Лабораторна робота №1

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт

з курсу “ ТЕОРІЯ МЕХАНІЗМІВ І МАШИН ”

для студентів ІІ курс

механічних спеціальностей

Затверджено на засіданні

кафедри деталей машин

протокол № 158 від 29.08.2008 р.

м. Дніпропетровськ 2008

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу “ Теорія механізмів і машин ” для студентів ІІ курсу механічних спеціальностей // Укладали: Ковальов С.В., Скочко Л.П., Кравець В.І. – Дніпропетровськ: ДВНЗ «УДХТУ». – 2008. – 48 с.

Укладачі: Ковальов Станіслав В’ячеславович, кандидат хімічних наук, Скочко Лілія Петрівна, кандидат технічних наук,

Кравець Василь Іванович кандидат технічних наук.

Відповідальний за випуск Кравець В.І., кандидат технічних наук.

Навчальне видання

Методичні вказівки до виконання лабораторних робот з курсу

“ Теорія механізмів і машин ” для студентів ІІ курсу механічних спеціальностей

Укладачі: Ковальов Станіслав В’ячеславович

Скочко Лілія Петрівна

Кравець Василь Іванович

Редактор Л.М. Тонкошкур

Коректор Л.Я. Гоцуцова

Підписано до друку..2009. Формат 60×84 1/16. Папір ксерокс. Друк різограф. Умов.-друк. арк. 1,88. Облік.-вид. арк. 1,96. Тираж 100 прим. Замовлення № __. Свідоцтво ДК № 303 від 27.12.2000.

ДВНЗ «УДХТУ», 49005, м. Дніпропетровськ-5, проспект Гагаріна, 8.

Видавничо-поліграфічний комплекс ІнКомЦентру

Зміст

Стор.

Передмова……………………………………………………………………………….... 4

Лабораторна робота №1. Структурний аналіз механізму ……………………… 5

Лабораторна робота №2. Дослідження головних кінематичних

параметрів машини ……………………………………………………………... 15

Лабораторна робота №3. Виготовлення зубчастих коліс методом

обкатки …………………………………………………………………………… 23

Лабораторна робота №4. Обмірювання зубчастих коліс ………………………… 34

Лабораторна робота №5. Зрівноваження обертальних ланок ………………… 37

Додаток…………………………………………………………………………………… 48

ПЕРЕДМОВА

Ці методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу „Теорія механізмів і машин” призначені для студентів-механіків спеціальностей М, МП, ХМ, ТМ, ХОМ, ХВ та деяких інших напрямків.

Теорія механізмів і машин – це наука, яка досліджує основні методи структурного і динамічного аналізу та синтезу різних механізмів і побудови на їх основі машин. Необхідно підкреслити, що всі методи теорії механізмів і машин придатні до проектування любого механізму і не залежать від його технічного призначення, а також від фізичної природи робочого процесу машини.

Дані методичні вказівки мають своєю метою більш глибоке вивчення методів курсу теорії механізмів і машин за допомогою виконання наведених нижче лабораторних робіт. Наведені роботи характеризують основні розділи курсу: структурний та кінематичний аналіз шарнірних механізмів, дослідження та виготовлення зубчастих коліс евольвентного профілю, а також балансування складної обертальної ланки.

Звіти по лабораторним роботам оформляються на аркушах формату А4 з рамкою та стандартним текстовим штампом. Кожен звіт повинен мати номер та назву лабораторної роботи, її мету, необхідні креслення і розрахунки, а також конкретний висновок по роботі.

Після виконання лабораторні роботи повинні бути захищені викладачеві за порядком, встановленим на кафедрі.

Лабораторна робота №1

ТЕМА: Структурний аналіз механізму

Мета роботи: вивчення будови шарнірних, кулачкових та зубчастих механізмів, визначення ступені їх рухомості, класу та порядку.

Прилади: діючі моделі важільного, кулачкового та зубчастого механізмів.

Теоретична частина

Всі механізми складаються з кінематичних ланок, з'єднаних кінематичними парами. У механізмі розрізняють нерухому ланку і рухомі ланки, які можуть робити обертальний, поступальний або складний рух. Залежно від призначення та виду руху ланки мають певні назви (див. нижче).

Кінематична пара – це рухоме з'єднання двох ланок, яке накладає обмеження (умови зв'язку) на їх відносний рух.

Залежно від числа накладених обмежень кінематичні пари діляться на 5 класів, це визначається тим, що у тривимірному просторі вільне тіло має 6 ступенів вільності (3 обертальних і 3 поступальних).

Клас пари визначається числом умов зв'язку S, що накладають на відносний рух ланок:

(1.1)

де і – число ступенів вільності або кількість рухомостей в кінематичній парі;

S – число умов зв'язку.

У середині кожного класу може бути кілька видів кінематичних пар залежно від форми відносного руху.

Крапка, лінія або поверхня, по якій відбувається контакт ланок кінематичної пари за увесь час існування, повинен бути незмінним.

Кінематичні пари, в яких відбувається крапковий або лінійний контакт, називаються вищими, а пари, що мають контакт по поверхні – нижчими.

Кінематичним ланцюгом називається ряд ланок, з'єднаних за допомогою кінематичних пар. Ланцюги можуть бути:

– плоскими і просторовими;

– замкнутими і незамкнутими;

– простими і складними;

Для визначення ступеня рухомості плоских механізмів застосовують формулу Чебишева:

(1.2)

де W – ступінь рухомості механізму;

Р ₅– кількість пар 5-го класу;

Р ₄ – кількість пар 4-го класу;

n – кількість рухомих ланок.

Для просторових механізмів використовують формулу Сомова-Малишева:

,(1.3)

де n – число рухомих ланок;

Р _і – число кінематичних пар відповідного класу.

Універсальна структурна формула для плоских та просторових механізмів і машин:

, (1.4)

де Н – кількість ступенів рухомості твердого тіла (для просторового механізму Н= 6, для плоского механізму Н= 3);

n – кількість рухомих ланок в механізмі ();

k – загальне число ланок в механізмі (в тому числі і нерухома ланка –стояк);

i – кількість рухомостей в кінематичній парі;

p_i – кількість кінематичних пар з i рухомостями.

Всі шарнірні механізми за класифікацією Ассура-Артоболевського діляться на класи. Клас механізму визначається вищим класом групи Ассура, що входить до складу механізму, а порядок групи Ассура – числом вільних поводків (місць приєднання), якими група приєднується до ведучої ланки та стояка.

Кінематичний ланцюг, який приєднаний вільними зовнішніми парами до стояка і ведучої ланки та має 0-й ступень рухомості, називається групою Ассура. З формули Чебишева можливо визначити співвідношення між числом ланок і числом кінематичних пар для кінематичного ланцюга з нульовим ступенем рухомості:

. (1.5)

З огляду на те, що число кінематичних пар може бути тільки цілим числом, одержуємо: при n =2 P ₅=3;

при n =4 P ₅=6;

при n =6 P ₅=9.

Таким чином, група може складатися з 2^х ланок і 3^х кінематичних пар (діада), 4^х ланок і 6^и кінематичних пар (тріада) і т.д.

Рис. 1.1. Види груп Ассура 2^го класу: а – 1^й вид, б – 2^й, в – 3^й, г – 4^й, д – 5^й

У плоских механізмах найпоширенішими є групи 2-го класу (діади), які розділяють на 5 видів (див. рис 1.1) в залежності від числа і відносного розташування поступальних й обертальних кінематичних пар.