Методические указания по выполнению контрольных работ




НазваниеМетодические указания по выполнению контрольных работ
страница3/4
Дата11.10.2012
Размер0.56 Mb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4

2.2. Методические указания к выполнению задачи 3


Основной характеристикой зубчатого механизма является его передаточное отношение, т.е.



где k  угловая скорость входного вала;

n  угловая скорость выходного вала.

Для плоских зубчатых механизмов передаточное отношение считается положительным, если направления угловых скоростей входного и выходного валов одинаковы. В противном случае передаточное отношение считается отрицательным. Для пространственных механизмов вопрос о знаке передаточного отношения не ставится.

Для простейших зубчатых передач, состоящих из пары зубчатых колёс, передаточное отношение определяется обратным отношением чисел зубьев колёс данной передачи.

Например, для зубчатых передач, изображённых на рисунках 2.2, 2.3 и 2.4, передаточные отношения определяются соотношениями:



где z1, z2, z3, z4, z6  числа зубьев колёс передачи;

k5 – число заходов резьбы червяка.




Рисунок 2.2 – Зубчатая

передача с внешним

зацеплением колёс




Рисунок 2.3 – Зубчатая

передача с внутренним

зацеплением колёс




Рисунок 2.4  Червячная передача



Передаточное отношение многоступенчатой зубчатой передачи равно произведению передаточных отношений отдельных ступеней, входящих в состав передачи.

Например, для трёхступенчатой передачи, изображённой на рисунке 2.5, общее передаточное отношение от колеса 1 к червячному колесу 6 определяется соотношением:

u16 = u12 u34 u56 ,

где u16 общее передаточное отношение механизма;

u12 , u34 , u56 – передаточные отношения отдельных ступеней.




Рисунок 2.5 – Трёхступенчатая зубчатая передача


Передаточное отношение планетарной передачи от центрального колеса n к водилу Н при неподвижном центральном колесе k определяется формулой

unH = 1uHnk ,

где uHnk  передаточное отношение обращённого механизма с неподвижным водилом Н от колеса n к колесу k.

Для планетарных передач, изображённых на рисунке 2.6, передаточные отношения определяются следующими соотношениями.

Для однорядной планетарной передачи (рисунок 2.6 а):



Для планетарной передачи с двумя внешними зацеплениями (рисунок 2.6 б):



Для планетарной передачи с внешним и внутренним зацеплениями (рисунок 2.6 в):



Для планетарной передачи с двумя внутренними зацеплениями (рисунок 2.6г):



Здесь z1, z2, z3, z4  числа зубьев колёс передач.





Рисунок 2.6 – Схемы различных планетарных передач


Передаточное отношение зубчатой передачи с паразитным колесом, которая изображена на рисунке 2.7, определяется соотношением:



где u12 – передаточное отношение от колеса 1 к колесу 2;

u23 передаточное отношение от колеса 2 к колесу 3;

z1 , z2 , z3 – числа зубьев колёс 1, 2 и 3, соответственно.




Рисунок 2.7 – Зубчатая передача с паразитным колесом


При изображении зубчатых колёс на чертежах диаметры начальных окружностей колёс принимают равными их делительным диаметрам, которые определяются формулой:

d = m z,

где m – модуль зубчатого колеса;

z – число зубьев колеса.

Общий коэффициент полезного действия многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких последовательно соединённых ступеней, равен произведению коэффициентов полезного действия отдельных ступеней, входящих в состав передачи:

= 1 2 3 ,

где  общий коэффициент полезного действия передачи;

1 , 2 , 3коэффициенты полезного действия первой, второй и третьей ступеней, входящих в состав передачи.

Пример выполнения задачи 3 приведён на рисунке 2.8.





Рисунок 2.8 – Пример выполнения задачи 3


2. 3. Задача 4. Силовой анализ кривошипно-ползунного механизма


Исходные данные:

  • схема кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания представлена на рисунке 2.9. Звенья механизма обозначены на рисунке 2.9 следующим образом: 1 – кривошип ОА, 2 – шатун АВ, 3 – ползун. Крайние положения ползуна обозначены В0 и В6 ;

  • параметры кинематической схемы механизма приведёны в таблице 2.3;

  • угловая координата 1, определяющая положение начального звена ОА в расчётном положении механизма, выбирается из таблицы 2.4 в зависимости от предпоследней цифры шифра. Направление угловой скорости начального звена 1 совпадает с указанным направлением роста угла 1;

  • индикаторная диаграмма давления газов в цилиндре изображёна на рисунке 2.9;

  • максимальное индикаторное давление в цилиндре Pimax = 4,7 МПа.





Рисунок 2.9 – Схема кривошипноползунного механизма

двигателя внутреннего сгорания и индикаторная диаграмма


Таблица 2.3 – Варианты параметров механизма


Параметры

механизма

Варианты задания (последняя цифра шифра)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

h0, м

0,10

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

h, м

h = h0 + 0,001N



0,23

0,24

0,25

0,26

0,27

0,28

0,23

0,24

0,25

0,26

D, м

D = 0,8h
В таблице 2.3 приняты следующие обозначения параметров механизма:

  • h0  базовый ход поршня;

  • h – ход поршня;

  • N  величина, зависящая от года поступления в институт, выбирается из таблицы 0;

  • = lOA / lAB  отношение длины кривошипа lOA к длине шатуна lAB ;

  • D – диаметр поршня.


Таблица 2.4 – Варианты угловой координаты 1 механизма

Угловая

координата

Варианты числовых значений (предпоследняя цифра шифра)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1, град.

120

135

150

210

225

240

150

210

225

240


Необходимо выполнить следующее:

  1. Произвести структурный анализ кривошипно-ползунного механизма двигателя внутреннего сгорания, т.е. определить число подвижных звеньев, число кинематических пар, число степеней свободы механизма. Разбить механизм на начальное звено 1 со стойкой и структурную группу, образованную звеньями 2 и 3.

  2. Определить размеры lOA и lAB звеньев механизма.

  3. Построить три плана положения механизма, два из которых соответствуют нижнему и верхнему крайним положениям поршня 3, и одно расчётное положение для заданного угла 1.

4. Построить индикаторную диаграмму и найти силу давления газов на поршень в расчётном положении механизма.

5. Выполнить силовой расчёт структурной группы, состоящей из шатуна АВ и ползуна. Изобразить отдельно в масштабе схему структурной группы и показать силы, действующие на звенья группы со стороны отброшенных звеньев, Силы тяжести и силы инерции звеньев при этом не учитывать. Построить в масштабе план сил, действующих на группу. Определить реакции во всех кинематических парах.

6. Выполнить силовой расчёт начального звена ОА. Определить реакцию стойки и уравновешивающий момент, приложенный к кривошипу ОА.

7. Построить рычаг Жуковского и определить уравновешивающую силу и уравновешивающий момент, приложенный к кривошипу ОА.

8. Сравнить между собой величины уравновешивающего момента, найденного двумя различными способами.


2.4. Методические указания к выполнению задачи 4


Силовой расчёт плоского рычажного механизма сводится к силовому расчёту отдельных структурных групп, входящих в состав механизма, и завершается силовым расчётом начального звена.

Так как структурная группа обладает статической определимостью, то при её силовом расчёте можно использовать уравнения равновесия статики. Для определения линий действия сил, действующих на группу, в задаче 4 можно воспользоваться теоремой о трёх силах из курса теоретической механики. Существо этой теоремы заключается в том, что линии действия трёх сил, действующих на твёрдое тело, находящееся в равновесии, пересекаются в одной точке. Например, силы

Р1, Р2 и Р3, действующие на звено, изображённое на рисунке 2.10, при равновесии звена пересекаются в точке К.




Рисунок 2.10 – Силы, действующие на тело


Рассмотрим использование теоремы о трёх силах применительно к силовому расчёту структурной группы второго вида, изображённой на рисунке 2.11. На

группу действуют заданная по величине и направлению внешняя сила Р и реакции со стороны отброшенных звеньев R21 и R30, которые необходимо определить. Линия действия реакцииR30 перпендикулярна направляющей s поступательной пары, образованной звеньями 3 и 0 (например, стойкой). Из условия равновесия отдельного звена 3 следует, что реакция R30 проходит через центр шарнира В. Таким образом, линии действия сил Р и R30 пересекаются в точке В. Следовательно, третья сила, т. е. реакция R21 при равновесии группы без учёта сил тяжести и сил инерции звеньев также проходит через точку В.







Рисунок 2.12 – План сил

Составим уравнение равновесия структурной группы в форме векторной суммы сил:

P +R30 +R21 = 0.

Используя это уравнение, построим на рисунке 2.12 план сил, действующих на структурную группу. Для этого изобразим сначала заданную по величине и направлению внешнюю силу P . Начало вектора силыP находится в точке 1, а конец  в точке 2. Затем проведём через точку 2 линию перпендикулярно направляющей s и через точку 1 линию параллельно АВ. Линии и пересекаются в точке 3, которая является концом вектораR30 и началом вектораR21. Построив, таким образом, в определённом масштабе план сил, получим реакцииR21 иR30 .

Силовой расчёт механизма заканчивается силовым расчётом начального звена. На рисунке 2.13 изображена схема сил, действующих на начальное звено ОА. В точке А на звено 1 со стороны отброшенного звена 2 действует реакция R12, которая определена ранее. Причём R12 = -R21. Кроме этого, на звено 1 действуют реакция стойки R10, которая определяется из условия равновесия звена,

т.е.R10 = -R21, и уравновешивающий момент Му, подлежащий определению.





Рисунок 2.13 – Силы, действующие на звено 1


Составим уравнение равновесия звена 1 в форме суммы моментов сил относительно точки О:

МО = R12 lОС – Му = 0.

Откуда

Му = R12 lОС ,

где lОС – плечо силы R12 относительно точки О.

Для определения уравновешивающего момента, действующего на механизм, можно использовать теорему Н.Е. Жуковского о рычаге.

Рычагом называется жёсткая система (ферма), имеющая неподвижную ось вращения.

Рычагом Н.Е. Жуковского для данного механизма называется жёсткая ферма, имеющая вид повёрнутого на 90о (в любую сторону) плана скоростей механизма, закреплённого в полюсе.

Теорема Н.Е. Жуковского о рычаге заключается в следующем. Если силы, действующие на механизм, перенести, не меняя их направления, в соответствующие точки рычага Жуковского, то при равновесии механизма рычаг Жуковского также будет находиться в равновесии.

Если на звенья механизма кроме сил действуют моменты сил, то каждый из них необходимо предварительно заменить парой сил, точки приложения и направления которых можно выбрать произвольно.

Теорему Н.Е. Жуковского о рычаге применяют для нахождения уравновешивающей силы, действующей на механизм.

Рассмотрим пример.

На механизм, изображённый на рисунке 2.14, действует внешняя сила Р. Необходимо найти уравновешивающий момент Му, приложенный к начальному звену ОА механизма.

Искомый уравновешивающий момент Му, приложенный к звену ОА, заменим парой сил РУ и РУ , приложив их в точках А и О соответственно. Направления линий действия сил РУ и РУ примем перпендикулярными ОА, однако направление момента этой пары сил пока неизвестно. Поэтому примем направление момента МУ и заменяющей пары сил произвольными, например, по направлению вращения часовой стрелки.











На рисунке 2.15 построим в произвольном масштабе план скоростей механизма. Скорость точки В можно определить векторной суммой:

VB = VA + VBA,

//S ОА АВ

где VAскорость точки А (направлена перпендикулярно ОА);

VBAскорость точки В при вращении звена 2 вокруг точки А (направлена перпендикулярно АВ).

Данное векторное уравнение решим графическим способом. Из произвольно выбранной точки р проведём вектор ра, направленный перпендикулярно ОА. Длину вектора ра примем произвольной. Через точку a проведём прямую, перпендикулярную АВ, а через точку р – прямую, параллельную оси S. Точку пересечения этих прямых обозначим через b. Вектор рb изображает скорость точки В.

На рисунке 2.16 построим рычаг Жуковского для данного механизма, повернув план скоростей механизма на 90о и закрепив его в полюсе р.

Перенесём все силы, действующие на механизм, в соответствующие точки рычага Жуковского.

Составим уравнение равновесия рычага Жуковского в форме суммы моментов сил относительно полюса р:

МР = - РУ ра + Р pb = 0,

откуда

РУ = Р pb / ра,

где pb и ра – длины отрезков, изображающих плечи сил относительно полюса р, измеряемые в миллиметрах на рычаге Жуковского.

Если величина РУ при расчёте получится отрицательной, то предварительно принятое направление момента МЖУ и пары сил РУ и РУ необходимо изменить на противоположное.

Уравновешивающий момент МЖУ определяется по формуле

МЖУ = РУ lОА .

Для сравнения результатов определения уравновешивающего момента для расчётного положения механизма, полученных двумя методами, используем формулу



где МЖУ  величина уравновешивающего момента, найденного с помощью теоремы Н.Е. Жуковского о рычаге;

МУ  величина уравновешивающего момента, найденного при силовом расчёте с помощью построения планов сил;

  относительная разница вычислений МЖУ и МУ (%).

Допустимая разница  при расчётах не должна превышать 5%.


2.5. Пример выполнения задачи 4


Кинематическая схема механизма двигателя внутреннего сгорания и другие графические построения изображёны на рисунке 2.17.








Рисунок 2.17 – Пример выполнения задачи 4












Для нахождения реакции в шарнире В составим векторное уравнение равновесия звена 2:

R21 + R32 = 0,

где R32 – реакция на звено 2 со стороны звена 3.

Отсюда получим:

R32 = -R21 .

Таким образом, приходим к выводу, что реакция R32 в шарнире В равна по величине и обратна по направлению реакции R21.


5. Силовой расчет начального звена

Изобразим на рисунке 2.17 схему начального звена 1, входящего в кинематическую пару со стойкой. Масштабный коэффициент построений примем l = 0,002 м/мм. На звено 1 действуют силы: R12  реакция со стороны отброшенного звена 2, R10  реакция со стороны стойки,Му  уравновешивающий момент. Реакция R12 проходит через точку А. Реакция R10 проходит через точку О.

ПричёмR12 = -R21.

Направление и величина реакции R10 неизвестны. Направление и величина уравновешивающего момента сил Му также подлежат определению.

Составим векторное уравнение равновесия системы сил, действующих на звено 1:

R12 +R10 = 0, или R10 = -R12 .

Следовательно, реакция R10 , действующая на звено 1 со стороны стойки, равна по величине и противоположно направлена реакцииR21.

Для определения уравновешивающего момента Му, приложенного к звену 1, составим уравнение равновесия в виде суммы моментов сил, действующих на звено 1, относительно точки О:

МО (1) = R12 lOC - Mу = 0,

откуда

Mу = R12 lOC = 6600  0,048 = 316 Нм.

Здесь lOC = ОС l = 24  0,002 = 0,048 м,

где ОС = 24 мм  длина перпендикуляра, опущенного из точки О на линию действия силы R12 (плечо силыR12).






Выполн.

Тройкин

КР. ТММ. 02.04.18


4

Евдокимов

Провер.




3. Оформление контрольных работ


Графическая часть решения задач контрольных работ выполняется на листах бумаги стандартного формата.

Контрольная работа 1:

задача 1 – формат А4 (210  297 мм),

задача 2 – формат А3 (420  297 мм).

Контрольная работа 2:

задача 3 – формат А4 (210  297 мм),

задача 4 – формат А3 (420  297 мм).

Каждый лист графической части контрольной работы снабжается рамкой и основной надписью по форме 1 (210  55 мм). Основная надпись по форме 1 представлена на рисунке 3.1.

Расчётная часть для каждой задачи выполняется на листах бумаги формата А4 и снабжается рамкой и основной надписью по форме 2а (210  15 мм). Форма 2а основной надписи представлена на рисунке 3.2.

Каждая контрольная работа снабжается титульным листом, форма которого представлена на рисунке 3.3.

Все листы каждой контрольной работы сшиваются степлером или скоросшивателем в одну папку.




Рисунок 3.1 – Основная надпись по форме 1




Рисунок 3.2 – Основная надпись по форме 2а


Новосибирский государственный аграрный университет
Инженерный институт

Кафедра теоретической и прикладной механики




1   2   3   4

Похожие:

Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения
...
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения
...
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения
Методические указания по выполнению контрольных работ составлены на основании рабочей программы дисциплины «Менеджмент»
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения
Методические указания по выполнению контрольных работ составлены на основании рабочей программы дисциплины «Менеджмент»
Методические указания по выполнению контрольных работ iconОбщие методические указания по выполнению письменных контрольных работ Общие методические указания по изучению курса дисциплины «Теплотехника»
Составитель: О. Ю. Баранова. Теплотехника: Задания и методические указания по выполнению контрольных работ для слушателей факультета...
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Маркетинг»
Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения специальностей 0601, 0602 составлены в...
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания к выполнению контрольных, курсовых работ
Интеллектуальные информационные системы: тематика и методические указания к выполнению контрольных, курсовых работ для студентов...
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания к выполнению контрольных, курсовых работ
Базы данных и знаний: тематика и методические указания к выполнению контрольных, курсовых работ для студентов специальности «Математические...
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания к выполнению контрольных работ и курсового проекта Факультет информатики и систем управления
Сети ЭВМ и телекоммуникации: Рабочая программа, задания и методические указания к выполнению контрольных работ и курсового проекта....
Методические указания по выполнению контрольных работ iconМетодические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения Дисциплина «История менеджмента»
Методические указания по выполнению контрольных работ составлены на основании рабочей программы дисциплины «История менеджмента»
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница