Курсовая работа: Статика, кинематика и динамика механических систем вариант 11

В курсовой работе выполняются 4 задания: 1 и 2- определение реакций связей для плоской и пространственной системы сил; 3 –исследование кинематики плоского механизма; 4 - исследование динамики подъёмного механизма
Задание 1. Равновесие составной конструкции
В следующих задачах определить силы реакций опор в точках А,В и С, если во всех вариантах значения действующих на конструкцию сил равны: P= 6 кH, Q = 10 кH, F = 8 кH, M = 24 кHм, q =2 кH/м.
Задание 2. Равновесие вала с закрепленными на нем телами
Рассмотреть равновесие пространственной конструкции, которая имеет ось вращения АВ.Определить реакции опор и значение неизвестной силы. В тех вариантах, где на тело действуют силы t и T, считать что T = 2t.
Задание 3. Исследование кинематики кривошипно-ползунного механизма
Определить скорость и ускорение точек А,В и С а также угловую скорость и угловое ускорение шатуна кривошипно-ползунного механизма в положении, определяемом углом φ между кривошипом и осью, параллельной оси движения ползуна.
1)Скорости точек В и С и угловые скорость шатуна АВ определить c помощью теоремы о распределении скоростей при плоском движении тела. Аналогично ускорения точек В и С и угловое ускорение шатуна определить c помощью теоремы о распределении ускорений.
Для всех вариантов принять следующие исходные данные: ОА=20см, АВ=60см, ω_ОА=2рад/с, АС=СВ_. Значение угла φ и расстояния h от точки О до линии хода ползуна выбрать из таблицы, в соответствии с вариантом.
ЗАДАНИЕ 4. Исследование динамики подъёмного механизма
Постановка задачи.
Подъемное устройство состоит из двух колес 1, 2 и поднимаемого тела 3 [4]. Массы тел m₁, m₂ и m₃ соответственно; радиусы больших и малых окружностей колес R₁, r₁, R₂, r₂ соответственно для тел 1 и 2 даны в таблице. Для определения моментов инерции тел даны их радиусы инерции ρ₁ и ρ₂. (В этом случае моменты инерции тел относительно их осей вращения следует вычислять по формуле I_z= m ρ²).
На колесо 1 действует или вращающий момент М_вр или сила Р, значения которых также даны в таблице. Силы сопротивления заданы или в виде пары сил с моментом М_с, или в виде силы R_с, действующей на тело 3. В тех вариантах, в которых тело скользит по поверхности, следует учитывать и силу трения скольжения. Коэффициент трения f=0,1.
Движение механизма начинается из состояния покоя.
Требования к заданию для вариантов (1-60).
Определить грузоподъемность устройства и установить направление движения звеньев механизма под действием заданной нагрузки.
Установить кинематические зависимости между параметрами движения звеньев механизма: скоростями и угловыми скоростями; ускорениями и угловыми ускорениями; линейными и угловыми перемещениями.
Применяя теорему об изменении кинетической энергии механической системы, составить дифференциальное уравнение движения механизма, отнеся его к телу 1. Проинтегрировать дифференциальное уравнение движения и определить закон движения тела 1, а также зависимость скорости этого тела от времени v₁(t).
Определить законы изменения скоростей, ускорений и перемещений всех тел .
Построить график изменения скорости тела 1. Установить значение его скорости при установившемся движении*. Определить время установления движения t_уст..
Используя принцип Даламбера, определить реакции внешних опор, а также силы натяжения всех ветвей тросов (или ремней) и усилий в точках соприкосновения зубчатых колес. Вычислить значения этих сил для моментов времени t₁=0 и t₂=t_уст. Для вариантов, в которых нет установившегося движения, взять t₂=3с.
Определить изменение мощности ведущего усилия (М_вр или Р) по времени, вычислить значение мощности для указанных в пункте 6 моментов времени.
Вычислить работу ведущего усилия на перемещении, соответствующем времени t₂.
Применяя принцип возможных перемещений, установить каким должно быть усилие, прижимающее тормозную колодку к колесу 2 в точке А, для того чтобы в начальный момент времени t=0 механизм не тронулся с места.
*Замечание: установившееся движение – это движение с постоянной скоростью.
Требования к заданию для курсовой работы (вар. 61-100).
1.Определить грузоподъемность механизма и установить направление движения звеньев механизма под действием заданной нагрузки.
2. Нарисовать кинематическую схему механизма. Выразить перемещения, скорости, ускорения тел 2 и 3 через угловое перемещение, угловую скорость и угловое ускорение тела 1.
3. Применяя теорему об изменении кинетической энергии в дифференциальной форме для механической системы, составить дифференциальное уравнение механизма, отнеся его к телу 1.
4. Решить дифференциальное уравнение и установить закон движения тела 1 φ₁= φ₁(t) а также его угловую Скорость ω1 = ω1(t).
5. Используя полученное решение и найденные в п. 2 кинематические соотношения, составить уравнения движения тел 2 и 3. Найти выражения для скоростей и ускорений всех трех тел.