metod (Основы проектирования и конструирования машин)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

Кафедра проектирования механизмов и подъемно-транспортных машин

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы по дисциплине

“Основы проектирования и конструирования машин”,

для студентов специальности 060800

экстернатной формы обучения

Воронеж 2002

Составители: канд. техн. наук В.А.Нилов, канд. техн. наук Ю.В.Кирпичев, канд. техн. наук Б.Б.Еськов, И.Ю.Кирпичев

УДК 531.8-621.81.

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”, для студентов специальности 060800 экстернатной формы обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. В.А.Нилов, Ю.В.Кирпичев, Б.Б.Еськов, И.Ю.Кирпичев. Воронеж, 2002. 24 с.

Методические указания предназначены для студентов, выполняющих курсовую работу по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин”. Представлена методика структурного, кинематического анализа шарнирно-рычажного механизма. Приведенные расчетные зависимости позволяют студентам рассчитать и построить планы скоростей и ускорений, а также выполнить эскизную компоновку цилиндрического редуктора.

Рабочая тетрадь подготовлена в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле: Экстернат.doc.

Табл.4. Ил.20. Библиогр.: 7 назв.

Рецензент: канд. тех. наук В.Я. Иволгин

Ответственный за выпуск зав. кафедрой, канд. техн. наук В.А. Нилов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© Воронежский государственный

технический университет, 2002

СОДЕРЖАНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ

ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа по дисциплине “Основы проектирования и конструирования машин” для студентов-экстернатников специальности 060800 “Экономика и управление на предприятии” состоит из графической части, которая выполняется на двух листах плотной чертежной бумаге формата A1 (594x841) в карандаше и расчетно-пояснительной записки, написанной от руки или набранной машинописным текстом на листах писчей бумаги формата A4 (210x297) на одной стороне страниц где приводятся все расчеты по заданию.

1 ЛИСТ – Структурный и кинематический анализ рычажного механизма. Примеры оформления 1-го листа представлены в приложениях В, Г, Д и выбираются в зависимости от номера задания. В расчетно-пояснительной записке к первому листу должны быть отражены следующие вопросы:

1. Назвать все звенья механизма.

2. Построить план механизма.

3. Построить план скоростей.

4. Построить план ускорений.

2 ЛИСТ – Сборочный чертеж редуктора. Пример оформления 2-го листа представлен в приложении Е. В расчетно-пояснительной записке к первому листу должны быть отражены следующие вопросы:

1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя.

2. Выбор материала колес редуктора.

3. Расчет закрытой зубчатой пары.

4. Расчет основных параметров и размеров зубчатых колес.

5. Расчет диаметров валов редуктора.

6. Выбор подшипников.

7. Выбор шпоночных соединений.

РАСЧЕТ 1-го ЛИСТА

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

Кривошипно-рычажный механизм состоит из звеньев:

0 - стоек A и D, ось X-X

1 - кривошипа AB,

2 - шатуна ВС,

3 - кривошипа DE,

4 - шатуна FE,

5 - ползуна F.

Количество подвижных звеньев n=5; количество кинематических пар 5-го класса p=7.

ПЛАН МЕХАНИЗМА

При известных размерах звеньев механизма построение механизма в каком-либо положении осуществляется методом засечек, который заключается в геометрическом построении положения на плоскости центра вращательных пар. Последовательность построения (см. приложение A), с учетом заранее выбранного масштаба построения  плана механизма (для задания №1):

1) расположить на плоскости по заданным размерам элементы изображения стойки (точки A и D, ось x-x);

2) в одном из заданных углом  положений присоединить ведущее звено АВ;

3) из точки В и точки D провести дуги радиусом соответствующих заданных размеров (L_BC , L_CD), пересечение которых определит положение вращательной пары С;

4) на продолжении отрезка DC радиусом L_DE найти точки Е;

5) из точки Е радиусом L_EF провести дугу до пересечения с линией x-x движения ползуна, пересечение которых определит положение поступательной пары, в точке F.

Ориентировочный интервал масштаба плана построения механизма . Значит, длины звеньев в масштабе (на чертеже) равны:

; ; ; ,

здесь и далее величина в скобках обозначает размер в миллиметрах на чертеже.

ПЛАН СКОРОСТЕЙ

Построение планов скоростей и ускорений проводится на основе последовательного составления векторных уравнений для точек звеньев механизма, начиная с ведущего звена, угловая скорость w₁ которого задана.

Находим численное значение скорости точки B из выражения:

(м/c)

Для того чтобы начать построение плана скоростей необходимо выбрать масштаб построения . Вычисляем масштаб:

где мм (чем больше , тем крупнее построения).

Выбираем на чертеже точку P - полюс плана скоростей. Строим вектор скорости точки B (рис.12, 16, 19). Вектор скорости точки B направлен в сторону вращения ведущего звена (см. направление w₁), перпендикулярно звену АВ.

Скорость точки C определяется из векторной системы уравнений:

(1)

где - векторы абсолютных скоростей точек; - векторы относительных скоростей (скорость точки С вокруг B и скорость точки С вокруг опоры D).

Система уравнений (1) решается графическим способом. При этом учитывается, что , . Скорость точки D равна нулю (на плане скорость совпала с полюсом P).

Выполним построения для нахождения точки C:

1) Построим скорость , т.е. скорость точки С вокруг точки D – проведем на плане направление вектора . Из полюса P проведем линию перпендикулярно звену CD.

2) Построим скорость , т.е. скорость точки С вокруг точки B – проведем на плане направление вектора через точку b плана скоростей.

3) Точка плана скоростей лежит на пересечении двух направлений и . Достраиваем вектор - скорость точки С.

4) Находим величину скорости точки С из плана скоростей:

(м/c)

где - длина вектора на плане скоростей в миллиметрах.

Построим скорость точки Е для заданий №1,3 (рис.12, 19):

Т.к. точка Е принадлежит звену CD, значит направления скоростей точек С и Е совпадают, а длина вектора находится из пропорции:

; (мм)

Откладываем из полюса P параллельно вектору длину вектора - получаем точку E на плане скоростей.

Построим скорость точки Е для задания №2 (рис.16):

Т.к. точка Е принадлежит звену CD, и находится между точками C и D, то найдем координаты конца вектора pc из пропорции:

; (мм)

Соединяем на плане скоростей точки b и c, и откладываем на этой линии из точки b найденную длину отрезка - получаем точку e на плане. Соединяя полюс P с точкой e, построим вектор .

Находим величину скорости точки E из плана:

(м/c)

Скорость точки F определяется с помощью графического решения системы векторных уравнений:

(2)

где - векторы абсолютных скоростей точек; - векторы относительных скоростей; - скорость движения системы координат (прямой x-x), .

При решении уравнений (2) учитываем, что , //x-x.

Выполним построения для нахождения точки F (рис.12, 16, 19):

1) Построим скорость , т.е. скорость точки F вокруг точки E – проведем на плане направление вектора через точку e на плане скоростей.

2) Через полюс P проведем линию параллельную направляющей оси x-x.

3) Точка F плана скоростей лежит на пересечении двух направлений (см. п.1 и 2). Достраиваем вектор - скорость точки F.

4) Находим величину скорости точки F из плана скоростей:

(м/c)

Из построенного плана найдем некоторые значения скоростей:

(м/c)

(м/c)

Скорости центров масс звеньев лежат на серединах соответствующих отрезков: S₁ на ; S₂ - ; S₃ - ; S₄ - ; S₅= .

ПЛАН УСКОРЕНИЙ

Определим ускорение точки B, совершающей равномерное движение по окружности с радиусом кривошипа AB:

(м/c²)

Для того чтобы начать построение плана скоростей необходимо выбрать масштаб построения . Вычисляем масштаб:

где мм (чем больше , тем крупнее построения).

Выбираем на плоскости точку  - полюс плана ускорений. Строим вектор ускорения точки B (рис.13, 15, 18). Вектор направлен параллельно звену AB. Откладываем из полюса  длину вектора в направлении к центру вращения точки B (т.е. от точки B к точке A).

Ускорение точки C определяется из векторных уравнений:

(3)

где - векторы абсолютных ускорений точек, при чем ; - векторы нормальных ускорений; - векторы тангенсальных ускорений.

Определим значения и длины отрезков нормальных ускорений:

(м/с²),

в масштабе плана (мм).

(м/с²),