Раздел I. «кинематический и силовой анализ рычажного механизма»

УДК 621.01

Ш 63

Шипилова О.А.

Теория механизмов и машин: Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Техническая механика. Теория механизмов и машин» для бакалавров направления 151000 «Технологические машины и оборудование» очной и заочной форм обучения. – Альметьевск, Альметьевский государственный нефтяной институт, 2013. – 88 с.

В методических указаниях изложены правила оформления графической части курсовой работы и составления расчетно-пояснительной записки. Приведены методика и примеры с численными решениями кинематического анализа и силового расчета рычажного механизма, синтеза эвольвентной зубчатой передачи и анализа кинематики сложных зубчатых передач. Приведено 100 вариантов заданий на курсовую работу.

Печатается по решению учебно-методического совета АГНИ.

Рецензент:

Миндиярова Н.И. – к.т.н., доцент кафедры ПМ АГНИ

Подписано в печать 13.01.2013 г.

Формат 60×84/16

Печать RISO Объем ус.печ.л.

Тираж экз. Заказ № 2

ТИПОГРАФИЯ

АЛЬМЕТЬЕВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

НЕФТЯНОГО ИНСТИТУТА

Татарстан, г. Альметьевск, ул. Ленина, 2

нефтяной институт, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	4
Требования к выполнению и оформлению курсовой работы.	5
Задание на лист 1	7
РАЗДЕЛ I. «Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»	7
1. Кинематический анализ рычажного механизма	18
1.1 Определение степени подвижности и класса механизма	18
1.2 Построение планов положений механизма	20
1.3 Построение плана скоростей механизма	24
1.4 Построение плана ускорений механизма	28
2. Силовой анализ рычажного механизма	33
2.1 Силовой расчет механизма методом планов сил	33
2.2 Определение уравновешивающего момента методом Жуковского	46

РАЗДЕЛ II. «Синтез эвольвентного зацепления и кинематика зубчатых передач»	50
Задание на лист № 2	50
1. Синтез эвольвентного зацепления	61
1.1 Определение геометрических параметров зубчатого зацепления	61
1.2 Построение картины зацепления	63
1.3 Определение основных параметров эвольвентного зацепления	65
1.4 Определение качественных характеристик зацепления	65
2. Кинематика многозвенных зубчатых передач	73
Контрольные вопросы	81
Литература	82
Приложение 1	83
Приложение 2	84
Приложение 3	85
Приложение 4	86
Приложение 5	87

Приложение 6 88

ВВЕДЕНИЕ

Задание на курсовую работу предусматривает исследование рычажного и проектирование зубчатого механизма. В процессе выполнении курсовой работы студенты овладевают навыками самостоятельной работы с учебной и справочной литературой; методами проведения расчетов основных параметров механизмов по заданным условиям с использованием графических, аналитических и численных методов исчислений; оформления графической и текстовой конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСПД; разработкой алгоритмов расчета кинематических и динамических параметров механизмов и машин.

Для облегчения понимая и усвоения методик анализа и синтеза механизмов, используемых при выполнении курсовой работы, в методических указаниях помимо общих рекомендаций по решению задач приведены численные примеры с описанием графических построений.

Требования к выполнению и оформлению курсовой работы.

Курсовая работа по теории механизмов и машин по объему включает 2 листа чертежей формата А1 и расчетно-пояснительную записку.

1 лист – «Кинематический и силовой анализ рычажного механизма» - кинематический анализ и силовой расчет рычажного механизма графоаналитическим методом планов сил и методом Н.Е. Жуковского.

2 лист – «Синтез эвольвентного зацепления и кинематика зубчатых передач» - проектирование эвольвентного зацепления и кинематический анализ графическим методом трехступенчатой зубчатой передачи, планетарного и дифференциального механизмов.

Все графические построения производятся в программе «Компас» (основные – жирными, а вспомогательные – тонкими линиями) и распечатываются на листах формата А1. Допускается выполнение чертежей в карандаше на ватмане формата А1. Схемы механизмов и картину зацепления следует чертить по возможности крупнее, придерживаясь стандартных масштабов по ГОСТу.На всех чертежах должны быть представлены числовые значения и размерности масштабов. Каждый лист в нижнем правом углу должен иметь штамп.

Расчетно-пояснительная записка должна включать содержание и список используемой литературы; все исходные данные (включая схемы механизмов) и данные расчета, необходимые для выполнения работы, как в буквенных обозначениях, так и в числовых значениях. Рисунки и таблицы должны иметь сквозную нумерацию. Все уравнения и формулы следует записывать в общем виде, а затем подставлять в них соответствующие числовые значения в том порядке, в каком стоят буквенные обозначения. Все обозначения должны быть стандартными. Необходимо указывать размерности всех величин. Записка должна выполняться чернилами или распечатываться на одной стороне писчей бумаги формата А4. Титульный лист расчетно-пояснительной записки оформляется по образцу, указанному в приложении 2. Страницы должны быть пронумерованы и иметь стандартные рамки (поля слева 20 мм, сверху, справа и снизу – по 5 мм). Пример оформления первой страницы расчетно-пояснительной записки приведен в приложении 3. Внизу каждой страницы, начиная со второй, должен быть штамп 15 мм, в котором проставляется номер страницы (см. приложение 4).

Выдача заданий и проверка курсовой работы. Студенты получают бланк задания на курсовую работу у своего преподавателя. Преподавателем регулярно проводятся консультации в специально отведенные для этого часы.

Курсовая работа в установленные кафедрой сроки должна быть проверена и подписана преподавателем. Дата защиты курсовой работы указывается в бланке задания.

Текущий контроль выполнения курсовой работы и оценку необходимых видов деятельности студента осуществляет преподаватель. Работа оценивается для студентов очной формы обучения по сто балльной системе:

№ аттестации	Вид деятельности студента при выполнении курсовой работы	баллы
1.	Построение планов положений механизма	1-3
2.	Построение планов скоростей механизма	2-4
3.	Построение планов ускорений механизма	2-4
4.	Составление схемы нагружения механизма внешними силами	1-2
5.	Построение планов сил структурных групп	4-6
6.	Определение уравновешивающего момента методом Жуковского	2-4
7.	Расчет геометрических параметров зубчатых колес	2-4
8.	Построение картины эвольвентного зацепления	3-5
9.	Определение качественных характеристик эвольвентного зацепления	5-7
10.	Построение треугольников распределения угловых скоростей многоступенчатых зубчатых механизмов	6-8
11.	Определение передаточных отношений трехступенчатой передачи, планетарного и дифференциального механизмов	2-3
	Итого	30-50
	Защита курсового проекта
12.	Качество графического выполнения чертежей	2-5
13.	Полнота выполнения графической части	10-15
14.	Полнота и качество оформления пояснительной записки	2-5
15.	Умение студента ориентироваться в теоретическом материале	11-25
	Итого	25-50
	Всего	55-100

РАЗДЕЛ I. «Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»

Задание на лист №1

«Кинематический и силовой анализ рычажного механизма»

1. Определить степень подвижности и класс механизма.

2. Построить 12 планов положений звеньев механизма и шатунную кривую точки S₂ шатуна ВС.

Для заданного положения механизма:

3. Определить скорости точек и угловые скорости звеньев механизма методом планов скоростей.

4. Определить ускорения точек и угловые ускорения звеньев механизма методом планов ускорений.

5. Составить схему нагружения механизма, определив: а) силы и моменты инерции звеньев; б) силу производственного сопротивления по графику; в) силы тяжести звеньев.

6. Определить реакции в кинематических парах и уравновешивающий (движущий) момент, действующий на кривошип АВ, методом планов сил.

7. Определить уравновешивающий (движущий) момент методом Жуковского.

Механизм № 1

параметры		№ вариантов
параметры		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
длины звеньев в метрах	L_AB	0,3	0,4	0,5	0,3	0,4	0,5	0,7	0,3	0,4	0,5
	L_BC	2,2	2,4	3	1,9	2,9	2,4	3,2	1,6	1,7	1,9
	L_CD	1,2	1,5	1,7	1,2	1,6	1,7	2,2	1,2	1,5	1,7
	L_DE	1,5	1,9	2,1	1,5	1,9	2,1	2,8	1,5	1,9	2,1
	L_EF	0,8	0,7	0,75	0,65	0,9	0,85	0,95	0,75	0,65	0,7
	L_BS₂	0,75	0,8	1,0	0,65	0,95	0,8	1,0	0,55	0,6	0,63
	L_DS₃	0,5	0,63	0,69	0,49	0,63	0,69	0,92	0,49	0,63	0,7
	L_ES₄	0,8	0,35	0,37	0,33	0,45	0,43	0,47	0,37	0,33	0,43
	a	1,9	2,2	2,6	1,7	2,5	2,35	3,1	1,55	1,75	1,95
	b	0	0,25	0,3	0,2	0	0,8	0,9	0,5	0,95	1,1
	c	1,6	2	2,2	1,6	2	2,2	2,9	1,6	2	2,2
n₁ _,об/мин		180	120	200	250	300	280	150	160	280	180
№ положения механизма для силового расчета		5	6	7	8	3	9	10	4	2	11

параметры	№№ вариантов
параметры		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
масса звеньев, кг	m₂	80	96	120	76	116	96	128	64	68	76
	m₃	60	76	84	60	76	84	112	60	76	84
	m₄	32	28	30	26	36	34	38	30	26	28
	m₅	180	185	190	210	230	200	210	190	170	190
моменты инерции, кгм²	I_s2
	I_s3
	I_s4
Сила сопротивления, Н	P _fmax	1400	2300	1800	2350	3000	2500	2200	3500	3200	1900

Механизм № 2

Параметр		№№ вариантов
Параметр		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
длины звеньев в метрах	L_AB	0,4	0,35	0,3	0,35	0,5	0,4	0,45	0,3	0,45	0,45
	L_BC	0,7	0,75	0,6	0,8	0,7	0,8	0,7	0,8	0,7	0,75
	L_CE	1,5	1,45	1,3	1,6	1,6	1,6	1,5	1,6	1,5	1,4
	L_CD	1,5	1,45	1,3	1,5	1,6	1,5	1,4	1,6	1,5	1,4
	L_EF	1,3	1,35	1,2	1,3	1,4	1,3	1,2	1,4	1,4	1,2
	L_BS2	0,2	0,15	0,1	0,2	0,3	0,3	0,2	0,2	0,2	0,1
	L_CS3	0,7	0,7	0,6	0,7	0,8	0,8	0,7	0,8	0,7	0,6
	L_FS4	0,8	0,75	0,7	0,7	0,8	0,7	0,6	0,7	0,8	0,6
	a	1,2	1,25	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	b	0,4	0,35	0,3	0,4	0,2	0,3	0,2	0,8	0,3	0,4
	c	0,3	0,4	0,4	0,3	0,5	0,5	0,3	0,4	0,3	0,4
n₁, об/мин		280	230	300	160	250	270	240	290	260	200
№ положения механизма для силового расчета		2	5	8	11	9	10	4	6	3	10

параметры	№№ вариантов
		1		2		3		4		5		6		7		8	9	10
масса звеньев, кг	m₂	75		80		95		90		80		75		80		70	80	70
	m₃	55		65		65		90		80		90		100		80	100	60
	m₄	44		60		65		60		70		70		60		50	60	60
	m₅	70		95		75		50		80		30		40		30	40	25
моменты инерции, кгм²	I_S2
	I_S3
	I_S4
сила сопротивления, Н	Р_fma _x	2500	2400		2200		2100		2000		2300		3000		2500		2000	2200

Механизм № 3

параметры		№№ вариантов
параметры		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
длины звеньев в метрах	L_AB	0,5	0,5	0,35	0,45	0,35	0,45	0,4	0,4	0,3	0,3
	L_BC	1,8	1,8	1,7	1,7	1,5	1,8	1,7	1,7	1,6	1,4
	L_CD	1,65	1,6	1,5	1,5	1,3	1,6	1,4	1,45	1,5	1,2
	L_CE	0,2	0,25	0,2	0,2	0,25	0,25	0,3	0,25	0,3	0,2
	L_EF	1,9	1,95	1,85	2	1,8	1,9	1,9	1,8	1,9	1,6
	L_BS2	0,75	0,8	0,75	0,8	0,7	0,7	0,8	0,65	0,7	0,6
	L_CS3	0,9	0,85	0,75	0,9	0,8	0,9	0,9	0,8	0,8	0,7
	L_FS4	0,8	0,8	0,7	0,8	0,6	0,75	0,7	0,7	0,75	0,5
	a	0,8	0,4	0,5	0,5	0,7	0,7	0,6	0,6	0,4	0,8
	b	2	2,4	2,2	2,2	1,8	2,1	2	2,1	2,2	1,6
n₁, об/мин		300	260	220	170	180	250	290	150	200	250
№ положения механизма для силового расчета		8	10	7	3	5	2	11	6	9	10

параметры	№№ вариантов
параметры		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Массы звеньев, кг	m₂	80	100	100	90	110	80	90	80	80	90
	m₃	100	110	120	100	100	100	110	100	120	100
	m₄	60	70	80	90	90	80	80	70	80	60
	m₅	50	40	50	60	50	40	60	50	40	50
моменты инерции, кгм²	I_S2
	I_S3
	I_S4
сила сопротивления, Н	Р_fma _x	2000	2100	2200	2300	2400	2300	2200	2100	2000	2200

Механизм № 4

параметры		№№ вариантов
параметры		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
длины звеньев в метрах	L_AB	0,4	0,5	0,3	0,5	0,6	0,4	0,45	0,55	0,6	0,5
	L_BC	1,4	1,5	1,55	1,5	1,4	1,45	1,4	1,5	1,55	1,45
	L_CD	1,2	1,3	1,8	1,3	1,2	1,25	1,2	1,3	1,25	1,25
	L_BE	0,6	0,75	0,7	0,75	0,7	0,6	0,6	0,7	0,7	0,7
	L_EF	1,9	1,85	1,8	1,85	1,8	1,8	1,95	1,9	1,85	2
	L_BS2	0,5	0,7	0,7	0,7	0,7	0,6	0,5	0,6	0,7	0,6
	L_CS3	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
	L_ES4	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,65	0,65	0,65	0,65
	a	0,9	0,8	0,9	0,8	1	1	0,7	0,6	0,7	0,6
	b	1,8	1,6	1,8	1,6	1,6	1,6	1,7	1,6	1,7	1,8
n₁, об/мин		280	170	260	200	190	210	190	250	300	240
№ положения механизма для силового расчета		10	6	8	11	9	5	7	2	3	4

параметры	№№ вариантов
параметры		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
массы звеньев, кг	m₂	83	82	80	78	77	75	73	72	70	68
	m₃	62	61	60	59	58	56	55	54	52	51
	m₄	54	60	60	59	58	56	55	54	52	51
	m₅	93	92	90	88	87	85	83	82	80	78
моменты инерции, кгм²	I_s2
	I_s3
	I_s4
Сила сопротивленияН	P _fmax	3000	2800	2500	2000	1800	2460	2500	2300	2800	3100