Пособие предназначено для студентов горно-технологических и горно-механических специальностей, выполняющих курсовую или расчетно-графическую работу по дисциплине «Теория механизмов и машин». В нем изложены общие методы проектирования механизмов и машин, даны основы кинематических и силовых расчётов их элементов, изложены основные способы их конструирования.
Пособие составлено в соответствии с учебной программой дисциплин «Теория механизмов и машин» и «Прикладная механика» и предназначено для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов. В нем излагаются как аналитические, так и графические методы анализа движения механизма.
Материал структурно подразделён на следующие разделы.
Структурный анализ механизма. Приведены основные понятия; рассмотрен в качестве примера механизм, который разделён на группы Асcура; для него вычислена степень подвижности и составлена структурная схема. Особо рассмотрены частные случаи, для которых универсальные формулы следует преобразовать с учетом конкретного расположения звеньев и различных типов соединений.
Определение расчетного положения плоского механизма. Изложен метод замкнутого контура, являющийся основой аналитических расчетов. Приведена методика составления уравнений замкнутого контура и их решения. Даны основы масштабирования и указана последовательность построения плана механизма. В качестве примера построен план шестизвенного механизма в стандартном масштабе. Указаны особенности применения аналитических и графических методов для кинематического анализа кулисных механизмов.
Определение скоростей точек плоского механизма. Приведены векторные уравнения, основанные на теореме о сложении скоростей; указана взаимосвязь между уравнениями, составленными по теореме о сложении скоростей и по методу замкнутого векторного контура. Для иллюстрации приведенных методов составлены и решены уравнения замкнутого векторного контура для шестизвенного механизма. Построен план скоростей в масштабе, на основании которого определены линейные и угловые скорости в одном из расчетных положений механизма. Проведено сравнение результатов аналитических и графических построений. В этом же разделе указаны отличия в определении скоростей кулисных и рычажных механизмов.
Определение ускорений точек плоского механизма. Приведены векторные уравнения, основанные на теореме о сложении ускорений; указана взаимосвязь между уравнениями, составленными по теореме о сложении ускорений и по методу замкнутого векторного контура. Для иллюстрации приведенных методов составлены и решены уравнения замкнутого векторного контура для шестизвенного механизма. Построен план ускорений в масштабе, на основании которого определены линейные и угловые ускорения в одном из расчетных положений механизма. Проведено сравнение результатов аналитических и графических построений. В этом же разделе указаны отличия в определении ускорений кулисных и рычажных механизмов.
Графическое дифференцирование. Необходимость многократной проверки получаемых результатов при выполнении курсовых и расчетно-графических работ обусловливает использование большого количества расчетных методов. Одним из способов такой проверки является метод графического дифференцирования, изложенный в данном разделе пособия. С помощью этого метода на основе кинематических диаграмм пути, пройденного одной из точек механизма, показаны зависимости скорости и ускорения этой точки от времени t, приведён расчёт масштабов построенных графиков.
Силовой анализ механизма. В качестве основы силового анализа механизма принят принцип Д´Аламбера, предполагающий составление уравнений равновесия системы сил, приложенной к механизму, содержащей активные силы, реакции связей и инерционные нагрузки. В соответствии с методами механики дана методика составления уравнений равновесия и указаны методы их решения. Приведены графо-аналитические способы, включающие составление уравнений моментов и графические построения для определения реакций в кинематических парах. Даны пояснения и примеры определения соответствующих реакций, приведёна методика расчёта ведущего звена механизма. Подробно рассмотрено построение планов сил для групп Ассура, на которые разбит шестизвенный механизм.
Определение уравновешивающей силы по методу «Жёсткого рычага Н.Е. Жуковского». В данном разделе указан еще один метод проверки полученных результатов. С его помощью проверяется величина рассчитанного значения величины движущего момента, обеспечивающего заданное движение ведущего звена. Указана методика применения метода «Жесткого рычага Н.Е. Жуковского», записаны необходимые аналитические уравнения. Приведены зависимости, позволяющие оценить погрешность полученных результатов.
Графическое интегрирование. Действие, обратное графическому дифференцированию, использовано для определения работы сил, действующих на механизм. Приведены методика графического интегрирования и соотношения между масштабными коэффициентами. Указан способ определения среднего значения движущего момента за один цикл движения механизма.
Энергетический анализ механизма. Энергетический анализ предназначен для оценки энергозатрат на обеспечение движения механизма с заданным коэффициентом неравномерности. Даны основные способы определения коэффицинта неравномерности, указаны способы его регулирования. В качестве оценки неравномерности движения механизма используется диаграмма Виттенбауэра, на которой в графическом виде представлена зависимость между приведенным моментом инерции механизма и приведенным моментом действующих сил. Приведены аналитические формулы, позволяющие определить момент инерции маховика, обеспечивающего заданный коэффициент неравномерности.
Проектирование маховика. Основы конструктивных расчетов в теории механизмов и машин разобраны на примере определения параметров маховика. Приведены конструктивные соображения, а также рекомендуемые соотношения между диаметром и размерами сечения обода маховика.
В пособии приведены 10 заданий на выполнение курсовых и расчетно-графических работ для механизмов, использующихся в горном производстве: вытяжной пресс, механизм гайковырубного автомата, механизм качающегося конвейера, механизм двухступенчатого цилиндрового воздушного компрессора, пресс для брикетирования торфа, универсальный пресс, чеканный пресс, V-образный четырехтактный двигатель, щековая дробилка, глубинный насос.
Приложения к пособию содержат образцы выполнения курсовой работы, необходимые справочные материалы и выдержки из ГОСТов. Кроме того, в приложении приведены рекомендации по использованию разработанного на кафедре технической механики УГГУ программного обеспечения, позволяющего произвести расчет полного цикла движения механизмов при их установившемся движении. Разработанные программы позволяют в диалоговом режиме вводить уравнения замкнутых векторных контуров и проверять графические построения, выполненные в курсовой или расчетно-графической работе.
Библиографическая ссылка
Ахлюстина Н.В., Ляпцев С.А. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВЫХ И РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2010. – № 6. – С. 79-81;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=566 (дата обращения: 19.04.2024).