ДЗ: Теория машин и механизмов

Задание состоит из трех частей:

1. Структурный анализ зубчато-рычажного механизма.
2. Кинематический анализ зубчато-рычажного механизма.
3. Динамический анализ зубчато-рычажного механизма.

Цель структурного анализа – выявить строение (структуру) механизма.

При этом необходимо:

1. Определить число звеньев механизма и назвать каждое из них (например: звено 0 – стойка, звено 1 – кривошип, звено 2 – камень кулисы, звено 3 – кулиса и т.д.);
2. Определить число кинематических пар и дать их характеристику (например: стойка 0 – кривошип, 1 – вращательная кинематическая пара B_0,1 пятого класса и т.д.);
3. Определить степень подвижности механизма (по формуле

П.Л. Чебышева);

1. Выявить структурные группы (группы Ассура), входящие в состав механизма; привести схемы групп, назвать их, определить класс группы, написать формулу строения (например: звено 2 – камень и 3 – кулиса образуют двухзвенную двухповодковую группу второго класса третьего вида с двумя внешними вращательными кинематическими парами В_1,2, В_0,3 и внутренней поступательной П_2,3 – группа Ассура 2–3

[B1,2–П2,3–B3,0] и т.д.);

1. Привести формулу строения механизма (в развернутом виде). Задачами кинематического анализа механизма являются:
2. Определение положений механизма и траектории движения его отдельных точек;
3. Определение линейных скоростей и ускорений точек и угловых скоростей и ускорений звеньев.

В данном разделе необходимо:

1. Пользуясь данными табл. 6 построить механизм в масштабе и найти крайние (мертвые) положения механизма по рабочему звену.
2. Построить траектории движения всех характерных точек механизма (шарниров, центров тяжести звеньев) не менее чем по 8 основным и необходимому числу дополнительных положений механизма.
3. Произвести кинематические исследования механизма методом планов. Определить кинематические параметры (скорости, ускорения), найти численные значения линейных скоростей всех характерных точек механизма (кинематических пар, центров тяжести) и угловых скоростей всех звеньев для рассматриваемых положений, для чего – построить планы скоростей для двух положений механизма:

1-е положение – при рабочем ходе (примерно середина рабочего хода);
2-е положение – одно из крайних (мертвых) положений.
Построить планы ускорений (для тех же двух положений) и определить численные значения линейных ускорений всех характерных точек механизма и угловых ускорений всех звеньев для данных положений механизма. Определить направления угловых скоростей и ускорений звеньев механизма, обозначив эти направления знаком плюс (+) или минус (–). За положительное направление угловой скорости и углового ускорения принять направление движения ведущего звена, и отрицательное – при противоположном движении. Примечания:

1. Схема механизма вычерчивается в масштабе ГОСТ 2.302–68 и Ст. СЭВ 1180–78 (1:1; 1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10 и т.д.; или 2:1; 2,5:1; 4:1; 5:1; 10:1; 20:1 и т.д.).
2. Нумерацию положений следует вести от одного из крайних

(мертвого) положений, соответствующего началу рабочего хода, приняв его за нулевое, и обозначить: А₀, А₁, А₂ и т.д., B₀, B₁, B₂ и т.д.

1. Высота букв и цифр основного шрифта – 5 мм для строчных, 7 мм – для прописных. Индексы и степени – 3,5 мм.
2. Основное положение механизма вычерчивается контурной линией S (0,6…1,5 мм); все остальные положения – линиями S/2…S/3 (в том числе и крайние положения механизма); траектории движения точек – сплошной тонкой линией S/2…S/3.
3. Масштабные коэффициенты планов скоростей μ_v и планов ускорений μ_a следует выбирать из ряда: 1; 2; 4; 5; 10; 20; 25; 40; 50; (75); 100 и т.д.; или 0,5; 0,4; 0,25; 0,2; 0,1; 0,05; 0,01 и т.д.

Целью динамического анализа механизма является определение усилий в звеньях механизма, давлений (реакций) в кинематических парах, величины уравновешивающего момента, приложенного к ведущему звену.
В результате силового расчета можно определить коэффициент полезного действия механизма, а также мощность, необходимую для его привода. Силовой расчет может быть выполнен различными методами.
В данной работе силовой расчет выполняется методом планов сил для одного положения рабочего хода, для которого определены ускорения. При этом необходимо:

1. Определить силы, действующие на звенья механизма. При определении сил, кроме заданных сил (моментов) производственных сопротивлений, учесть силы тяжести, силы и моменты инерции звеньев. Силами трения в кинематических парах пренебречь.
2. Определить реакции во всех кинематических парах механизма методом планов сил.
3. Определить величину уравновешивающей силы F_y (или уравновешивающего момента М_y) методом планов сил и на основании принципа возможных перемещений (рычагом Н.Е. Жуковского), результаты сравнить (расхождение не должно превышать 5…7 %).
4. Определить силы, моменты и мгновенные мощности трения в каждой кинематической паре и для всего механизма. Коэффициент трения скольжения можно принять в среднем f = 0,1, коэффициент трения качения k = 0,01 см, радиусы цапф определить по соотношениям: для кривошипов r = (0,2...0,3)l, причем верхний предел относится к коренным, нижний – к мотылевым шейкам; r =(0,07...0,15) l – для шатунов коромысел, кулис. Здесь l – длина звена.
5. Определить мгновенное значение коэффициента полезного действия (КПД) механизма для данного положения.

Таблица 6

Исходные данные к задаче