Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов






Скачать 332.28 Kb.
НазваниеКурс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов
страница1/4
Дата публикации13.11.2013
Размер332.28 Kb.
ТипЛекция
top-bal.ru > Математика > Лекция
  1   2   3   4
Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин»
Лекция 1. Введение. Структура механизмов.
Вопросы, рассматриваемые на лекции. ТММ - научная основа новых машин и механизмов. Исторический очерк развития ТММ. Цели и задачи курса. Разделы ТММ. Основные виды звеньев. Кинематические пары. Степень подвижности механизмов. Структурная классификация механизмов. Условия существования кривошипа. Модификация механизмов при замене пар.

Некоторые основные понятия.

Теория механизмов и машин (ТММ)- наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом.

ТММ включает три основные части:

  1. Структурный и кинематический анализ механизмов- изучение теории строения механизмов, исследование движения тел образующих механизм с точки зрения геометрии без учета сил, вызывающих движение этих тел.

  2. Синтез механизмов- проектирование механизмов по заданным кинематическим и динамическим условиям.

  3. Динамический анализ механизмов- определение сил, действующих на звенья механизма во время их движения, изучение взаимосвязи между движениями тел, их массами и силами действующими на них.

Машина- это устройство, создаваемое человеком, для облегчения физического и умственного труда, увеличения производительности путем частичной или полной замены человека.

Машина- устройство для преобразования энергии, информации или материалов.

Машины состоят из механизмов.

Механизм- система тел, предназначенная для преобразования движения одних тел (одного или нескольких) в требуемое движение других.

Например: механизм подачи заготовок, механизм сцепления, механизм торможения и т.д.

Механизмы состоят из звеньев и кинематических пар.

Звено- одно или несколько жестко соединенных твердых тел.

Кинематическая пара- соединение двух звеньев, допускающее относительное движение.

Звенья различают входные (ведущие), выходные (ведомые) и промежуточные.

Основные виды звеньев: стойка, кривошип, коромысло, ползун, кулиса, кулачок, зубчатое колесо.

Кроме перечисленных жестких звеньев, в механизмах применяют гибкие (цепи, ремни), упругие (пружины, мембраны) звенья, а также жидкие и газообразные (масло, вода, газ, воздух и т.д.).

Звенья обозначают цифрами, причем нумерация ведется от ведущего звена, а стойке присваивается «ноль».

Кинематические пары обозначают заглавными латинскими буквами (A,B,C,D и т.д.).
Основные виды кинематических пар (таблица 1)


Кинематическая схема механизма – чертеж механизма в выбранном масштабе с соблюдением условных обозначений звеньев и кинематических пар.

Различают кинематические пары высшие и низшие.

Высшая кинематическая пара – звенья соприкасаются по линии или в точке.

Низшая кинематическая пара – звенья соприкасаются по поверхностям (цилиндрический или шаровой шарниры, ползун и кулиса)

Различают кинематические пары с геометрическим и силовым замыканием

Геометрическое замыкание (характерно для низших пар) – соприкосновение элементов звеньев обеспечивается их формами (цилиндрический шарнир, шаровой шарнир, ползун и кулиса).

Силовое замыкание (характерно для высших пар) – соприкосновение обеспечивается силой веса, силой сжатия пружины и т.д.

Высшие пары изнашиваются сильнее, чет низшие, так как чем больше поверхности, тем меньше удельное давление (давление на единицу площади).

Различают пять классов кинематических пар.

Свободно движущееся в пространстве тело имеет шесть степеней свободы (W) – шесть движений (три поступательных, три вращательных).

О
сновные типы звеньев механизмов (таблица 2)





Если же тело связано с другими телами, то на его движения накладываются ограничения – условия связи (U), тогда число степеней свободы не равно шести, оно уменьшается.

W=6-U

Примеры.

Класс кинематической паре присваивается по числу связей U.

Степень свободы механизма

Различают механизмы плоские и пространственные.

Степень свободы пространственных механизмов считают по формуле Сомова-Малышева:

W=6n-5p5-4p4-3p3-2p2-p1,

где n- число подвижных звеньев;

p5,p4,p3,p2,p1- число кинематических пар пятого, четвертого, третьего, второго и первого классов соответственно.

Степень свободы плоских механизмов считают по формуле Чебышева:

W=3n-2p5-p4

Степень свободы плоского механизма должна быть равна числу ведущих звеньев, то есть W=1.

Избыточные связи- это такие связи, которые повторяют (дублируют) связи, уже имеющиеся по данной координате, и поэтому не изменяющие реальной подвижности механизма.

Примеры.

Классификация плоских механизмов по системе Л.В.Ассура.(Принцип образования плоских механизмов). Согласно идее Л.В.Ассура, механизмы состоят из отдельных кинематических цепей- структурных групп (групп Ассура), степень свободы которых равна нулю (W=0).

Кроме того, механизм должен содержать только кинематические пары 5 класса (р5), если же есть пары 4 класса (р4), то одну пару р4 заменяют на звено и две пары р5 . Полученный после такой замены механизм называют заменяющим.

Так как W=0, р4=0, то из формулы Чебышева следует:

3n-2p5=0

p5=3n/2

n

2

4

6

8

p5

3

6

9

12

Структурная группа- это кинематическая цепь, степень свободы которой равна нулю и она не должна распадаться на более простые кинематические цепи, удовлетворяющие этому условию. Число звеньев в структурной группе должно быть четным, а число пар пятого класса кратно трем.

Примеры.

Структурная группа I класса- это ведущее звено со стойкой, соединенные парой пятого класса (W=1) (рис.1).

Структурная группа II класса состоит из двух звеньев и трех кинематических пятого класса ( вращательные или поступательные).

Начиная с III класса, номер группе присваивается в зависимости от числа внутренних кинематических пар (внешние кинематические пары служат для соединения с другими группами).

Р
ис.1
^ Лекция 2. Кинематический анализ механизмов
Вопросы, рассматриваемые на лекции. План положения механизма. Теорема Грасгофа (условие существования кривошипа). Масштабные коэффициенты. Определение скорости и ускорения методом планов.

^ Некоторые основные понятия.

Теорема Грасгофа: наименьшее звено является кривошипом, если сумма длин его и любого другого звена меньше суммы длин остальных звеньев.

Кинематический анализ- изучение движения звеньев механизма вне зависимости от сил, действующих на эти звенья.

План положений механизма- графическое изображение взаимного расположения звеньев механизма в определенный момент времени.

Планами скоростей и ускорений называют векторные изображения этих параметров в заданном положении механизма.

Масштабный коэффициент физической величины- отношение численного значения физической величины в свойственных ей единицах к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину.

Примеры.

Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма.

Кривошипно-ползунный (кривошипно-шатунный) механизм- четырехзвенник с тремя вращательными и одной поступательной кинематическими парами. Он предназначен для преобразования вращательного движения кривошипа 1 в поступательное движение ползуна 3. При этом шатун 2 совершает сложное плоскопараллельное движение (рис.2).


Рис.2
Скорость и ускорение ползуна могут быть определены графически методом плана скоростей и ускорений.

Построение планов скоростей и ускорений начинаем с построения плана положений механизма. Для этого в масштабе КL вычерчиваем кинематическую схему механизма, с обозначением звеньев и направлением вращения кривошипа w [1/c].

Разбиваем окружность (геометрическое место точек В кривошипа) на равные углы (30о). В1- крайнее левое положение ползуна. Таким образом получили 13 положений точки В (В1 и В13 совпадают). Делая засечки на линии х-х (линия движения ползуна) радиусом ВС, находим соответствующие 13 положений точки С ползуна.

Из теоретической механики известно, что плоскопараллельное движение фигуры в ее плоскости складывается из поступательного движения вместе с точкой фигуры (полюсом) и вращательного движения вокруг этого полюса.

Скорость ползуна:

Для нахождения скорости ползуна достаточно знать величину и направление одной составляющей векторного уравнения и направление двух остальных составляющих.

- скорость ползуна (направлена вдоль оси движения ползуна)

- скорость точки В кривошипа (направлена перпендикулярно радиусу кривошипа)

- относительная скорость точки С ползуна относительно полюса В (направлена перпендикулярно шатуну ВС).

Построение плана скоростей. Из произвольно выбранного полюса Р (рис.3) откладываем вектор скорости перпендикулярно радиусу кривошипа произвольной величины и вводим масштабный коэффициент скорости . Проводим направления скоростей и . После построения плана скоростей величину скорости ползуна находим, умножая длину вектора на масштабный коэффициент скорости. На рис.2.показаны примеры построения плана скоростей и плана ускорений для угла поворота кривошипа =30о.

Построение плана ускорений. Ускорение точки С ползуна складывается из ускорения точки В кривошипа и двух составляющих (нормального и тангенциального) относительного ускорения:



- полное ускорение точки В кривошипа (направлено к центру вращения кривошипа)


Рис.3

- нормальное ускорение шатуна СВ (направлено вдоль шатуна от С к В)

- тангенциальная составляющая относительного ускорения (направлена перпендикулярно шатуну СВ).

Из произвольно выбранного полюса Q (рис.3) откладываем вектор ускорения произвольной величины и вводим масштабный коэффициент ускорения . Из конца вектора откладываем , длина вектора . Из построения находим величину , умножая длину вектора на масштабный коэффициент ускорения.
Лекция 3. Построение кинематических диаграмм.
Вопросы, рассматриваемые на лекции.

Кинематическое исследование механизмов аналитическими методами. Кинематический анализ шарнирного четырехзвенника. Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма. Кинематический анализ кривошипно-кулисного механизма.

^ Некоторые основные понятия.

Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма.

Перемещение, скорость и ускорение точки С ползуна могут быть определены аналитически.

Перемещение точки С ползуна:

(1)

r- радиус кривошипа, мм

- длина шатуна, мм

- угол поворота кривошипа, град

Дифференцируя (1) по времени, получим выражение для скорости точки С ползуна:

(2)

;

n-число оборотов кривошипа в минуту

Дифференцируя (2) по времени и считая угловую скорость кривошипа постоянной, находим ускорение точки С ползуна:

(3)

Построение кинематических диаграмм

1. Графическое дифференцирование начинаем с построения кинематической диаграммы перемещения SC=SC(t).Проводим две оси координат. Ось угла поворота кривошипа (ось абсцисс) разбиваем на двенадцать равных промежутков (30о).

- масштабный коэффициент угла поворота .

Из каждой точки оси абсцисс по оси ординат откладываем перемещение точки С ползуна. Масштабный коэффициент перемещения КS .


Рис. 4
2. Методом графического дифференцирования (методом хорд) строим кинематические диаграммы скорости и ускорения VC=VC(t), aC=aC(t)

- масштабный коэффициент времени

- масштабный коэффициент скорости

- масштабный коэффициент ускорения

Так как кривошип вращается с постоянной скоростью w1, то диаграммы SC=SC(t), VC=VC(t), aC=aC(t) являются одновременно диаграммами SC=SC(), VC=VC(), aC=aC().
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconМетодические указания и задания к курсовому проекту и курсовой работе...
Поэтому в курсе изучения «Теории механизмов и машин» предусматривается обязательное выполнение студентами курсового проекта или курсовой...

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconРабочая учебная программа по дисциплине теория машин и механизмов
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconРабочая учебная программа по дисциплине теория машин и механизмов
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconДанное пособие предназначено для студентов III курса заочного обучения...
У является вводным в специальность будущего инженера и поэтому имеет инженерную направленность, в нем широко используется современный...

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconПрактикум по теории механизмов и машин воронеж 2005
Устинов, Ю. Ф. Практикум по теории механизмов и машин [Текст]: учеб пособие к практическим занятиям для студ немашиностроит спец...

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconПодъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование...
Теория механизмов и машин [Текст]: задания и метод ука-зания к выполнению курсового проекта для студ., обучающихся по специальности...

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconМетодические указания и задания к курсовому проекту по курсу «Теория...
Построение диаграммы углового ускорения толкателя методом графического дифференцирования

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconЛитература по культурологии Введение в культурологию. Курс лекций
Введение в культурологию. Курс лекций / Под ред. Ю. Н. Солонина, Е. Г. Соколова. Спб., 2003

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов iconВведение 1 введение
Создание современной концепции социальной защиты населения, разработка ее принципов и форм, механизмов реализации является одной...

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин» Лекция Введение. Структура механизмов icon«Одесса расширяет территорию за счёт Интернет-пространства»
Брифинг директора департамента финансов Бедреги С. Н. "Уплата налога с владельцев транспортных средств и других самоходных машин...



Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2018
контакты
top-bal.ru

Поиск