6. Определите положение центра вращения кулачка при заданном законе перемещений поступательно-движущегося толкателя и заданном максимально допустимом угле давления (минимальном угле передачи). В каком масштабе должна откладываться скорость толкателя в этих построениях и как они связаны с направлением вращения кулачка?
5.4. Механизмы с жесткими звеньями для передачи вращательного движения. Их классификация. Основные кинематические соотношения. Передаточное отношение и передаточное число.
Методические указания
Зубчатый механизм представляет собой трехзвенный механизм с двумя низшими и одной высшей кинематическими парами. Знать достоинства и недостатки зубчатых механизмов, какие звенья в данном механизме подвижны. Твердо знать основные параметры зубчатого зацепления: шаг, модуль, начальная окружность, делительная окружность, основная окружность. Уметь классифицировать зубчатые механизмы:
а) в зависимости от геометрической формы профиля зуба в торцовом сечении (эвольвентное, циклоидное, цевочное, зацепление Новикова);
б) в зависимости от характера передаточного числа (с постоянным передаточным числом и переменным);
в) в зависимости от направления зуба относительно образующей зубчатого колеса (прямозубые, косозубые, шевронные, криволинейные);
г) по расположению осей валов механизмов, между которыми передается движение (цилиндрические зубчатые механизмы при параллельных осях; конические при пересекающихся осях и червячные при перекрещивающихся осях валов);
д) по виду зацепления (внешнее, внутреннее, реечное).
Уяснить кинематические соотношения в зубчатых механизмах: передаточное число и передаточное отношение, уяснить кинематическое исследование рядовой и ступенчатой зубчатых передач, знать на память выражение для передаточного числа.
Вопросы для самопроверки
1. Через какие параметры можно определить передаточное отношение пары плоских зубчатых колес? Как определяется общее передаточное отношение сложной зубчатой передачи с неподвижными осями? Что означает знак передаточного отношения в плоской зубчатой передаче?
2. Что такое шаг, модуль? Определите основные размеры стандартного (нормального) колеса для определения межцентрового расстояния, колеса по заданным модулю и числу зубьев.
3. Выведите формулу для определения межцентрового расстояния пары стандартных колес внешнего зацепления. Изменится ли передаточное отношение, передаваемое эвольвентными профилями, если межцентровое расстояние сделать несколько больше рассчитанного?
5.5. Эпициклические механизмы. Назначение и область применения. Другие механизмы с жесткими звеньями для преобразования движений.
Методические указания
Знать отличительные особенности эпициклических механизмов: механизмы, составленные из конических или цилиндрических зубчатых колес, одно из которых или группа совершает сложное вращательное движение, состоящее из вращения вокруг собственной геометрической оси и вместе с осью вокруг оси зацепляющихся с ними зубчатых колес.
Знать, в каком случае эпициклическая передача дифференциальная, а в каком планетарная. Уяснить особенности эпициклических механизмов и область применения.
Уметь провести кинематическое исследование эпициклических механизмов: определить угловые скорости и передаточные отношения всех вращающихся звеньев, вывести формулу Виллиса для определения передаточного числа дифференциального механизма.
Уметь определять передаточное число планетарной передачи. Уметь провести кинематический анализ дифференциалов автомобильного типа.
Вопросы для самопроверки
1. Какие механизмы называются эпициклическими?
2. В чем состоит метод обращения движения? Выведите формулу передаточного отношения планетарной передачи.
5.6. Механизмы с гибкими, пневматическими, гидравлическими и электрическими звеньями. Классификация механизмов с гибкими звеньями. Область применения передач с гибкими звеньями. Принципы устройства пневматических, гидравлических и электрических передач.
Методические указания
Механизмы, в которых передача движения между соприкасающимися телами осуществляется за счет трения, называют фрикционными.
Дать классификацию фрикционных механизмов: механизмы круглых цилиндрических колес, фрикционный планетарный механизм, механизм конических фрикционных колес, лобовая фрикционная передача, механизм двойной лобовой передачи, бесступенчатая передача между пересекающимися осями передачи. Кратко охарактеризовать их и указать область применения.
В современных машинах имеют широкое применение механизмы колес, воспроизводящих постоянное передаточное отношение. Рассмотреть передаточное отношение фрикционных механизмов и передач с гибкими звеньями; для этого рассмотреть схемы передач. Гибкие звенья применяются в некоторых случаях, в качестве промежуточных звеньев (тросы, канаты, ремни, ленты, цепи и т. д.).
Дать классификацию механизмов с гибкими звеньями: открытая ременная передача; перекрестная; полуперекрестная; механизм с гибким звеном и направляющими роликами; с гибким звеном и натяжным роликом; кулисный механизм с гибким звеном.
Обратить внимание на механизмы с пневматическими, гидравлическими и электрическими звеньями. Знать принцип их устройства. Пневматическими обычно называются поршневые или роторные механизмы, в которых движение осуществляется за счет энергии сжатого воздуха или какого-либо другого газа.
Под гидравлическими механизмами обычно подразумевают совокупность поступательного или вращательного движения механизмов, источника, нагнетающего рабочую жидкость, управляющей и регулирующей аппаратуры. Электрические устройства вводятся в качестве одного из элементов механизма во многие современные приборы, требующие быстрого включения или выключения прерывистого движения ведомых звеньев и т. п.
Вопросы для самопроверки
1. Какие механизмы называются фрикционными? Дать их классификацию.
2. Рассмотреть передаточное отношение фрикционных механизмов и передач с гибкими звеньями. Где применяются эти механизмы?
3. Какой принцип устройства пневматических, гидравлических и электрических механизмов?
6. Динамика механизмов и машин
6.1. Задачи динамического исследования машин. Силы, действующие на звенья механизмов и машин. Основное уравнение движения машины и его анализ.
Методические указания
Усвоить основную задачу динамики механизмов и машин. Динамика изучает законы движения механизмов и машин под действием их заданных сил, а также определяет все силы, действующие на их звенья. Силы, действующие на звенья механизмов и машин, определяются для решения таких вопросов, как обеспечение устойчивого смазочного слоя в кинематических парах, определение жесткости звеньев, величины напряжения в них, определение расхода энергии при работе машин и износа ее частей, способа крепления машин к фундаменту и др. Эти силы делятся на группы: движущие силы, силы полезного сопротивления, силы вредного сопротивления, давления в КП, силы инерции – при поступательном движении звеньев, вращательном движении вокруг центра тяжести и вокруг оси через центр тяжести, сложном плоскопараллельном движении. Знать краткую характеристику каждой из этих групп и привести примеры сил, относящихся к какой-либо из них.
Подробнее рассмотреть силы инерции, основное уравнение машин и его анализ. Основное уравнение движения машины устанавливает связь между силами, действующими на звенья механизмов и машин, и параметрами движения этих звеньев. Знать уравнение движения машин: изменение кинетической энергии системы за некоторый промежуток времени равно сумме работ приложенных сил на соответствующем перемещении этой системы. В работе каждой машины различают три периода: пуска, установившегося движения, остановки. Рассмотреть основное уравнение движения машин применительно к каждому из этих периодов.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите категории сил, действующих на звенья механизма.
2. Запишите уравнение движения машины и произведите его анализ применительно к каждому из периодов работы машины.
6.2. Потери при трении и другие механические потери. Механический коэффициент полезного действия машины. Пути повышения механического КПД машины и уменьшения износа от трения. Жидкостное трение и смазывающие жидкости. Условия, необходимые для несущей способности масляного слоя.
Методические указания
При изучении КПД машин и механизмов обратить внимание на следующее: под КПД машины понимается параметр, при помощи которого оценивается полезный эффект использования энергии в машине, т. е. КПД характеризует степень совершенства машины. В зависимости от вида используемой энергии различают КПД механический, электрический, термический. Подробнее рассмотреть механический КПД, знать, как определяется величина КПД, почему КПД машины всегда меньше единицы, в каких случаях КПД равен нулю и меньше нуля. Знать, что общий КПД машины при последовательном соединении механизмов равен произведению КПД отдельных механизмов. Показать это на примере. Уметь показать КПД при смешанном соединении механизмов. Знать пути повышения механического КПД и уменьшения износа от трения.
Сила, препятствующая движению одного тела по поверхности другого, называется силой трения. При изучении трения следует учитывать, что трение делится на два рода: трение скольжения и трение качения. В механизмах в низших кинематических парах происходит только трение скольжения, в высших – или чистое качение, или качение со скольжением. Обратить внимание на то, что трение скольжения по наличию смазки делится на четыре вида: сухое, полусухое, полужидкое и жидкостное. Подробнее рассмотреть сухое и жидкое трение. Сухим называется трение вообще без смазки. Жидкостным называется такое трение, при котором трущиеся поверхности полностью разделены слоем смазки, трение происходит только внутри масляного слоя. Усвоить понятие о коэффициентах абсолютной и относительной вязкости смазочных масел, условиях, необходимых для развития несущей способности масляного слоя, разобранных Петровым.