Диссертация (972026), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Составляющие силы резания при свободномрезанииFд = Fд1 + Fд1Fтр = Fтр1 + Fтр295F = Fд + Fтргде: F - результирующая сила резанияFуд - сила упругой деформацииFпд – сила пластической деформации.Усвоению знаний способствует система профессионально направленныхвопросов, на которые студенты отвечают по ходу лекции. Вопросы такжепозволяют оценить степень усвоения студентами изучаемого материала.Система вопросов и заданий к лекциям по спецкурсу «Физическиеосновы вращательного движения твёрдого тела в технологии машиностроения»(вариативный компонент).1. Какое движение называется поступательным? Приведите примерыпоступательных движений металлорежущего инструмента.2.

Приведите примеры вращательного движения твёрдого тела вметаллорежущих станках и значения угловой скорости и углового ускорения.3. Приведите примеры равномерных движений деталей, обрабатываемыхна металлорежущих станках.4. Что можно сказать о скорости и ускорении точки, лежащей наповерхности детали в вибробункере, если ее траектория – винтовая линия?5. Чему равно скалярное произведение скорости и ускорения точки,лежащей на поверхности сверла, фрезы и т.п., в случае равномерного движенияпо окружности?6. Что характеризуют скорость и ускорение точек, лежащих наповерхности детали, при обработке их на фрезерном или продольнострогальном станке?7. Какое явление происходит при вращении твердого тела, еслиповоротная ось не проходит через центр тяжести?8.

Какова связь между угловой и линейной скоростями точки, лежащей нарежущей кромке сверла?9.Что можно сказать о линейной и угловой скоростях вершинытокарного резца?9610. Опишите траекторию движения плоской детали (скольжение) ицилиндрическойдетали(качение)слотканаклоннойплоскостиприспособления в рабочую зону металлорежущего станка.11. Какую роль играет передаточный механизм, находящийся вметаллорежущих станках? Приведите примеры и охарактеризуйте их работу.12. Проанализируйте работу передаточного механизма. Какая силадействует между шестерней и червяком?13.Приведитепримерывращательногодвижениядеталейвметаллорежущих станках и определите их направление и момент импульса.Некоторые задания требуют от студентов соотнесения изученныхпонятий с объектами их профессиональной деятельности.

Например:1. Какова траектория движения токарного резца, детали, сверла, рукироботов, обслуживающих металлорежущий станок?2. Каков характер движения сверла при обработке отверстий насверлильных станках?Некоторые задания предполагают анализ технологического процесса иприменение физических знаний для его объяснения. Например:1. Как влияет скорость продольного перемещения резца на качествообрабатываемой поверхности при точении на токарном станке?2. Какие виды движений должны осуществлять точки на поверхностидетали-заготовки и режущей кромке резца для образования цилиндрическойповерхности детали при обработке на токарном станке? Для образованияконической поверхности? Для образования сферической поверхности?3.

Как влияет значение линейной скорости вершины резца на качествоповерхности детали при обработке на токарном станке?В некоторых заданиях студентам предполагается найти связь междуфизическими величинами, характеризующими машиностроительные объекты иих движение. Например:1. Чему должна быть равна линейная скорость вершины сверла присверлении детали? Найдите связь между линейной и угловой скоростями.972. Запишите уравнение равнопеременного движения сверла, еслиизвестны угловая скорость и время.3. Как изменяются линейная и угловая скорости сверла в зависимости отрасстояния точки, лежащей на режущей кромке сверла, от центра сверла?3.3.Содержание и методы обучения решению задач на занятияхспецкурса «Физические основы вращательного движения твёрдоготела в технологии машиностроения»Практические занятия направлены на развитие у студентов уменийприменять законы физики к решению конкретных задач.

Именно при решениистудентами задач по физике реализуются широкие возможности реализациипринципа профессиональной направленности: наряду с традиционнымизадачами рассматриваются такие, которые приближены к инженерным задачами предполагают применение знаний по физике к их анализу. Для решения задачназанятиях,используютсяконтрольныхтрадиционныезадач,задачсборникидлясамостоятельнойзадач,работырекомендованныедляинженерных специальностей.Задачи с профессионально направленным содержанием подбиралисьтаким образом, чтобы осуществлялся переход от простейших задач ко все болеесложным задачам не только с точки зрения физики, но и с точки зрениясодержащейся в них инженерной проблемы.

Задачи постепенно не толькоусложняются, но и варьируются, постепенно набирают как уровень сложноститеоретическогоматериала,такисложностьинженернойпроблемы,увеличивается и объем программного обеспечения.Ниже представлен алгоритм деятельности преподавателя по разработкесистемы упражнений.Алгоритм разработки системы упражнений и задачможет включать следующие действия:-определитьпрофессию,получаемуюстудентами,длякоторыхразрабатывается система упражнений (виды и объекты профессиональнойдеятельности, профессиональные задачи);98- проанализировать учебный план и установить связь физики иобщетехническихипрофессиональныхдисциплин(хронологическиеисодержательные);- определить темы занятий, на которых могут бытьиспользованыпрофессионально направленные задачи;-разработатьсистемупрофессиональнонаправленныхзадачиупражнений;- разработать методику использования разработанной системы задач иупражнений в реальном учебном процессе (цели, место, способ предъявленияобучаемым и пр.);- разработать методику обучения студентов решению профессиональнонаправленных физических задач.Для формирования профессиональной направленности студентов, мыпредлагаем подготовить задачи, приближенные к инженерным.

Такие задачиможно разделить на несколько типов.Первый тип. Исследование кинематики движения нескольких деталей врежущем станке.Задача 1. Шлифовальный круг в форме сплошного цилиндра радиусом7,5 см, вращается вокруг неподвижной оси, проходящей через его центр сугловой скоростью 120 с-1, тормозится и движется равнозамедленно,останавливаясь через 30 с. Определите угловое ускорение диска; скоростьточки, лежащей на кромке диска через 10 с; полное ускорение точки, лежащейна кромке диска. Сколько оборотов совершит диск до полной остановки?Решение:+ Мы знаем формулу скорости равнозамедленного движения:ω = ω0 + βt = 120 +βtКогда диск остановится: ω = 0 и t = 30 s => β = - 4 с-2+ Угловая скорость диска в момент t = 10 с: ω = 120 – 4.10 = 80с-1Скорость точки, лежащей кроме диска: : v = ω.R = 80.0,075 = 6 м/с99+ Тангенциальное ускорение: at dv d R dR R.dtdtdtНормальное ускорение: an  R. 2Полное ускорение: a  at2  a n2  R  2   4  0.75 (4) 2  6 2  0.54 м/с2+ Угол поворота диска: φ = φo + ωt + 1/2 βt2 =120t - 2t2 = 1800 радЧисло поворотов диска: N = φ/2π = 287 обЗадача 2.

На токарном станке сравномерно вращается со скоростью30об/минзаготовкавформецилиндра диаметром d = 80 мм(рис.11).Рис.8Рис.11ВершинарезцапродольноZдвижется равномерно с скоростью v= 0,2 мм/с.1.Определитедвижениятраекториювершинырезцаотносительно Земли; скорость иускорениевершиныVzVрезцаVxyотносительно заготовки.2. От чего зависит резьбовойшаг,еслиприменениеOданногоРис.Рис.912станка обтачивание резьбы?Решение.XY1. Движение вершины резцарассматривается в декартовой системе координат (X,Y,Z), привязанной кзаготовке (рис.12)Уравнения движения вершины резца в плоскости OXY:X = Rcosφ = Rcos(ωt)Y = Rsinφ = R sin(ωt)По направлению оси OZ она движется равномерно прямолинейно.100Z = v.tВершина резца равномерно движется по окружности в горизонтальнойплоскости и равномерно прямолинейно в вертикальной плоскости.

Такаятраектория называется винтовой линией, ее радиус R = 40 мм и шаг h  v2=0.2.2 = 0.4мм.Скорость вершины резца относительно заготовки:V  vx  v y  vzvx dx  R cos(t )dtvy dy R sin(t )dtvz dzvdtV  v x2  v y2  v z2  ( R) 2  v 2  (40. ) 2  (0.2) 2  125.7 мм / секУскорение вершины резца:a  ax  a y  aza  a x2  a y2  a z2  (dv y 2dvx 2dv) ()  ( z ) 2  R 2  40( ) 2  394,8 м / сек 2dtdtdta направлено к оси OZ2.

Резьбовой шаг, т.е. шаг винтовой линии: h  v2Резьбовой шаг прямо пропорциональна скорости резца и обратнопропорциональна скорости вращения заготовки.Задача 3. В токарном станкесвязаныдругсдругомr1триr2шестерни, их радиусы r1 = 20см; r2 = 12 см; r3 = 15 см (рис. 13).Первая шестерня вращается с угловойРис. 13скоростью ω1 = 90 об/мин. Найдите угловую скорость третьей шестерни.Решение101r3Связь между угловыми скоростями и радиусами двух шестерней приконтактирующем вращении:1 r2 2 r11 r2 2 r3r20и=> 3  1 1  90  120об / мин 2 r1 3 r2r315Задача 4.

Механизм для изменения движения состоит из 4 шестерней(рис. 14). Количество зубьев шестерней: Z1 = 10,4Z2 = 60, Z3 = 12, Z4 = 70. Найдите передаточноеотношение между валами A и B.XB1Решение:XAПередаточное отношение между шестернями23XX1 и 2:i12 1 Z 2(1)2 Z 1Рис.11Рис. 14Угловая скорость шестерни 2 и шестерни 3 равны: ω2 = ω3Передаточное отношение между шестерней 3 и 4: i34 Умножим (1) на (2), получим:3 Z 4(2)4 Z 31 3 Z 2 Z 4.2 4 Z1 Z 3Где ω1 = ωA; ω4 = ωBпередаточное отношение между валами A и B: i14  A Z 2 Z 4 60.70 35B Z1 Z 3 10.12Второй тип.

Исследование динамики, энергия движения оборудования идеталей машинЗадача 4. Маховик металлорежущего станка, масса которого равна 40 кг ираспределена по ободу диаметром 20 см, увеличивает скорость от 0 до 2 об/с втечение 10 с. Пренебрегая трением, определите энергию, сообщеннуюмаховику, момент силы, действующей на маховик, момент импульсаотносительно оси вращения через 10 с после начала движения.102Решение:Ускорение маховика: β = ∆ω/∆t = 4π/10 = 1.26 рад/с2Угловая скорость маховика через 10 сек: ω = β.t = 1,26.

Характеристики

Список файлов диссертации