Структура плоских механизмов. Рычажные механизмы

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Методические указания и Задания к выполнению

курсового проекта

 

 

Сызрань- 2017

Методические указания содержат   учебные материалы,  опре-деляющие объем  и  содержание   курсового проекта  по  дисциплине «Теория механизмов и  машин 2», выполняемой в четвертом семестре студентами  Механического факультета  очного, заочного и дистанционного обучения, обучающимися по направлению 15.03.05, профиль подготовки «Технология машиностроения». В Указаниях приведены также примеры выполнения отдельных разделов курсового проекта и необходимые для выполнения справочные материалы.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ................................................................. 4

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.....................................4

2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА...................... 4

2.1. Цель и задачи структурного анализа....................................... 4

2.2. Структура плоских механизмов. Рычажные механизмы....................... 5

2.3. Структурный анализ механизма щековой камнедробилки..................... 5

2.4. Структурный анализ механизма строгального станка..........................7

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА.................9

3.1. Цель и задачи кинематического анализа.................................... 9

3.2. Построение плана положений механизма...................................10

3.3. Кинематический анализ методом планов...................................13

3.3.1.  Построение планов скоростей...........................................13

3.3.2. Построение планов ускорений.......................................... 17

3.4. Кинематический анализ методом диаграмм................................23

4. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА...........................28

4.1. Цель и задачи силового анализа..........................................28

4.2. Силы, действующие на механизм..........................................28

4.3. Статическая определимость механизма как объекта силового

     расчета................................................................ 29

4.4. Силовой расчет структурной группы II класса 2-го порядка

    второго вида............................................................30

4.5. Силовой расчет структурной группы II класса 2-го порядка

    первого вида...........................................................35

4.6. Силовой расчет структурной группы II класса 2-го порядка

    третьего вида.......................................................... 38

4.7. Силовой анализ входного звена...........................................41

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ОТЧЕТУ ПО ПРОЕКТУ..................... 43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................. 46

ПРИЛОЖЕНИЕ. Типовые задания к курсовому проекту..  ...........  ............47

 

ВВЕДЕНИЕ

 

      Курсовой проект (КП) по дисциплине «Теория механизмов и машин» является самостоятельной работой студентов, завершающей весьма важный этап их теоретической и практической подготовки по комплексу общетехнических дисциплин, включающему высшую математику, физику, инженерную графику, теоретическую механику и содержащей практические приложения начальных разделов теории механизмов и машин.

      В КП предусмотрено решение комплексной инженерной задачи исследования механизма классической схемы, включающей его структурный, кинематический и силовой анализ. Цель работы — закрепление и расширение теоретических знаний по дисциплине, развитие навыков приложения этих знаний к решению конкретных исследовательских задач, ознакомление с основными этапами таких решений.

 

 

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

 

Заданиями на КП предусмотрено исследование механизмов рабочих машин и машинных агрегатов, построенных по распространенной для данного класса машин схеме: двигатель, передаточный и исполнительный механизмы, механизмы подачи, питания, управления и т.п. При этом в каждом задании объектом структурного, кинематического и силового анализа определён либо основной механизм двигателя, либо исполнительный механизм, оба выполненные в виде плоского рычажного механизма, эскиз кинематической схемы и исходные параметры которого приведены в задании. Основные разделы работы формулируются соответственно обозначенному  выше составу решаемой в КП задачи:

1) Структурный анализ рычажного механизма;

2) Кинематический анализ рычажного механизма;

3) Силовой анализ рычажного механизма.

   Соответствующим образом структурируется и основная часть настоящих Методических указаний, каждый раздел которых содержит необходимые теоретические сведения по теме раздела и ряд типовых примеров. 

 

 

2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

 

Цель и задачи структурного анализа

 

   Как указывалось  выше, объектом структурного анализа является плоский рычажный механизм, представляющий механизм двигателя или исполнительный механизм машины. Цель структурного анализа — изучение строения механизма, и, исходя из этой цели, в рамках данного раздела решаются следующие исследовательские задачи:

- определение количества подвижных звеньев механизма и кинематических пар;

- установление класса каждой кинематической пары;

- установление вида движения каждого звена;

- определение числа степеней свободы (подвижности) механизма;

- выбор начального звена и обобщенной координаты;

- выделение структурных групп Ассура и их классификация;

- установление формулы строения механизма;

- установление класса механизма в целом.

Структура плоских механизмов. Рычажные механизмы

 

  В теории механизмов и машин собственно механизм определяется как кинематическая цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев, называемых входными, остальные звенья совершают вполне определенные движения. Соответственно, как и любая кинематическая цепь, механизм имеет аналитический образ — структурную формулу, связывающую степень подвижности механизма, число его подвижных звеньев, а также число кинематических пар каждого класса, объединяющих звенья в кинематическую цепь:

 

,

где п — число подвижных звеньев механизма; — число кинематических пар первого, второго и т.д. классов; W — число степеней свободы механизма или степень его подвижности.

Для плоских механизмов эта структурная формула имеет более простой вид, известный в учебной литературе как формула Чебышева:

 

.

 

    Таким образом, исследование строения плоского механизма включает, прежде всего, установление количества подвижных звеньев, количества кинематических пар IV и  V классов, а также степени подвижности механизма.

    К  рычажным механизмам относятся механизмы, не содержащие высших кинематических пар, к которым относятся,в том числе, и пары IV класса. Отсюда имеем структурную формулу для плоских рычажных механизмов:

 

.

 

   Следующим этапом структурного анализа является разложение механизма на структурные группы. В рамках этой операции выделяются входные звенья (их число определяется степенью подвижности), с каждым из которых связана обобщенная  координата и каждое из которых вместе с неподвижным звеном (стойкой) образует механизм I класса, а также группы Ассура - структурные  группы звеньев нулевой подвижности. Группы классифицируются в зависимости от числа звеньев  и кинематических пар, образующих каждую из них.

     Завершающим этапом структурного анализа является установление порядка присоединения групп Ассура к входным звеньям, составление на основе этой операции формулы строения механизма и определение класса механизма.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие решение обозначенных выше задач.