Лабораторные работы / Лабораторные работы по ТММ (метод. указ

УДК 621.01

ББКК 41

К 20

Рецензент:

профессор кафедры «Научно-инженерные дисциплины» Забайкальского института железнодорожного транспорта, д. т. н., профессор

О. А. Баландин

Капшунов, В. В., Ильиных,В. А.

Анализ и синтез механизмов: методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория механизмов и машин» для студентов очной и заочной форм обучения инженерно-технических специальностей. – Чита: ЗабИЖТ, 2016. – 27с.

Методические указания содержат краткие теоретические сведения, описание установок, приборов и стендов, а также методику проведения анализа и синтеза механизмов с целью закрепления студентами теоретических и практических навыков по дисциплине «Теория механизмов и машин».

© Капшунов В. В., Ильиных В. А. 2016 © Забайкальский институт железнодорожного транспорта (ЗабИЖТ), 2016

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Целью проведения лабораторных работ является получение студентами практических навыков и закрепление теоретических знаний по вопросам основных разделов курса «Теория механизмов и машин», а именно: проведение структурного и кинематического анализа плоских механизмов с высшими и низшими кинематическими парами; определение приведенных и уравновешивающих сил по с использованием рычага Жуковского, уравновешивание вращающегося ротора, а также синтез зубчатых механизмов.

4

Рис. 1.1. Структурные группы: а) двухповодковая группа первого вида; б) двухповодковая группа четвертого вида; в) двухповодковая группа третьего вида; г) трехповодковая группа; д) группа четвертого класса

При структурном анализе механизма составляется формула строения механизма. Для механизма, изображенного на рис. 1.2, формула строения механизма (Ф.М.) имеет вид:

Ф.М.=I(4,1) ->II(2,3)

где I (1,4)– исходный механизм первого класса;

II (2,3)– двухповодковая группа Ассура второго класса второго порядка.

Стрелки указывают порядок присоединения групп.

Рис. 1.2. Механизм: 1 - кривошип; 2 - шатун; 3 - ползун; 4 - стойка

Порядок выполнения работы.

1) Студент должен ознакомиться с механизмом. Вращая ведущее звено механизма, проследить движение всех звеньев. Выбрать положение механизма, при котором лучше всего видно относительное расположение звеньев.

7

2)Определить число подвижных звеньев, число и класс кинематических пар и пронумеровать их. На черновике выполнить эскиз кинематической схемы и проставить на ней размеры цепи.

3)Произвести измерения всех звеньев и нанести размеры на эскиз. Составить таблицу звеньев и кинематических пар (табл. 1.2).

4)Определить число степеней свободы кинематической цепи.

5)Разложить механизм на структурные группы. Вычертить все группы

вотносительном виде на черновике.

6)Составить структурную формулу механизма.

7)Для заданного преподавателем положения ведущего звена на черновике вычертить план (кинематическую схему) механизма в выбранном масштабе.

8)Оформить отчет по лабораторной работе. В отчет входят: кинематическая схема механизма (в масштабе), эскизы структурных групп, расчет числа степеней свободы, структурная формула механизма, заполненная табл. 1.2.

Контрольные вопросы:

1.Что называется механизмом?

2.Что называется кинематической группой Ассура?

3.По каким признакам классифицируют кинематические пары?

4.Какие задачи решаются при структурном анализе?

8

2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ.

Цель работы.

При выполнении лабораторной работы студенты должны усвоить методику выполнения кинематического анализа механизмов. Для выполнения лабораторной работы используются модели механизмов ТММ 14А, ТММ15А, ТММ16А, ТММ 17А.

Теоретические сведения.

Задачами кинематического анализа механизмов являются: определение положений, скоростей и ускорений всех точек механизма, а также определение угловых скоростей и угловых ускорений всех звеньев механизма.

Существует три метода кинематического исследования механизмов: аналитический, самый точный метод; графоаналитический – метод планов и графический – метод кинематических диаграмм, самый неточный.

В основе построения планов скоростей и ускорений лежат законы плоскопараллельного движения. Согласно этим законам:

1)план скоростей (а также план ускорений) получается в результате графического решения векторных уравнений для определения скоростей (ускорений) точек в плоскопараллельном движении;

2)векторы абсолютных скоростей точек (при рассмотрении их движения относительно неподвижного звена) изображаются исходящими из полюса плана, а направление совпадает с касательными к траектории движения. Векторы относительных скоростей точек (при их движении относительно подвижных точек) изображаются отрезками, соединяющими концы соответствующих векторов абсолютных скоростей;

3)длина векторов относительных скоростей пропорциональна длине тех участков звеньев, которые являются радиусами вращения точек в их относительном движении. Это положение, известное под названием теоремы подобия, облегчает определение скоростей многих точек, лежащих на звеньях плоскопараллельного и вращательного движения.

Аналитический метод кинематического анализа основывается на построении замкнутых векторных контуров на звеньях механизма, определении функций положения, аналогов скоростей и ускорений и последующем расчете действительных скоростей и ускорений точек механизма.

Определение скоростей и ускорений необходимо выполнить двумя методами: аналитическим и графоаналитическим. Определить погрешность графоаналитического метода по сравнению с аналитическим.

При кинематическом анализе механизма аналитическим методом необходимо:

1)составить кинематическую схему, указав направление векторовзвеньев, обозначить систему координат и связать ее со схемой;

2)составить уравнение замкнутости контура кинематической цепи;

9

3)проецируяконтур на координатные оси, можно получить уравнение скорости, а взяв вторую производную, – уравнение ускорения.

Порядок выполнения работы.

1)Для заданного преподавателем положения ведущего звена на черновике вычертить план (кинематическую схему) механизма в выбранном масштабе. Выбрать масштаб и построить планы скоростей и ускорений.

2)Определить графоаналитическим методом угловые скорости ведущих звеньев и для заданного положения – линии скорости и ускорения всех центров пар и центров масс звеньев. Определить угловые скорости

иугловые ускорения всех звеньев механизма. Составить таблицу скоростей и ускорений (табл.2.1, 2.2).

3)Получить аналитически формулы для определения углов всех звеньев в зависимости от угла наклона ведущего звена. Взять первую и вторую производные от этих углов по времени и получить формулы для определения угловых скоростей и угловых ускорений всех звеньев.

4)Определить координаты центров кинематических пар и центров масс звеньев. Взять первую и вторую производные по времени и получить формулы для определения линейных скоростей и ускорений. Для заданного положения ведущего звена определить положение других звеньев, их скорости и ускорения. Данные занести в табл.2.1, 2.2.

5)Установить ошибку метода планов при определении скоростей и ускорений по сравнению с аналитическим методом (в процентах) для всех центров кинематических пар и центров масс. Данные расчета зане-

сти в табл.2.1, 2.2.

6)Оформить отчет по лабораторной работе.

Таблица 2.1

Численные значения линейных скоростей и ускорений

Таблица 2.2

Численные значения угловыхскоростей и ускорений

10