Учебно-методическое пособие к программе и контрольные задания для студентов факультета технологического образования (стр. 5 из 13)

Графо-аналитический метод исследования механизмов.

Плоским движением твердого тела называется движение, при котором все точки твердого тела движутся в параллельных плоскостях. Дать определение видов плоского движения твердого тела: поступательного, вращательного, плоскопараллельного; особое внимание уделить последнему, уметь разложить его на два движения: переносно-поступательное и относительно-вращательное.

Знать, что абсолютная скорость точки звена, совершающего плоско-параллельное движение, равна геометрической сумме скорости переносно-поступательного движения и линейной скорости относительно-вращательного движения.

Уяснить построение планов скоростей кривошипно-шатунного и кривошипно-балансирного механизма: цель построения – определение скоростей точек, звеньев этого механизма и последовательность его выполнения, произвести соответствующие построения. Знать свойства плана скоростей.

Уяснить построение планов ускорения кривошипно-шатунного и кривошипно-балансирного механизмов: Для этого усвоить, что абсолютное ускорение точки звена, совершающего сложное плоскопараллельное движение, равно геометрической сумме трех ускорений: ускорения переносно-поступательного движения, нормального и тангенциального ускорений относительно вращательного движения; и последовательность выполнения построения обоих механизмов.

Вопросы для самопроверки

1. Построить траекторию какой-либо промежуточной точки шатуна в кривошипно-шатунном механизме.

2. Как направлена относительно скорость одной точки звена относительно другой, тоже движущейся точки этого звена?

3. Как направлены нормальное и касательное (тангенциальное) ускорения точки звена, вращающегося вокруг неподвижной точки?

4. Построить план скоростей и план ускорения для шарнирного четырехзвенника, задавшись скоростью ведущего звена. До построения планов написать некоторые соответствующие уравнения. Найти скорость и ускорение промежуточной точки шатуна, лежащей между концевыми шарнирами. Сформулировать свойства подобия, на основании которого решается эта задача.

4.2. Задачи синтеза механизмов. Получение новых механизмов путем преобразования шарнирного четырехзвенника. Принципы модификации механизмов.

Методические указания

Задачей кинематического синтеза механизмов является проектирование кинематических схем механизмов по заданным кинематическим условиям. Различают виды синтеза: геометрический (задаются положения отдельных звеньев или траектории отдельных звеньев или траектории отдельных точек звеньев), кинематический (задаются скорости и ускорения отдельных точек или звеньев), динамический (проектирование ведется по заданным силам).

Вопросы синтеза механизмов с низшими парами решены главным образом для частных механизмов кривошипно-ползунного, кулисного, четырехшарнирного и др. Шарнирный четырехзвенник является очень распространенным механизмом.

Знать получение новых механизмов путем преобразования шарнирного четырехзвенника. Рассмотреть условия существования кривошипа в четырехзвеннике, т. е. каким условиям должны удовлетворять размеры звеньев, чтобы кривошип мог совершать полный оборот. Если рассмотреть всевозможные комбинации размеров звеньев, то можно прийти к следующему выводу: если сумма наибольшего и наименьшего звеньев механизма меньше суммы двух других звеньев, то возможны три случая:

1) при неподвижном наименьшем звене – двухкривошипный механизм;

2) при неподвижности противоположного (наименьшему) звена – двухкоромысловый;

3) при неподвижности одного из смежных с наименьшим звеном – кривошипно-коромысловый.

Привести примеры одного из механизмов, являющихся шарнирными четырехзвенниками, отличающихся друг от друга только размером звеньев.

Усвоить принципы модификации механизмов.

Вопросы для самопроверки

1. Спроектируйте шарнирный механизм по двум крайним положениям коромысла и полному обороту ведущего звена. Что можно выбрать дополнительно, чтобы получить единственное решение?

2. Спроектируйте кулисный механизм по заданному коэффициенту увеличения (изменения) скорости. Какие размеры можно выбрать дополнительно, чтобы получить единственное решение?

Методику решения задач по данной теме смотри в разделе «Самостоятельная работа».

Задачи для самостоятельного решения

1. Определить скорости и ускорения точек В и D ползунов поршневого механизма и компрессора (рис. 5) при заданном положении механизма, а также радиус кривизны траектории точки С.

Кривошип вращается равномерно с угловой скоростью ω.

Геометрические размеры механизма следующие:

ОА = 150 мм АВ = 700 мм

ВС = 600 мм АС = 220 мм

СD = 600 мм φ = 60º α = 30º

Рис. 5

2. Определить скорость и ускорение всех шарнирных точек механизма кривошипно-рычажного пресса (рис. 6) по следующим данным: кривошип ОА вращается равномерно со скоростью n = 30 об./мин против направления вращения часовой стрелки. Геометрические размеры звеньев: ОА = 100 мм, АВ = 400 мм, ОС = 600 мм, ОВ = 400 мм, СD = 400 мм, l = 500 мм; K = 300 мм. Положение механизма задано углом α = 135º.

Рис. 6

5. Основные виды механизмов

5.1. Шарнирно-рычажные механизмы. Плоские рычажные механизмы. Универсальный шарнир как пространственный сферический шарнирный четырехзвенник. Особенности его устройства и работы.

Методические указания

Необходимо знать, что для преобразования движения или передачи силы в машинах используются различные плоские или пространственные стержневые механизмы. Простейшим двухзвенным механизмом (стержневым) является рычаг, вращающийся относительно неподвижной точки опоры. Привести примеры механизмов, относящихся к рычажным механизмам.

Рассмотреть пространственный сферический шарнирный четырехзвенник как универсальный шарнир; особенности его устройства и работы. Знать, для чего служит универсальный шарнир (ш. Гука): для соединения валов, когда угол между ними меняется на ходу и близок к 180º. Полезно нарисовать рисунок универсального шарнира. Универсальный шарнир является сферическим, так как оси всех четырех шарниров пересекаются в одной точке.

Существенный недостаток его – неравномерность вращения ведомого звена. Знать определение коэффициента неравномерности движения универсального шарнира. Подобрать примеры универсального шарнира.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы особенности устройства и работы пространственного сферического шарнирного четырехзвенника?

2. Назовите простейшие шарнирно-рычажные механизмы и укажите примеры их практического применения.

5.2. Винтовые механизмы. Область их применения. Кинематические схемы.

Методические указания

Знать назначение винтовых механизмов: служат для передачи вращательного движения между скрещивающимися валами, получили широкое распространение приближенные гиперболоидные зубчатые колеса, известные под названием винтовых или геликоидальных зубчатых колес. Хорошо усвоить кинематику винтовых зубчатых колес: уметь вывести формулу перемещения, угловой скорости, определить величину передаточного отношения, положение образующей винта на производящей плоскости.

5.3. Кулачковые механизмы. Их классификация, область применения, достоинства, недостатки. Цикловые и кинематические диаграммы.

Методические указания

Знать, какие механизмы относят к кулачковым – механизмы, ведущим звеном которых является кулачок, образующий с ведомым толкателем высшую кинематическую пару. Они предназначены для преобразования движения кулачка в заданное движение толкателя, позволяют легко осуществлять любой закон ведомого звена. Знать основные параметры кулачка, рассмотреть работу кулачка механизма, угол давления и его влияние на работу кулачка механизма. Существует большое разнообразие кулачковых механизмов. Они отличаются по видам движения ведущего и ведомого звена и по их конструктивному исполнению:

1) в зависимости от вида относительного движения звеньев;

2) по видам движения кулачка;

3) в зависимости от характера движения толкателя;

4) по профилю рабочей поверхности толкателя;

5) в зависимости от расположения оси толкателя и центра вращения кулачка.

Знать область применения кулачковых механизмов, достоинства и недостатки. Рассмотреть анализ и синтез плоских кулачковых механизмов с толкателем, совершающим возвратно-поступательное движение, методом кинематических диаграмм.

Вопросы для самопроверки

1. Какие механизмы называются кулачковыми?

2. В чем особенности кулачковых механизмов, обусловившие их широкое применение в различных машинах? Приведите примеры кулачковых механизмов.

3. Начертите схемы наиболее распространенных кулачковых механизмов.

4. В чем состоят достоинства и недостатки кулачковых механизмов?

5. Покажите угол давления (угол передачи) на различных схемах кулачковых механизмов. В чем состоит явление заклинивания?