Варианты. Общие методические указания по изучению дисциплины учебная дисциплина Теория механизмов и машин
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
Вы знаете? 2.4.4. Задания для самостоятельной работы. Выполнить мероприятия предусмотренные пунктом 2.1.4, применительно к темам модуля 4. Таблица 5. Тестовые задания к модулю 4. № Задание Варианты ответов Реализуе мые компетен ции 1 Какой закон движения толкателя кулачкового механизма является безударным? 1. Закон синусоидального ускорения; 2. Закон косинусоидального ускорения; 3. Закон постоянной скорости; 4. Закон постоянного ускорения. ОПК-2 2 Что является задачей анализа кулачкового механизма? 1. Построение профиля кулачка по заданному закону движения толкателя; 2. Воспроизведение заданного закона движения ведомого звена; 3. Определение закона движения толкателя по заданным размерам кулачкового механизма и закону движения кулачка; 4. Определение угла давления. 3 Какая величина называется передаточным числом? 1. Отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего вала; 2. Отношение числа зубьев ведущего колеса к числу зубьев ведомого колеса; 3. Отношение частоты вращения ведущего вала к частоте вращения ведомого вала; 4. Отношение делительного диаметра ведущего колеса к делительному диаметру ведомого колеса. 22 4 Как называется кривая СВ, описываемая точкой В при перекатывании прямой NN по окружности без скольжения? 1. Гипербола; 2. Эвольвента; 3. Парабола; 4. Циклоида. ОПК-3 5 Для чего используется график нагрузки в механической передаче? 1. Для определения среднего вращающего момента; 2. Для определения эквивалентного числа циклов; 3. Для определения среднего времени работы механизмов; 4. Для определения максимального вращающего момента. 6 Диаметры каких окружностей колес показаны на чертеже? 1. Окружностей вершин; 2. Окружностей впадин; 3. Делительных окружностей; 4. Начальных окружностей. 7 Какая величина изменяется от входного вала к выходному, как с учетом передаточного числа, так и с учетом и КПД? 1. Частота вращения; 2. Угловая скорость; 3. Мощность; 4. Вращающий момент. 8 Чему равен КПД многоступенчатого редуктора? 1. Сумме КПД всех ступеней; 2. Среднему КПД всех ступеней; 3. Произведению КПД всех ступеней; 4. Отношению КПД ведущей ступени к КПД ведомой ступени. 23 9 На изменение какой величины не оказывает влияние передаточное число? 1. Мощности; 2. Угловой скорости; 3. Вращающего момента; 4. Частоты вращения. ОПК-4 10 В какой последовательности выполняют синтез кулачкового механизма, если задан закон движения толкателя в форме ускорения и допускаемый угол давления? 1. Определяют теоретический профиль методом обращенного движения, практический профиль, графическим дифференцированием определяют скорости и перемещения толкателя, затем минимальный радиус кулачка; 2. Графическим дифференцированием определяют скорости и перемещения толкателя, определяют минимальный радиус кулачка, теоретический профиль методом обращенного движения и практический профиль; 3. Графическим дифференцированием определяют скорости и перемещения толкателя, определяют теоретический профиль методом обращенного движения, практический профиль, минимальный радиус кулачка; 4. Определяют минимальный радиус кулачка, определяют угол давления, определяют скорости и ускорения. ПК-1 11 При каком типе движения толкателя кулачкового механизма возникают жесткие удары? 1. С постоянным ускорением; 2. С постоянной скоростью; 3. С косинусоидальным ускорением; 4. С синусоидальным ускорением. 12 Как называется устройство, у которого на выходе частота вращения увеличивается? 1. Генератор; 2. Редуктор; 3. Мультипликатор; 4. Редуктор. 13 Каким принимается угол наклона зубьев β в шевронных передачах? 1. β = 25°…40°; 2. β = 8°…15°; 3. β = 3°…6°; 4. β = 10°…18°. ПК-4 14 Как называется конструктивный элемент планетарной передачи, обозначенный на рисунке буквой Н? 1. Сателлит; 2. Поводок; 3. Водило; 4. Проводник. 24 15 Какой параметр цилиндрической зубчатой передачи является стандартным? 1. Модуль; 2. Число зубьев шестерни; 3. Коэффициент полезного действия; 4. Частота вращения шестерни. Раздел 3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 3.1. Методические указания по выполнению курсовой работы Курсовая работа по теории механизмов и машин является одним из важнейших видов изучения курса. Он способствует приобретению навыков применения общих методов проектирования и исследования механизмов, и машин. При выполнении работы студент использует знания, полученные при изучении теоретической части дисциплины, а также предшествующих дисциплин: физики, математики, теоретической механики, алгоритмические языки и программирование. Проект предусматривает выполнение двух листов чертежей размером 841х594 мм (формат А1) и пояснительной записки. Всего в данные методические указания включено 10 заданий на проектирование и исследование различных схем механизмов. Каждое задание состоит из 10 вариантов. Студент самостоятельно определяет номер задания по предпоследней цифре шифра, номер варианта - по последней. Т РЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ : 1. Записка пишется чернилами или пастой одного цвета на одной стороне листа размером 210Х297 мм (формат А-1) нелинованной бумаги. 2. По периметру листа оставляются поля вверху, внизу и справа 15-20 мм, слева – 25-30 мм. 3. На первых страницах полностью переписываются содержание задания и исходные данные. 4. Название разделов в записке должно соответствовать названиям разделов задания. Каждый раздел должен начинаться с новой страницы, иметь заголовок, порядковый номер. Подразделы должны иметь двузначную нумерацию, Например: 2. Силовой расчет рычажного механизма. 2.3. Определение сил инерции звеньев. 5. Все расчеты в записке должны сопровождаться соответствующими схемами, вычерченными в произвольном масштабе с применением чертежного инструмента. 6. Таблицы, приводимые в записке, должны иметь название и номер. 7. Определяемые величины должны сопровождаться краткой их характеристикой с записью расчетной формулы в общем виде. Результаты записываются с указанием обозначения единицы СИ. 25 8. Пояснительная записка завершается библиографическим списком и оглавлением. 9. Все листы записки брошюруют и нумеруют в середине верхней части листа. Пояснительная записка должна иметь титульный лист согласно образцу (см. титульный лист в примере выполнения работы). Требования к оформлению графической части курсовой работы. 1. Все построения, надписи и обозначения должны быть выполнены карандашом в соответствии с общими требованиями к чертежам согласно ГОСТ 2.109-78 (Изменение 2. ИУС №4, 1982г.). 2. Кинематические схемы механизмов должны быть изображены в соответствии с требованиями ГОСТ 2.770-78, 2.703-78, 2.721-79. 3. Диаграммы, изображающие функциональную зависимость двух или более переменных величин в системе координат, выполняются согласно ГОСТ 2.319-81. Диаграмма может иметь наименование, поясняющее изображенную функциональную зависимость. Например, «Диаграмма перемещения ползуна». Диаграммы допускается выполнять как со шкалами, так и без шкал значений величин. Оси координат следует заканчивать стрелками в диаграммах без шкал. Допускается применять стрелки также в диаграммах со шкалами. Диаграммы следует выполнять стандартными линиями. 4. На планах механизмов, скоростей, ускорений, сил, а также по осям координат диаграмм без шкал следует указывать соответствующие масштабы. 5. На каждом листе работы в правом нижнем углу должна быть основная надпись (см. 1-й лист примера выполнения работы). Содержание и рекомендуемая последовательность выполнения курсовой работы: Лист 1. Проектирование схемы и кинематическое исследование рычажного механизма. 1. Спроектировать кинематическую схему рычажного механизма, т. е. определить недостающие размеры звеньев механизма. 2. Вычертить схему механизма. Одно из крайних положений, соответствующее началу рабочего хода, взять для дальнейших расчетов за начало отсчета. 3. Для 12 равноотстоящих положений входного звена построить соответствующие ему положения остальных звеньев. 4. Для всех положений механизма (одно крайнее не попадет в число 12 равноотстоящих) построить планы скоростей и ускорений. На планах показать векторы скоростей всех характерных точек звеньев механизма (шарниров, центров масс). 5. Для одной из точек выходного звена механизма построить следующие диаграммы: а) диаграмму перемещения s=s(t); б) диаграмму скорости v=v(t); в) диаграмму ускорения a=a(t). 6. Диаграммы скорости и ускорения построить графическим 26 дифференцированием по методу хорд. 7. Построить годограф скорости центра масс шатуна (любого, если их несколько). Лист 2. Силовой расчет механизма. 1. Вычертить для заданных положений указанных в задании кинематические схемы рычажного механизма. 2. Используя план ускорений, определить величины и направления главных векторов и главных моментов сил инерции. 3. Построить в масштабе р механическую характеристику (диаграмму нагрузок) в функции перемещения выходного звена. 4. Расчленить схему механизма на группы Ассура. По принципу освобождаемости от связей заменить связи каждой группы Ассура векторами соответствующих реакций. 5. В соответствующих точках каждой группы Ассура приложить внешние силы и моменты: силы сопротивления, силы движущие, силы тяжести, силы инерции и моменты сил. 6. Для каждой группы Ассура, начиная с наиболее удаленной по кинематической цепи от выходного звена, составить векторные уравнения сил и уравнения моментов, решив которые, можно определить реакции в кинематических нарах. 7. Произвести силовой расчет входного звена. Определить уравновешивающую силу, приложенную к входному звену. Найти реакцию в кинематической паре входное звено - стойка. 8. Определить уравновешивающую силу с помощью рычага Жуковского и сравнить ее значение со значением Fy найденной методом планов сил. Вопросы для подготовки к защите работы. Вопросы к защите 1-го листа. 1. Расскажите о назначении рычажного механизма и передаче движения от входного звена к выходному. Дайте названия и определения каждому звену. Подсчитайте количество кинематических пар в механизме. Определите степень свободы механизма. 2. Сделайте структурный анализ рычажного механизма. Расчлените схему механизма на группы Ассура. Определите класс и вид каждой группы Ассура. 3. Напишите формулу, по которой определяли длину кривошипа O 1 A (входного звена). Расскажите, как построить план механизма, какие исходные данные нужно для этого иметь. Как вычислить масштаб длины? 4. Расскажите о последовательности построения планов скоростей вашего механизма. Напишите векторные уравнения для построения планов скоростей. Покажите на плане скоростей все векторы абсолютных скоростей и векторы относительных скоростей. Объясните, как определяли направления векторов относительных скоростей, направления угловых скоростей. 5. Расскажите о последовательности построения планов ускорений механизма. Напишите векторные уравнения для построения планов ускорений. 27 Расскажите, в чем заключается метод подобия. Как, используя метод подобия, определить векторы ускорений центров масс? 6. Расскажите, как определить величину и направление угловых ускорений звеньев механизма. 7. Расскажите, что такое годограф скорости и как его построить. 8. Расскажите, как построить диаграмму перемещения какой-либо точки выходного звена в функции угла поворота кривошипа. Объясните, в чем заключается метод хорд и как с помощью этого метода построить диаграммы скоростей, ускорений. Как вычислить масштабы диаграмм перемещения, скоростей и ускорений? Вопросы к защите 2-го листа: 1. Расскажите, какие силы действуют на звенья рычажного механизма, какие из них нужно отнести к внешним силам. 2. Расскажите, в чем заключается задача силового расчета, Как свести задачу динамики к задаче статики? 3. Расскажите, как определяли главные векторы и главные моменты сил инерции для каждого из звеньев рычажного механизма. 4. В какой последовательности выполняется силовой расчет механизма? 5. Расскажите, в какой последовательности определяются реакции в группе Ассура. 6. Напишите векторное уравнение сил, действующих на звенья группы Ассура. Объясните, почему в это уравнение не вошла реакция во внутренней кинематической паре. 7. Расскажите, как построить рычаг Жуковского и что с помощью его можно определить. 28 3.2. Контрольные задания для курсовой работы З АДАНИЕ №1. П РОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ СЕННОГО ПРЕССА Сенной пресс применяется для прессования сена или соломы в тюки прямоугольной формы. Конструкции сенных прессов различные, но прессующая часть у них в основном представляет следующий механизм. Ползун 3 (рис. 1а), сжимающий сено в камере 4, движется возвратно- поступательно. При движении поршня вправо происходит прессование сена, при движении влево - холостой ход. Для преобразования вращательного движения кривошипа ОА в возвратно-поступательное движение ползуна применяется кривошипно-ползунный механизм ОАВ. Кривошип ОА получает движение от двигателя через двухступенчатый редуктор, передаточное отношение которого равно u ad =n дв /n 1. По этому передаточному отношению и числу зубьев Zc и Zd подобрать числа зубьев конических колес. Сила сопротивления сжатию сена (механическая характеристика) изменяется по закону, представленному на рис. 1б. Данные для построения этой диаграммы взять из табл. 7. Рисунок 1 - Механизм сенного пресса: а - схема рычажного механизма пресса; б - механическая характеристика пресса; в – схема приводного машинного агрегата. 29 Таблица 6 - Исходные данные для проектирования и исследования механизмов сенного пресса Параметр Обозначение Числовые значения параметров для вариантов пара- метра един ицы СИ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Средняя скорость ползуна 3 cp м/с 1,2 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,4 1,4 1,4 1,3 5 Частота вращения кривошипа ОА n 1 мин -1 .50 55 60 65 62 58 52 58 50 55 Отношение длины шатуна АВ к длине кривошипа ОА – 3,5 3,8 4,0 4,2 4,3 3,4 3,7 4,1 4,2 3,6 Номер положения механизма для силового расчета - - 0,3,9 0,5,8 2,3,6 1,5,7 2,4,7 1,4,1 3,8,9 3,5,9 0,6,8 0,3,9 Масса кривошипа ОА m 1 кг 5 6 7 6 7 8 5 6 6 5 Масса шатуна АВ m 2 кг 12 13 15 14 16 12 13 14 12 13 Масса ползуна 3 m 3 кг 20 22 22 28 25 25 20 24 23 21 Максимальная сила сопротивления движения ползуна 3 P пc (mах) кН 3,0 4,0 3,5 5,0 4,5 5,2 4,8 3,8 4,8 5,0 Момент инерции кривошипа относительно оси, проходящей через точку O I o кгм 2 0,01 0,08 0,09 0,01 0,08 0,09 0,01 0,08 0,09 0,01 Момент инерции шатуна АВ от- носительно оси, проходящей через центр масс S 2 I S2 кгм 2 1,58 1,4 1,98 1,85 2,82 4,4 2,4 2,7 3,1 1,9 Таблица 7 - Исходные данные для построения механической характеристики пресса Отношение текущего перемещения ползуна 3 к максимальному S/S max 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Отношение текущего значения силы сопротивления к максимальному Р пс /P пс(mах 0 0,01 0,05 0,10 0,15 0,24 0,32 0,56 0,75 1,0 Указания. Центры масс звеньев 1, 2, 3 рычажного механизма расположены в точках S 1 , S 2 , S 3. Положение точки S 2 находится из условия AS 2 =0,35 АВ. 30 Для всех вариантов принять: а) частоту вращения двигателя равной 750 мин -1 ; б) приведенный момент движущих сил величиной постоянной. З АДАНИЕ №2. П РОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА На рис. 2б показан рычажный кривошипно-ползунный механизм двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Данные механизмы служат для преобразования поступательного движения поршней 3 и 5 во вращательное движение кривошипа 1. В таких двигателях динамический цикл равен двум оборотам коленчатого вала (кривошипа ОА) и сдвинут по фазе на 180°, т. е. если в левом цилиндре всасывание, то в правом - сжатие, в левом - сжатие, в правом - рабочий ход и т. д. Рисунок 2 - Механизмы гусеничного трактора: а – индикаторная диаграмма дизеля; б – схема рычажного механизма двигателя 31 Указания. За начало отсчета во всех последующих построениях и расчетах следует принять положение механизма, при котором поршень 3 находится в нижней мертвой точке. Кинематические диаграммы построить для ползуна 3. Центры масс звеньев 1, 2, 4 расположены соответственно в точках S 1 , S 2 , S 3 , а звеньев 3 и 5 - в точках В и D. Положения точек S 2 и S 4 определить из соотношения: AS 2 = CS 4 = 0,32 АВ. При построении индикаторной диаграммы давление всасывания и выхлопа принять равным атмосферному, т. е. 0,098 МПа. Для всех вариантов принять: а) массу кривошипа ОА равной 10 кг; б) приведенный момент сил полезного сопротивления постоянным за цикл установившегося движения. Таблица 8 - Исходные данные для проектирования и исследования механизмов гусеничного трактора Параметр Обозначение Числовые значения параметров для вариантов параме тра един ицы СИ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Средняя скорость ползуна ср м/с 14 12 13 15 16 17 13 13,5 12,5 17 Частота вращения коленчатого вала (криво- шипа ОА) n 1 мин -1 2200 2000 2100 2300 2400 2500 3200 2250 2100 2600 Отношение длины шатуна АВ к длине кривошипа ОА 3,5 4,0 3,7 3,8 4,2 4,1 3,9 4,0 3,6 3,75 Номер положения механизма для силового расчета - - 0,3,8 0,1,9 2,4,6 6,8,10 1,5,8 0,5,10 6,8,0 2,7,11 1,6,11 0,6,11 Массы шатунов 2 и 4 m 2 =m 4 кг 2,9 4,2 3,6 4,2 4,5 5,0 4,3 4,6 3,8 4,0 Массы ползунов 3 и 5 m 3 =m 5 кг 3,0 3,5 3,2 3,8 4,2 4,8 4.0 4,0 3,6 3,4 Момент инерции кривошипа ОА относительно оси 0 I 0 кгм 2 0,01 0,011 0,012 0,011 0,009 0,011 0,01 0,12 0,009 0,01 32 Моменты инерции шатунов относительно осей, проходящих через центры масс I S2 =I S4 кгм 2 0,027 0,045 0,035 0,032 0,058 0,065 0,05 0,05 0,03 0,045 Максимальное индикаторное давление Р max МПа 5,8 5,4 6,0 6,3 6,8 7,0 4,4 5,0 4,8 6,6 Диаметры цилиндров D м 0,12 0,11 0,09 0,10 1,13 0,14 0,10 0,11 0,12 0,08 Коэффициент неравномернос ти движения механизма - 0,04 0,05 0,04 0,05 0,04 0,05 0,04 0,05 0,04 0,05 Таблица 9 - Исходные данные для построения индикаторной диаграммы Сжатие S/S max 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 P/P max 0 0,01 0,02 0,04 0,1 0,13 0,17 0,25 0,33 8,5 0,7 Рабочий ход S/S max 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 P/P max 1 1 1 1 0,71 0,50 0,38 0,26 0,29 0,15 0,1 З АДАНИЕ №3. П РОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ СТРОГАЛЬНОГО СТАНКА Строгальный станок применяется для обработки плоских поверхностей деталей (рисунок 3). Ползун 5, несущий резец, движется возвратно-поступательно. При движении ползуна вправо резец снимает стружку, при движении влево происходит холостой ход. Подача осуществляется перемещением обраба- тываемого изделия. Для преобразования вращательного движения кривошипа O 1 А в возвратно- поступательное движение ползуна применяется кулисный механизм O l AO 3 BC. Кривошип вращается со средней угловой скоростью 1 , а кулиса O 3 В качается относительно точки O 3 . Кулисный механизм позволяет получить большую скорость холостого хода по сравнению со скоростью рабочего хода. Для получения нужной скорости резания служит коробка передач. Величину хода резца можно изменять в зависимости от длины обрабатываемой поверхности посредством изменения .длины кривошипа O 1 А. 33 Указания. Центры масс звеньев кулисного механизма расположены в точках S 1 , S 3 , S 4 , S 5 . Положения точек S 3 и S 4 находятся из условий: O 3 S 3 = 0,4O 3 В; ВS 4 = 0,5СВ. Расстояние от оси вращения кривошипа до направляющей DD' определите из условия H=0,95 (O 3 B – O 1 O 3 ). Момент инерции кулисы ОзВ относительно оси, проходящей через центр масс, вычислите по формуле |