Классификация кинематических пар Кулачковые механизмы Динамика машин и механизмов Вибрации и колебания в машинах и механизмах Механические характеристики машин Установившийся режим движения машины Виброзащита машин и механизмов

Теория машин и механизмов Примеры выполнения заданий

Четырехшарнирный механизм.

Углом давления J называется угол между вектором силы действующей на ведомое звено с ведущего и вектором скорости точки приложения этой силы на ведомом звене.

 На рис. 10.7 изображен четырехшарнирный механизм . К входному звену 1 этого механизма приложен движущий момент Мд , к выходному звену 3 -

момент сопротивления Мс3. На этапе проектирования массы и моменты инерции звеньев не Рис. 10.7 определены, поэтому движущая сила действующая на ведомое звено - реакция F32 направлена по линии ВС, скорость точки ее приложения на звене 3 - VC направлена в сторону w 3 перпендикулярно звену 3. Угол J32 между векторами F32 и VC - угол давления во вращательной паре С. С увеличением этого угла тангенциальная составляющая силы Ft32, способствующая повороту звена 3 в направлении w 3, уменьшается , а нормальная Fn32, которая не влияет на движение, а только деформирует (сжимает) звено 3, увеличивается. То есть с увеличением угла давления условия передачи сил в КП ухудшаются. Так как в реальных КП всегда имеется трение, то при определенной величине угла давления в КП возможно самоторможение или заклинивание. Самоторможение или заклинивание - это такое состояние механизма, когда в результате возрастания углов давления в одной из КП , движение механизма становится невозможным при сколь угодно большом значении движущей силы. Часто для характеристики условий передачи сил пользуются коэффициентом возрастания усилий (без учета трения)

 kJ = F32 / Ft32 = 1/ cos J32 .

 Так как в реальных механизмах всегда имеется трение, то заклинивание происходит при углах давления Jз < 90°. При расчете задаются коэффициентом возрастания усилий (например kJ = 2) и определяют допустимый угол давления [J ]. Для предварительных расчетов принимают для механизмов только с вращательными парами [J ] = 45° - 60° , при наличии поступательных КП [J ] = 30° - 45°. Необходимо отме Рис. 10.8 тить, что в так называемых «мертвых» положениях механизма углы давления J = 90°. В статике в таком положении возможно заклинивание механизма, в динамике механизм проходит эти положения используя кинетическую энергию, которую запасли подвижные звенья.

Коэффициентом неравномерности средней скорости kw называется отношение средней скорости выходного звена на обратном ходе w3ср ох к средней скорости прямого хода w3ср пх.

  kw = w3ср ох / w3ср пх

где w3ср ох = Dj3/tох ,

 w3ср пх = Dj3/tпх ,

tох и tпх - соответственно время обратного и время прямого хода.

  При проектировании технологических машин, в которых нагрузка на выходном звене механизма на рабочем или прямом ходе намного больше нагрузки на холостом или обратном ходе, желательно, чтобы скорость выходного звена на прямом ходе была меньше, чем на обратном. С целью сокращения времени холостого хода, тоже необходимо увеличивать скорость при обратном ходе. Поэтому при метрическом синтезе механизма часто надо подбирать размеры звеньев обеспечивающие заданный коэффициент неравномерности средней скорости.

Кривошипно-ползунный механизм.

 В кривошипно-ползунном механизме размеры механизма определяются углом давления в поступательной КП (рис.10.10).

  Для этой схемы справедливы следующие соотношения:

 kV = Vссрох / VСсрпх ,

где

 VСсрпх = HC / tпх ,

 VСсрох = HC / tох ,

  kV = tпх / tох ,

 kV =jпх / jох ,

 jпх = 180° + Q ,

 jох = 180° - Q ,

 kV - 1

 Q = 180° × -------- .

 kV + 1

 Угол давления для внеосного кривошипно-ползунного механизма:

при прямом ходе

 sin J пх = ( l1 - e )/ l2 £  sin [ J пх];

при обратном ходе

  sin J ох = ( l1 + e )/ l2 £ sin [ J ох].

 Для поступательной КП : [ J пх] = 30° ; [ J ох] = 45° , тогда

 l1 / l2 £ ( sin [ J ох] + sin [ J пх] )/ 2 ; l1 / l2 £ ( sin [ 45° ] + sin [ 30° ] )/ 2 ;

 l1 / l2 £ 0.6 .

Метрический синтез типовых рычажных механизмов. Структурные схемы простейших типовых механизмов. Цель и задачи метрического синтеза механизмов. Методы метрического синтеза механизмов. Условия проворачиваемости звеньев механизма. Понятие о коэффициенте неравномерности средней скорости и о угле давления в рычажном механизме.

Решение задач метрического синтеза для типовых четырехзвенных механизмов. Проектирование по коэффициенту неравномерности средней скорости .

Оптимальный синтез рычажных механизмов. Согласно энциклопедическому словарю, задача оптимального проектирования - это экономико-математическая задача, содержащая критерий оптимальности и ограничения и направленная на поиск лучшего в определенных условиях (т.е оптимального) значения показателя. Оптимизация - отыскание такого решения рассматриваемой задачи, которое дает экстремальное (минимальное или максимальное) значение некоторой функции, называемой целевой

Введение в теорию высшей пары, основные понятия и определения. Механизмы с высшими кинематическими парами и их классификация. Передачи сцеплением и зацеплением.  Понятие о полюсе и центроидах. Сопряженные профили в высшей КП. Следствия основной теоремы зацепления. Первое следствие: скорость скольжения профилей в высшей КП. Второе следствие: центр вращения ведущего звена. Угол давления в механизмах с высшими КП. Зубчатые передачи и их классификация. Эвольвентная зубчатая передача. Эвольвента окружности и ее параметрические уравнения. Эвольвентное зацепление и его свойства.

Возможная работа и возможная мощность системы сил. Обобщённые силы, способы вычисления обобщённых сил. Идеальные связи; геометрическая интерпретация условия идеальности. Идеальность внутренних связей в неизменяемой систем Преобразование Лежандра. Функция Гамильтона и уравнения Гамильтона (канонические уравнения). Устойчивость равновесия системы. Критерий Лагранжа устойчивости равновесия консервативных механических систем
Учет трения при определении реакций в кинематических парах