. Познания и способности, приобретенные при курсовом проектировании по теории устройств и машин Структура и классификация механизмов, позволяют верно оценивать условия работы деталей устройств, конструированию и расчету которых студент учится при исследовании дисциплин «Детали машин», «Подъемно-транспортные машины» и других, углубляющих общеинженерную подготовку инженеров-механиков, а так же профилирующих дисциплин, определяющих их специальность либо специализацию.

Одной из важных методических задач, решаемых при курсовом проектировании Структура и классификация механизмов по теории устройств и машин, является привитие способностей дизайна инженерных расчетов, графического и текстового материала, соблюдения муниципальных эталонов, внедрения условных обозначений, составления расчетных схем.

Задания на курсовое проектирование персональны для каждого студента, выдаются педагогом и приведены в приложении к истинному учебному пособию.

Студент должен спроектировать и изучить привод Структура и классификация механизмов, состоящий из главных видов устройств, – рычажного, зубчатого и кулачкового.

Курсовой проект производится на 4 листах чертежной бумаги формата А1 (594х841), где размещаются графическая часть (кинематические схемы устройств, графики, планы скоростей, планы ускорений, планы сил) и расчетная (формулы и результаты расчетов).

Единицы физических величин

и их применение в курсовом проектировании

При Структура и классификация механизмов проведении и оформлении инженерных расчетов нужно использовать наименования и обозначения расчетных величин в согласовании с ГОСТ 8.417 – 81 «ГСИ. Единицы физических величин». Для механических измерений в нем предусмотрены три системные величины: длина, массаи время. Для этих величин приняты последующие главные единицы эталона (единицы системы СИ): единица длины – метр (сокращенное обозначение – м), единица массы – килограмм Структура и классификация механизмов (сокращенное обозначение – кг), единица времени – секунда (сокращенное обозначение – с). Дополнительной единицей является единица плоского угла – радиан (рад).

Перечисленные выше главные единицы употребляются для образования других – производных – единиц (табл.).

Физические величины и единицы измерений,

применяемые в механике

Физическая величина Единица измерений
Наименование Обозначение Наименование Обозначение
Длина Масса Время Угол тонкий Перемещение точки Структура и классификация механизмов Скорость линейная Скорость угловая Ускорение линейное Ускорение угловое Частота вращения Плотность материала Момент инерции Сила Момент силы Крутящий момент Работа Кинетическая энергия Мощность L, l, r, R m T, t a, b, g, d S u w a e n r J F, P, Q, G M T A Структура и классификация механизмов E N Метр Килограмм Секунда Радиан Метр Метр за секунду Радиан за секунду Метр на секунду в квадрате Радиан на секунду в квадрате Оборот за минуту Килограмм на кубический метр Килограмм на метр в квадрате Ньютон Ньютон-метр Ньютон-метр Джоуль Джоуль Ватт м кг с рад Структура и классификация механизмов м м/с рад/с м/с2 рад/с2 об/мин кг/м3 кг. м2 Н (кг.м/с2) Нм Нм Дж (Нм) Дж (Нм) Вт (Дж/с)

Единицы, в целое число раз огромные главных либо дополнительных единиц, именуют кратными, наименьшие – дольными. Более нередко используют последующие кратные и дольные единицы: 103 – кило Структура и классификация механизмов (к), 106 – мега (либо М), 10-3 – милли (либо м), 10-6 – микро (либо мк). К примеру: кН, мм, мкм.

Векторные физические величины (другими словами такие, которые имеют величину и направление, к примеру скорости, силы, моменты, ускорения) в данном учебном пособии будут выделены жирным шрифтом. К примеру, вектор скорости V, ускорения а и Структура и классификация механизмов т.д.

Содержание листов (разделов) курсового проекта:

Лист 1. Кинематическое исследование шестизвенного рычажного механизма.

При выполнении данного раздела курсового проекта нужно провести кинематическое исследование шестизвенного рычажного механизма 2-мя способами:

- графическим способом (способом диаграмм), при котором строятся несколько совмещенных планов механизма, также диаграммы перемещений, скоростей и ускорений исследуемого звена либо исследуемой Структура и классификация механизмов точки;

- графоаналитическим способом (способом планов скоростей и ускорений), при котором строятся планы скоростей и ускорений механизма.

Лист 2. Силовое исследование шестизвенного рычажного механизма.

В данном разделе курсового проекта нужно провести силовое исследование рычажного механизма способом планов сил, также найти величину уравновешивающей силы Рур с внедрением аксиомы о «жестком» рычаге Н.Е Структура и классификация механизмов. Жуковского.

Лист 3. Синтез и анализ зубчатого механизма.

Поначалу нужно провести синтез (проектирование) планетарной передачи, высчитать геометрические размеры зубчатых колес и зубчатого зацепления, выстроить картину реечного зацепления (зацепления колеса с зуборезной рейкой), выстроить картину зацепления 2-ух зубчатых колес и в заключение оценить качество спроектированного зацепления методом расчета величины коэффициента перекрытия.

Лист 4. Динамический Структура и классификация механизмов анализ механизма и расчет маховика.

Динамический анализ механизма можно произвести способом приведения сил. При всем этом учитываются силы инерции и моменты сил инерции, силы веса звеньев, также силы полезного сопротивления, действующие на выходное звено механизма. На базе данных динамического анализа проводится расчет размеров маховика, а потом Структура и классификация механизмов оцениваются его регулирующие возможности.

Ниже на определенных примерах приводится последовательность выполнения курсового проекта.

Структура и систематизация устройств

1.1. Структура устройств

В состав устройств входят твёрдые тела, которые именуют звеньями. Звенья могут быть и не твёрдыми (к примеру ремень). Воды и газы в гидравлических и пневматических механизмах звеньями не числятся.

Условное изображение звеньев на кинематических схемах Структура и классификация механизмов устройств регламентируются ГОСТом. Примеры изображения неких звеньев приведены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Примеры изображения звеньев на кинематических схемах устройств.

Звенья бывают:

- входные (ведущие); отличительным признаком их будет то, что простая работа приложенных к ним сил положительна;

(работа силы считается положительной, если направление деяния силы совпадает с направлением Структура и классификация механизмов движения точки её приложения либо под острым углом к ней);

- выходные (ведомые); простая работа приложенных к ним сил является отрицательной;

(работа силы считается отрицательной, если направление деяния силы обратно направлению движения точки её приложения);

- подвижные;

- недвижные (станина, стойка).

На кинематических схемах звенья обозначаются арабскими цифрами:0, 1, 2 и т.д.

Подвижные соединения 2-ух соприкасающихся Структура и классификация механизмов звеньев именуется кинематической парой. Она допускает возможность движения 1-го звена относительно другого.

Систематизация кинематических пар

Существует несколько классификаций кинематических пар. Некие из их рассмотрены ниже.

а) Систематизация по элементам соединения звеньев:

- высшие (имеются, к примеру, в зубчатых и кулачковых механизмах); в их соединение происходит по полосы либо в точке:

- низшие, в Структура и классификация механизмов их соединение происходит по поверхности; они бывают:

б) Систематизация по количеству наложенных связей:

Тело, находясь в пространстве (в Декартовой системе координат с осями X, Y и Z.), имеет 6 степеней свободы, а конкретно - передвигаться повдоль каждой из трёх осей X, Y и Z, также крутиться вокруг каждой оси. Если тело Структура и классификация механизмов (звено) образует с другим телом (звеном) кинематическую пару, то оно при всем этом теряет одну либо несколько из этих 6 степеней свободы.

По количеству утраченных телом степеней свободы кинематические пары делят на 5 классов. К примеру, если телами (звеньями), образовавшими кинематическую пару, утрачено по 5 степеней свободы каждым, то эту пару Структура и классификация механизмов именуют кинематической парой 5-го класса. Если утрачено 4 степени свободы, то 4-го класса и т.д. Примеры кинематических пар разных классов приведены на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Примеры кинематических пар разных классов

в) Систематизация по структурно-конструктивному признаку:

- вращательные,

- поступательные,

- сферические,

- цилиндрические и другие.

Кинематическая цепь

Несколько звеньев, соединённых меж собой кинематическими парами, образуют Структура и классификация механизмов кинематическую цепь.

Кинематические цепи бывают:

Чтоб из кинематической цепи получить механизм, нужно:

а) одно звено сделать недвижным (образовать станину (стойку));

б) одному либо нескольким звеньям задать закон движения (сделать ведущими) таким макаром, чтоб все другие звенья совершали требуемые целесообразные движения.

Число степеней свободы механизма - это есть число степеней свободы Структура и классификация механизмов всей кинематической цепи относительно недвижного звена (стойки).

Для пространственной кинематической цепи в общем виде количество подвижных звеньев и кинематических пар условно обозначим последующим образом:

количество подвижных звеньев - n,

количество степеней свободы всех этих звеньев - 6n,

количество кинематических пар 5-го класса - P5,

количество связей, наложенных кинематическими парами 5-го класса на звенья, входящие Структура и классификация механизмов в их, - 5Р5,

количество кинематических пар 4-го класса - Р4,

количество связей, наложенных кинематическими парами 4-го класса на звенья, входящие в их, - 4Р4,

и т.д.

Оставшееся число степеней свободы кинематической цепи относительно стойки можно вычислить по формуле

W = 6 n - 5 P5 - 4 P4 – 3 P5 - 2 P2 – P1 .

Это есть структурная формула пространственной Структура и классификация механизмов кинематической цепи либо формула Малышева. Она получена П.И. Сомовым в 1887 году и развита А.П. Малышевым в 1923 году.

Величину W именуют степенью подвижности механизма(если из кинематической цепи образован механизм).

Для плоской кинематической цепи и, соответственно, для плоского механизма:

W = 3n - 2P5 - P4

Эту формулу именуют формулой Структура и классификация механизмов П.Л. Чебышева (1869 г.). Она получена из формулы Малышева при условии, что в плоской системе тело обладает не 6-ю, а 3-мя степенями свободы:

W = (6 - 3)n - (5 - 3)P5 - (4 - 3) P4 .

Величина W указывает, сколько должно быть у механизма ведущих звеньев (если W = 1 - одно, W = 2 - два ведущих звена и т.д.).

1.2 Систематизация устройств

Количество типов и видов Структура и классификация механизмов устройств исчисляется тыщами, потому систематизация их нужна с целью облегчения способности выбора того либо другого механизма из огромного ряда имеющихся, также для проведения синтеза устройств.

Универсальной систематизации устройств пока не существует. Более всераспространены последующие виды систематизации:

- многофункциональная (приведена в учебнике С.Н. Кожевникова /1/), в базу которой Структура и классификация механизмов положен принцип выполнения механизмом того либо другого технологического процесса, а конкретно механизмы:

- приведения в движение режущего инструмента;

- питания, загрузки, съёма детали;

- транспортирования и т.д.

- структурно-конструктивная, предложенная И.И.Артоболевским /2/, которая предугадывает разделение устройств как по конструктивным особенностям, так и по структурным принципам, а конкретно механизмы:

- кривошипно-ползунные Структура и классификация механизмов;

- кулисные;

- рычажно-зубчатые;

- кулачково-рычажные и т.д.

- структурная; эта систематизация ординарна, рациональна, плотно сплетена с образованием механизма, его строением, способами кинематического и силового анализа.

Она предложена Л.В. Ассуром в 1916 году и базирована на принципе напластования кинематических цепей (в виде структурных групп).

Согласно этой систематизации хоть какой механизм можно получить из Структура и классификация механизмов более обычного оковём присоединения к последнему кинематических цепей с числом степеней свободы W = 0.

Кинематические цепи, имеющие W = 0, получили заглавие структурных групп либо групп Ассура. Недочет этой систематизации – неудобство при выборе механизма с требуемыми качествами.


struktura-koordinacii-vnd.html
struktura-kredita-subekti-kreditnih-otnoshenij-obekt-peredachi-ssudnij-procent.html
struktura-ks-chr-po-st-i-eyo-rukovodyashie-organi.html