Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MB_Shtanko_Teormex_2013_old

.pdf
Скачиваний:
214
Добавлен:
07.02.2016
Размер:
12 Мб
Скачать
☆

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

Напрям вектора Va показано на рис. 2.19, б.

Абсолютне прискорення точки М

 

 

 

 

 

 

 

aa aen ae arn ar

ac .

 

 

 

 

 

(2.22)

 

Модулі нормального і тангенціального прискорень точки М в

переносному русі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an 2 h 22

2.82 11.28 м/с2; a

 

e

h 2 2.82 5.64 м/с2.

e

e

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектор aen

спрямований по нормалі до переносної траєкторії, ae

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– по дотичній протилежно вектору Ve

(рис. 2.20).

 

 

 

 

 

 

 

 

z

A

 

 

e

 

 

 

 

A

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

ar

 

 

 

 

 

 

ar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

C arn M

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a c

 

 

 

 

n

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

C ar

 

 

a c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D O

ae

 

 

 

 

ae

 

 

 

 

n

 

 

 

 

a

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ae

 

 

 

 

e

 

 

e

 

 

 

 

 

 

D

 

 

Vr

 

 

y

 

 

 

 

 

 

O

45°

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

1 – відносна траекторія точки M; 2 – переносна траекторія точки M

Рисунок 2.20

Модулі нормального і тангенціального прискорень точки М в відносному русі

 

 

arn

Vr 2

 

 

2.82 2

3.98 м/с2;

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

a

V

S

 

d 2

 

 

t

 

3

 

t

 

 

cos

 

 

sin

м/с2.

 

 

r

r

r

 

dt 3

 

6

 

18

6

 

 

 

 

 

 

111

2 КІНЕМАТИКА

При t1=1 с

ar

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

18

sin

0.86 м/с2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

Коріолісове прискорення точки М визначається за формулою

 

 

 

 

 

 

 

 

ac 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e Vr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

або за модулем

a

c

2 V

 

 

sin

 

,V

 

2 2 2.82 sin

,V

.

 

 

 

 

 

e r

 

 

e

 

 

r

e

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При t1=1 с

ac 2 2 2.82 sin90 11.28 м/с2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дорівнює 90° (рис. 2.20, а).

 

 

 

Кут між векторами

 

і V

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

r

 

 

 

ac

 

 

 

 

Вектор Коріолісового прискорення

перпендикулярний площи-

 

 

 

e

 

 

 

 

 

ні, в якій лежать вектори

і Vr

 

і спрямований в той бік, звідки су-

 

e

 

 

 

 

міщення вектора

з вектором Vr

за найменшим кутом проходить

проти ходу годинникової стрілки (рис. 2.20, а).

На рис. 2.20, а, б зображено напрямки складових векторів абсолютного прискорення.

До визначення модуля абсолютного прискорення точки М спроектуємо рівність (2.21) на осі координат x, y, z

 

ax aen sin45 ae sin45 ar ;

 

ay aen cos 45 ae cos 45 arn ac ;

a z 0 .

При t1=1 с

az 0 ;

 

ax 11.28 0.707 5.64 0.707 0.86 11.96 0.86 11.1 м/с2; ay 11.28 0.707 5.64 0.707 3.98 11.28

3.08 3.98 11.28 3.32 м/с2 .

Модуль абсолютного прискорення точки М

aa ax2 a2y az2 11.12 3.322 134.23 11.59 м/с2.

Відповідь:

V 4 15. м/с2;

a

a

11.59 м/с2.

 

a

 

 

112

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

2.16Завдання K.6. Визначення кутових швидкостей ланок планетарного редуктора

Визначити кутові швидкості веденого вала і сателітів редуктора. Схеми редукторів показано на рисунку 2.21, а необхідні для розрахунків величини наведено в таблиці 2.11.

Примітка. Додатний і від’ємний знаки кутових швидкостей означають відповідно напрямок обертання проти і за годинниковою

стрілкою, якщо дивитись з боку ведучого вала (для редуктора з циліндричними колесами).

У механізмах, наведених на рис. 2.21, зубчасті колеса, осі яких співпадають з основною геометричною віссю механізму, називаються центральними. Kолеса, які знаходяться у складному русі (обертання навколо власної осі і обертання з власною віссю навколо центральної

осі) називаються сателітами. Важіль Н, на якому закріплюється рухома вісь сателіта, називається водилом. Центральне колесо і водило є основними ланками.

Таблиця 2.11

Варіант

 

Радіус, м

 

 

Частота обертання, об/хв.

 

r1

r2

r3

r4

n1

 

n2

n3

n4

 

n5

1

0.30

 

0.30

0.15

0.45

3500

500

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0.20

0.30

0.20

1.20

100

–300

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0.35

0.10

0.15

0.40

1200

1800

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4.10

0.15

0.30

0.20

600

900

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0.20

0.15

0.10

0.25

2000

500

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0.10

0.10

0.12

0.54

2000

–

–

–100

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

0.42

0.14

0.14

–

810

–

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

0.40

0.10

0.20

0.30

1500

375

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

0.20

0.15

0.25

0.60

3000

–

–

–

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0.15

0.07

0.05

0.17

700

–

–

200

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

113

2 КІНЕМАТИКА

Продовження таблиці 2.11

Варіант

 

r1

110.20

120.20

130.80

140.10

150.15

160.20

170.15

180.90

190.50

200.60

210.90

220.30

230.10

240.27

250.40

260.25

270.15

280.40

290.50

300.22

Радіус, м

 

Частота обертання, об/хв.

r2

 

 

 

 

 

 

 

r3

r4

n1

n2

n3

n4

n5

0.15

0.50

–

1410

–

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.30

0.15

0.35

1200

–

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.35

0.30

1200

–

–

500

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.10

0.60

1500

870

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.30

0.15

0.60

2400

–

–

–400

400

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25

0.70

–

3000

–

1800

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.20

0.25

0.20

2000

–

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.33

0.24

–

1800

1500

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.10

0.25

500

–300

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.30

–

1800

1200

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.30

0.20

0.40

570

–

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.80

0.70

0.20

975

 

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.40

–

330

1470

210

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.33

0.33

1.59

870

–

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.10

0.20

0.10

600

–

–

–

–200

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25

0.15

0.35

600

–

–

300

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.12

0.39

–

900

1200

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.20

0.30

0.90

270

630

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

0.10

0.15

0.55

800

–200

–

–

–

0.49

 

 

 

 

 

 

 

0.24

0.47

600

900

–

–

–

114

1

2

1

I

6

4

I

 

2

 

3

 

3

3

4

2

3

 

 

 

4

2

 

1

 

II

I

II

I

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

7

 

8

 

 

1

2

 

2

3

 

5

 

 

2

 

 

 

 

II

I

II

I

 

 

 

 

 

1

 

3

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

4

II

3

II

4

4

 

 

 

5

 

 

 

 

2

1

2

3

 

 

 

 

 

1

I

 

 

II

 

 

I

 

 

 

 

 

 

4

 

 

9

10

2

3

2

1

4

1

 

I

II

I

 

 

 

5

 

115

Рисунок 2.21

3

4

II

3

4

II

МЕХАНІКА ТЕОРЕТИЧНА

116

11

 

 

12

 

13

 

2

3

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

I

 

II

1

 

I

 

1

 

I

 

II

 

 

 

 

4

1

 

2

 

 

 

16

 

 

17

 

18

 

 

2

 

 

2

3

 

 

3

 

2

 

 

 

 

I

 

II

4

1

II

 

 

 

I

II

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

14

3

15

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

3

 

4

4

 

 

 

I

II

5

 

 

II

2

 

 

 

 

 

I

II

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

4

 

 

 

 

19

3

20

 

2

 

2

1

 

1

4

 

 

 

 

 

 

I

 

A

I

 

II

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

 

 

 

 

КІНЕМАТИКА 2

Продовження рисунка 2.21

117

21

 

22

 

23

3

 

24

4

25

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

3

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

I

II

 

 

 

II

 

I

1

II

 

 

I

 

I

 

 

4

I

 

II

1

 

 

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

1

4

 

 

1

 

5

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

2

3

27

2

3

28

3

29

 

30

3

 

 

 

 

 

 

2

 

3

2

 

1

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

II

I

 

II

I

II

I

II

I

II

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

1

 

1

4

1

4

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження рисунка 2.21

 

 

 

МЕХАНІКА ТЕОРЕТИЧНА

2 КІНЕМАТИКА

2.17Приклад виконання завдання K.6

Задано. Редуктор швидкостей, зображений на рис. 2.22, а, вико-

ристовується для передачі обертання від ведучого вала до веденого

вала , вісь якого збігається з геометричною віссю вала .

 

Редуктор має два ведучих елементи: вал , що обертається з час-

тотою обертання nІ=1200 об/хв, і центральне колесо 1, яке оберта-

ється з частотою обертання n1=1800 об/хв.

 

 

 

 

Ведучі елементи приводять до руху спарені між собою шестерні 2–

3 (сателіти), які вільно насаджено на кінцях водила Н, заклиненого на

ведучому валу . Сателіти 2–3 знаходяться в зачепленні з зубчастими

колесами 1 і 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

Радіуси коліс R1=0.8 м, R2=0.2 м, R3=0.4 м, R4=0.6 м.

 

Визначити кутовi швидкoстi веденого вала і шестерень 2–3.

 

 

 

 

 

2-3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

3

 

 

VA

 

 

 

 

VE

A

 

 

1

 

4

 

 

 

3

4

 

 

 

 

D

 

I

 

 

II

1

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

I

H

 

II

 

 

O

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

 

3

 

2

 

 

а)

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

Рисунок 2.22

 

 

 

 

 

Розв’язання.

За вихідними даними викреслюємо задану схему механізму

(рис. 2.22, а).

118

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

Визначення кутових швидкостей ІІ і 2–3 за допомогою теорії плоского руху твердого тіла.

Швидкість точки А

V

A

 

I

OA

I

 

R R

 

2 nI R R 40 м/с.

 

 

 

 

1 2

60

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Швидкість точки Е (точки контакту шестерень 1 і 2)

 

 

 

 

V ω R

2πn1

R 48π м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

1

1

 

60

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точка Р – миттєвий центр швидкостей сателітів (спарених шесте-

рень 2–3, див. рис. 2.22, б).

Кутова швидкість сателітів 2–3

 

 

 

 

 

VA

 

VE

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

AP

 

AP AE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VA AE

40 0.2

 

звідси

 

AP V

V

 

 

 

1 м

 

48 40

 

 

 

E

 

 

A

 

 

 

 

і

 

 

VA

40 40 125.6 рад/с.

 

2 3

AP

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Швидкість точки D (точки контакту шестерень 3 та 4)

VD 2 3 AP AD 2 3 AP R3 40 1 0.4 56 м/с.

Кутова швидкість шестерні 4 і веденого вала

II 4 VD 56 293 рад/с.

R4 0.6

Визначення кутових швидкостей ІІ і 2–3 з допомогою способу оберненого руху (метод Вілліса).

Задамо всьому механізму обертальний рух навколо осі О, який дорівнює кутовій швидкості водила Н, але напрямлений в протилежний бік ( H I ). Тоді диференціальний механізм перетворю-

119

2 КІНЕМАТИКА

ється в механізм з нерухомими осями

 

н

 

н

 

н

0 , а кутові

 

 

 

 

 

r

швидкoсті рухомих ланок відносно водила дорівнюють

 

 

1 r 1 н ;

2 r

2 н ;

3r 3 н ;

4r 4 н ,

 

(2.23)

де 1, 2, 3, 4 – абсолютні кутові швидкості.

Відносне обертання шестерні 2, зовнішньо зачепленої з колесом 1, спрямоване протилежно відносному обертанню колеса 1. Шестерня 3, спарена із шестернею 2, здійснює такий самий обертальний рух, як шестерня 2. Колесо 4, яке має із шестернею 3 зовнішнє зачеплення, обертається в протилежний бік шестерні 3.

Модулі кутових швидкостей цих обертань пов’язані між собою співвідношенням

1r

 

R2

k

3r

 

R4

k

 

 

 

 

1 ;

 

 

 

1 ,

(2.24)

 

R

 

R

2r

 

1

 

4r

 

3

 

 

де k – число зовнішніх зачеплень в механізмі.

З

 

врахуванням

(2.23)

і

того,

що

2

 

3 2 3 ,

із

(2.24)

отримаємо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 I

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

3 I

 

 

 

R4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

I

 

R

 

 

 

 

I

 

 

R

 

 

 

 

 

або

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

I

 

R1

 

 

 

 

1200 1800 1200

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40 125.6 рад/c;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 I

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

4

I

 

3

 

 

 

 

1200

40

 

 

 

1200

 

 

 

 

 

R4

30

30

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

93.33 293 рад/c.

120

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]