umk-teoriya-mehanizmov

Найти одинаковые с планом положений углы. Вычислить передаточ-

ную функцию при ϕ = 30o .

Задача 2. В задаче 1 построить планы ускорений механизмов. Задача 3. Пользуясь кинематическими зависимостями в четырехзвен-

ных рычажных механизмах – см. прил. 2, составить выражение передаточ-

ной функции V5 и функций положения звеньев по механизмам с рис. 19

ω1

(девять задач).

Задача 4. Для схем механизмов по рис. 19 построить планы ускорений.

Тема 6. Элементы кинематического синтеза механизмов

Задача 1. Для поперечно-строгального станка (аналоги №№ 1, 2 в прил. 4) найти размеры несущего рычажного механизма. Величину техно- логического перебега резца принять H = 0,1H .

Задача 2. Найти толщину зуба и ширину впадины колеса по его де- лительной окружности, если модуль инструмента m = 5 мм, число зубьев колеса Z = 12 и оно нарезано без подреза зубьев стандартным инструмен- том реечного типа.

Задача 3. Найти диаметр окружностей выступов и впадин цилинд- рического прямозубого эвольвентного колеса с числом зубьев Z = 10, если оно нарезано без подреза зубьев стандартным инструментом реечного типа с модулем m = 5 мм.

Задача 4. В аксиальном кривошипно-ползунном механизме ход пол- зуна составляет Н = 0,12 м. Найти длину кривошипа.

Задача 5. В задаче 4 найти максимальный угол давления

161

Задача 6. Решить задачу 4 в синусном механизме.

Задача 7. В кривошипно-ползунном механизме ход ползуна Н = 0,12 м, а дезаксиал составляет l = 0,03 м. Найти размеры механизма, если угол пе- рекрытия составляет θ = 6о30`, а шатун в 5 раз длиннее кривошипа. Найти интервал угла давления.

Задача 8. В присоединенном дезаксиальном коромыслово-ползун- ном механизме угол давления γ равномерно изменяется в интервале

−20o ≤ γ ≤ 20o , а отношение длин коромысла и шатуна составляет n = 10. Найти дезаксиал lo и угол качания коромысла, если ход ползуна со-

ставляет Н = 0,12 м.

Задача 9. В присоединенном аксиальном коромыслово-ползунном механизме ход ползуна Н = 0,15 м, а угол качания коромысла с направ- ляющей ползуна изменяется в интервале 8º < ψ < 30o. Найти размеры ко- ромысла и шатуна.

Задача 10. В присоединенном тангенсном механизме угол давления достигает γmax = 28o, а ход составляет Н = 0,15 м. Найти размеры механизма.

Тема 7. Динамический синтез машин. Приведение масс

ÐАВХ = 30o, lОА = 0,1м .

Рис. 21. Кривошипно-ползунный механизм

162

зубчатая передача

H2 второй ступени.

Рис. 24. Двухступенчатая планетарная передача

Задача 6. Числа зубьев колес планетарной передачи (рис. 25) z1, z2, z'2, z3, массы m1, m2, m'2, а моменты инерции относительно осей вращения I1, I2, I'2. Момент инерции водила IH. Записать выражение приведенного к

163

валу водила момента инерции, если число сателлитных блоков 2-2' состав- ляет к = 3.

H

Рис. 25

Задача 7. Записать выражение приведенного момента инерции для одного из механизмов на рис. 19. Массы рычагов распределены равномер- но, массы ползунов составляют 3 массы примыкающего к ним шатуна, массы кулисных камней принять равными нулю. Распределение масс по длине звеньев – q [кг/м].

Тема 8. Динамический синтез машин. Диаграмма энергомасс

Задача 1. Диаграмма энергомасс представляет отрезок прямой АВ, параллельный оси Т. Длина отрезка АВ = 1200 мм, масштаб µТ = 2,0 Дж/мм.

Найти коэффициент неравномерности вращения главного вала, если запас кинетической энергии достигает Т = 30 кДж.

Задача 2. Интервал изменения приведенного момента инерции ма-

шины 2,0 ≤ Iпр ≤ 3,0 (кг·м2).

Найти интервал угловой скорости главного вала за цикл установив- шегося движения, если запас кинетической энергии Т0 = 5 кДж, а прира- щение Т = 0. Указать, в каком режиме работает машина.

Задача 3. Углы наклона касательных к диаграмме энергомасс за цикл установившегося движения ψmax = 45°; ψmin = 30°, а ординаты точек

пересечения их с осью Т составляют ОК = 50 мм, Оl = 35мм. Масштабы по осям µТ = 2,0 Дж/мм, µl = 5ּ10-3 кгм2/мм.

Найти момент инерции недостающей массы маховика.

Задача 4. Углы наклона касательных к диаграмме энергомасс за цикл установившегося движения составляют ψmax = 45°; ψmin = 30°, мас- штабы по осям µТ = 2,0 Дж/мм, µl = 5ּ10-3 кгм2/мм.

Найти интервал частот вращения главного вала машины.

164

Задача 5. Углы наклона касательных к диаграмме энергомасс за цикл установившегося движения машины составляют ψmax = 45°; ψmin = 30°.

Найти коэффициент неравномерности хода главного вала.

Задача 6. Диаграмма энергомасс за цикл установившегося движения машины представляет круг радиуса R = 50 мм. Углы наклона касательных к оси Iпр: ψmax = 45°; ψmin = 30°, а приведенный момент инерции достигает

Jпр = 30 кгּм2.

Найти интервал изменения кинетической энергии.

Задача 7. Диаграмма энергомасс за цикл установившегося движения приближена к кругу радиуса R = 0,2 м. Частота вращения главного вала машины n = 600 мин-1.

Найти постоянную составляющую момента инерции машины, при-

ψmax = 45o, ψmin = –30 о. Найти постоянную составляющую приведенного момента инерции машины, если масштаб оси момента инерции mJ = 2 ×10−3 кгм2мм .

Задача 9. Диаграмма энергомасс за цикл установившегося движения приближена к кругу радиуса R = 0,2 м. Частота вращения главного вала машины n = 600 мин-1.

Найти коэффициент изменения средней скорости хода.

Задача 10. Диаграмма энергомасс за цикл установившегося движе- ния приближена к кругу радиуса R = 0,2 м. Частота вращения главного ва- ла машины n = 600 мин-1.

Найти интервал кинетической энергии, если приведенный к главно- му валу момент инерции изменяется в интервале 2,0 ≤ Jпр ≤ 5,0 (кг·м2).

Тема 9. Роботы и манипуляторы

Задачи 1 – 10. Определить число степеней свободы и маневренность пространственного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 26). Назначить обобщенные координаты. Записать матрицу координат схвата (схемы заимствованы из метод. указаний [26]).

165

6

1

B

1 2

A

0

5

10

Рис. 26. Схемы манипуляторов промышленных роботов

166

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ

Предлагаемые задачи решают на основе материалов «Конспекта лек- ций», прилагаемого к настоящему УМК. Подходы к решению задач внутри разделов примерно одинаковы.

Приступая к решению той или иной задачи, необходимо изучить ре- комендуемые материалы «Конспекта лекций», ответить на поставленные контрольные вопросы, после чего внимательно ознакомиться с условием, выписать исходные данные и то, что необходимо определить. В процессе решения обязательно анализировать размерности получаемых чисел, т.к. это – важнейшее условие для избежания ошибок.

К теме 1 «Метрики машинных технологий»

Тема позволяет получить представление о машинных технологиях и их количественной оценке, расходе энергии из резерва общества на их осу- ществление.

Задачи №№ 1 – 10 При самоподготовке изучить материалы «Базового конспекта лек-

ций»: пп. 1.3, 2.2, 6.3 и ответить на следующие контрольные вопросы:

1.Что такое технологический цикл и чем он отличается от кинема- тического?

2.Что такое производительность?

3.Как определяют время технологического цикла?

4.Что такое коэффициент производительности и как он связан с производительностью? Каково его значение и смысл? Как он влияет на производительность?

5.Как определяют удельное энергопотребление машины? В каких единицах измеряют?

6.Что называют кпд машины? Каково возможное его значение? Че- му он равен в режиме холостого хода?

7.Какой вал машины называют главным, и с какой частотой он вра-

щается?

8.Что такое мощность машины, и в каких единицах она измеряется?

167

Пример решения задач. Задача 6.

Дано:

Рис. 1. Диаграмма полезной нагрузки

Fmax = 4кН; Нmax = 0,5м; η = 0,7; Тц = 2с.

Найти Рдв ; Мдв. Решение.

1. Определяем работу сил, приложенных к рабочему органу машины. Она равна площади между осью H и кривой нагрузок на диаграмме F-H. Поскольку площадь треугольника abc в относительных единицах F Fmax и

H Hmax

168

3. Находим угловую скорость как частоту повторений технологиче-

ского цикла:

w = 2π = 2π = p рад

Тц 2 с

и движущий момент

М = Рдв = 0,285 = 0,091кН× м = 91Н× м.

дв w p

К теме 2 «Изучение структуры машин. Составление их структурной блок-схемы»

Тема позволяет ознакомиться с устройством технологических машин машиностроительного производства с основами машинных технологий, получить общее представление о взаимной связи конструкций машин и выполняемых ими машинных технологий.

Задачи №№ 1 – 20.

При самоподготовке изучить материалы «Базового конспекта лек- ций» пп. 1.1, 1.2, 2.1 и ответить на следующие контрольные вопросы:

1.Что такое машина? Каково ее назначение в человеческом обществе?

2.Какие машины вы знаете?

3.Какова структура технологических машин? Каковы их основные элементы?

Алгоритм решения задачи:

1.Ознакомиться с описанием предложенного аналога машины.

2.Выделить на схеме движущий и рабочий органы машины.

3.Найти механизмы, применяемые в качестве уравнительного и не- сущего, выделить главный вал.

4.Составить структурную блок-схему машинного агрегата.

Пример решения задачи.

Рассмотрим строгальный станок – аналог 1 В соответствии с описанием аналога машины машина включает:

1)асинхронный приводной электродвигатель 1;

2)рабочий орган – резец 2;

3)компенсирующий зубчатый механизм 3, состоящий из планетар- ной и простой одноступенчатой зубчатой передачи;

4)несущий шестизвенный рычажный механизм OABCDE;

5)главный вал станка – вал О;

169

6) механизм поперечной подачи с управляющими кулачковым и храповым механизмами (представлены на рисунке к аналогу).

7

Рис. 2. Структурная блок-схема строгального станка

Ктеме 3 «Привод машин»

1.Выбор приводного электродвигателя

Тема является исходной в синтезе машин, посвящена выбору основ- ного их элемента – приводного электродвигателя. Выбор производится по каталогу (прил. 1).

Задачи №№ 1 – 10.

При самоподготовке изучить материалы «Базового конспекта лек-

ций» – пп. 2.1, 2.2.

Контрольные вопросы:

1.Что входит в привод машин и где структурно располагается привод?

2.Какую роль в машине выполняет приводной двигатель?

3.Откуда и по каким параметрам подбирают приводной электродви-

гатель?

Пример решения задач.

Задача № 3 (рис. 6 график 3)

Дано: Pп.с = f (H )

Pп.с.max = 5 кН

η = 0,75

n = 1500мин−1

Подобрать асинхронный короткозамкнутый приводной электродви- гатель серии 4А.

Решение: Приводной электродвигатель подбираем из каталога по ближайшей большей мощности. Предварительно определяем работу сил

170