Задача по разделу Теория машин и механизмов

Задача № 2 по разделу «Теория машин и механизмов»

Задание состоит из трех частей:

• Структурный анализ зубчато-рычажного механизма.
• Кинематический анализ зубчато-рычажного механизма.
• Динамический анализ зубчато-рычажного механизма.

Цель структурного анализа – выявить строение (структуру) механизма. При этом необходимо:

• 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.).
• Определить число кинематических пар и дать их характеристику (например: стойка 0-кривошип 1 – вращательная кинематическая пара B 0,1 пятого класса и т.д.).
• Определить степень подвижности механизма (по формуле П.Л. Чебышева).
• 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 [B 1,2 –П 2,3 –B 3,0] и т.д.).
• Привести формулу строения механизма (в развернутом виде).

Задачами кинематического анализа механизма являются:

• Определение положений механизма и траектории движения его отдельных точек.
• Определение линейных скоростей и ускорений точек и угловых скоростей и ускорений звеньев.

В данном разделе необходимо:

• Пользуясь данными табл. 6 построить механизм в масштабе и найти крайние (мертвые) положения механизма по рабочему звену.
• Построить траектории движения всех характерных точек механизма (шарниров, центров тяжести звеньев) не менее чем по 8 основным и необходимому числу дополнительных положений механизма.
• 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:

• Схема механизма вычерчивается в масштабе по 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.).
• Нумерацию положений следует вести от одного из крайних (мертвого) положений, соответствующего началу рабочего хода, приняв его за нулевое, и обозначить: А 0, А 1, А 2 и т.д., B 0, B 1, B 2 и т.д.
• Высота букв и цифр основного шрифта – 5 мм для строчных, 7 мм – для прописных. Индексы и степени – 3,5 мм.
• 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.
• Масштабные коэффициенты планов скоростей μv и планов ускорений μa 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:

• 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. Приложенные силы полезного сопротивления всегда приложены к указанной точке механизма (независимо от положения механизма) и действуют только на участке рабочего хода.
• Определить реакции во всех кинематических парах механизма методом планов сил.
• Определить величину уравновешивающей силы Fy (или уравновешивающего момента Мy) методом планов сил и на основании принципа возможных перемещений (рычагом Н.Е. Жуковского), результаты сравнить (расхождение не должно превышать 5…7 %).
• Определить мгновенное значение коэффициента полезного действия (КПД) механизма для данного положения.

Таблица 6

Исходные данные к задаче № 2

• Номер варианта: 2
• n1, об/мин: 600
• z1: 25
• z2: 50
• m, мм: 1,5
• lAB = 25 мм, lBC = 120 мм, lBD = 150 мм, lBK = 100 мм, lKD = 100 мм, lEC = 100 мм, lOA = 70 мм, lOE = 50 мм, Мпс = 100 Нм.