- •Кинематика Контрольные задания для выполнения расчетных и курсовых работ
- •Общие требования к оформлению расчетной работы
- •З а д а н и е к1 кинематика точки
- •Краткие сведения из теории Определение положения точки
- •Определение скорости точки
- •Определение ускорения точки
- •Определение радиуса кривизны траектории точки
- •Порядок выполнения задания
- •Исходные данные
- •З а д а н и е к2 вращательное движение твердого тела вокруг (около) неподвижного полюса
- •Краткие сведения из теории
- •Кинематические характеристики вращательного движения твердого тела вокруг (около) неподвижного полюса
- •Скорость и ускорение произвольной точки твердого тела, вращающегося вокруг неподвижного полюса
- •Порядок выполнения задания
- •Варианты заданий (условия задач)
- •Исходные данные
- •Рисунки к вариантам 120
- •З а д а н и е к3 Плоскопараллельное движение твердого тела
- •Краткие сведения из теории
- •Порядок выполнения задания
- •Исходные данные
- •Вариант 25
- •З а д а н и е к4 движение точки относительно двух систем отсчета, перемещающихся одна относительно другой
- •Краткие сведения из теории
- •Порядок выполнения задания
- •Варианты заданий (условия задач)
- •Исходные данные
- •Библиографический список
- •П р и л о ж е н и е Образец титульного листа расчетной работы
- •Расчетная работа
- •Кинематика: контрольные задания для выполнения расчетных и курсовых работ
- •190005, С.-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д.1
З а д а н и е к3 Плоскопараллельное движение твердого тела
Цель в положении механизма, указанном на чертеже, соответ-ствующем номеру варианта и заданном углом , определить аналитически и построить на чертеже:
1) положение мгновенных центров скоростей всех звеньев, совершающих плоскопараллельное движение;
2) скорости всех точек механизма;
3) угловые скорости всех звеньев;
4) ускорение точки A;
5) ускорения других точек механизма (по указанию преподавателя) методом полюса;
6) угловые ускорения соответствующих звеньев;
7) касательное и нормальное ускорения точки B;
8) установить характер движения точки B (ускоренное, замедленное, мгновенная остановка).
Краткие сведения из теории
Движение твердого тела называется плоским, если все точки тела перемещаются в плоскостях, параллельных некоторой неподвижной плоскости. Скорости точек тел, совершающих рас-сматриваемое движение, будем определять методом мгновенного центра скоростей. Мгновенным центром скоростей называется точка плоской фигуры, скорость которой в данный момент времени равна нулю.
Порядок выполнения задания
Механизм, состоящий
из нескольких звеньев, совершает
движение в плоскости чертежа. Ведущее
звено механизма – кривошип OA
– вращается вокруг неподвижной оси с
постоянной угловой скоростью
и приводит в движение ведомые звеньяAB,
O1B,
EF
и т.д.
На чертеже изобразить в соответствующем масштабе механизм в заданном положении ведущего звена (масштаб указать).
Выяснить вид движения каждого звена (поступательное, вращательное, плоскопараллельное).
В механизмах, рассматриваемых в различных вариантах зада-ния, встречаются ползуны, перемещающиеся вдоль своих направ-ляющих, т.е. совершающие поступательное движение. Кроме того, присутствуют кривошипы (на чертежах это стержни, имеющие неподвижную точку). Они совершают вращение вокруг неподвиж-ной оси, проходящей через неподвижную точку, перпендикулярно плоскости чертежа. И, наконец, остальные стержни (не имеющие неподвижной точки) перемещаются в плоскости чертежа, т.е. совершают плоскопараллельное движение.
Выбрать систему отсчета, с которой связать оси координат Oxyz так, чтобы ось
была направлена перпендикулярно
плоскости чертежа на читателя.Определить скорость

точкиA
ведущего звена и изобразить этот вектор
на чертеже в масштабе (масштаб указать).
Вектор
направлен перпендикулярно отрезкуOA
в сторону вращения кривошипа.Перейти к следующему звену AB или ABF, совершающему плоскопараллельное движение, и найти для него положение мгновенного центра скоростей. Нам известны скорость точки A и линия действия скорости точки B (или точки F). Проведем перпендикуляры к скоростям. В точке пересечения перпендикуляров будет находиться мгновенный центр скоростей CAB звена AB (или ABF). Разделив
на расстояниеACAB,
найдем угловую скорость
(или
)
звенаAB
(или ABF).
Направление вращения звена AB
(или ABF)
вокруг оси
найдем, зная направление скорости
.
Зная
(или
)
и положение точкиCAB,
определим скорости всех точек
рассматриваемого звена. Для этого,
соединив точки B,
M,
… с точкой CAB,
измерим расстояния BCAB,
MCAB,
…. Умножив
(или
)
на соответствующие расстояния, получим
скорости
,…
Отложить скорости точек следует
перпендикулярно отрезкам, соединяющим
точки с мгновенным центром скоростейCAB,
в направлении, определяемом поворотом
рассматриваемого звена вокруг оси,
проходящей через мгновенный центр
скоростей.Перейти к следующему звену. Если следующее звено, например O1B, совершает вращательное движение вокруг оси
,
нужно определить его угловую скорость,
разделив
на расстояниеO1B
от точки B
до оси вращения. Направление вращения,
т.е. направление
,
определится исходя из направления
.Аналогично найти мгновенный центр скоростей второго звена, совершающего плоскопараллельное движение, и скорости отдельных его точек. При этом учесть, что скорости точек, принадлежащих звеньям, вращающимся вокруг неподвижных осей, направлены перпендикулярно радиусам вращения, а скорости ползунов направлены по прямым, по которым перемещаются ползуны.
Все найденные скорости точек и угловые скорости звеньев изобразить на чертеже. Затем перейти к определению ускорений указанных на чертеже точек и угловых ускорений звеньев.
Ускорение
точки A
ведущего звена OA,
вращающегося вокруг неподвижной оси,
определить по формуле
,
где
–
вращательное ускорение точкиA.
Так как кривошип OA
вращается с постоянной угловой скоростью
,
то угловое ускорение
,
и
,
где
– осестремительное ускорение точкиA.
Звено
OA
приводит в движение ведомое звено
(например, AB),
совершающее плоскопараллельное
движение. Найти ускоре-
ние точки B
(или другой точки), которая либо является
ползу-
ном, либо принадлежит звену
O1B,
вращающемуся вокруг неподвижной оси
.
Ускорение искать по методу полюса,
приняв за полюс точкуA:
. (3.1)
Ускорение полюса
строить в точкеB.
Определить
– осестремительное ускорение точкиB
по отношению полюса A.
Отложить
в масштабе (масштаб указать), направляя
его по звену от точкиB
к полюсу.
Вращательное
ускорение точки B
по отношению к полюсу A:
определить нельзя, так как
неизвестно
и найти его дифференцированием
по времени нельзя
(
известна только для данного положения
механизма).
Для
известна только его линия действия,
перпендикулярнаяAB.
По ней направить ось
,
считая, что вектор
сонаправлен с
.
Далее действовать в зависимости от
того, чем является точкаB.
Если точка B
– ползун, то направить ось
вдоль направляющей ползуна, ось
перпендикулярно
.
Проецируя (3.1) на
оси
и
,
найти
и
(углы снимаем с чертежа). Если они
положительны, то направить векторы
и
в сторону осей
и
соответственно, если отрицательны, то
в противоположную осям сторону.
Величина углового
ускорения
,
а его направление определить из
векторного равенства:
.
Если точка B принадлежит кривошипу, то записать ускорение точки B как точки O1B при вращательном движении:
. (3.2)
Осестремительное
ускорение точки B
по отношению к оси
найти по формуле
и направить к оси вращения. Туда же
направить ось
.
Для вращательного
ускорения
,
зная линию действия (по линии действия
),
по ней направить ось
.
Приравнять равенства (3.1) и (3.2):
. (3.3)
Спроецировать
(3.3) на оси
и
и найти
и
.
По ним найти
и
.
Направления угловых ускорений определить
из векторных равенств
и
.
По равенству (3.2) опреде-лить ускорение
.
Затем найти ускорение точекM,
F,
…, принадлежащих звену AB.
Так как,
нам уже известно, то ускорение найти
по методу полюса, геометрически складывая
три составляющие.
Затем перейти к ускорению точки, принадлежащей следую-щему звену, действуя при этом согласно изложенной выше схеме.
При
определении касательного и нормального
ускорения точки B
следует учесть следующее. Если точка
B
– ползун, т.е. перемещается по прямой,
то полное ускорение точки B
равно касательному ускорению, а
нормальное ускорение тождественно
равно нулю. Если точка B
принадлежит кривошипу, то осестремительное
ускорение по отношению к оси
является нормальным ускорением точкиB,
а вращательное ускорение – касательным.
Если точка B
принадлежит звену, совершающему
плоскопараллельное движение, то нужно
разложить ее ускорение на две взаимно
перпендикулярные составляющие, направив
одну из них по скорости, – это касательное
ускорение точки B,
вторая составляющая
нормальное ускорение.
Если касательное ускорение точки B совпадает по направлению со скоростью, то движение точки B ускоренное, если противоположно скорости, то замедленное. Если скорость точки B в данном положении механизма равна нулю, то точка B совершает мгновенную остановку. Чертеж и все расчеты данной работы можно выполнить, используя графический редактор «Компас».
