 |
Кинематический и кинетостатический анализ механизма
|
|
|
|
КАФЕДРА «МЕХАНИКА»
В.Ф. Белуха, А.В. Саразов, К.В. Худяков
Методические указания
к выполнению курсового проекта
по теории механизмов и машин
Волжский 2012
УДК 531.8
Рецензент:
канд. техн. наук, доцент кафедры ВТО Волжского политехнического института (филиала) ВолгГТУ А.В. Авилов
Издается по решению редакционно-издательского совета
Волгоградского государственного технического университета
В.Ф. Белуха, А.В. Саразов, К.В. Худяков: Методические указания к выполнению курсового проекта по теории механизмов и машин [ Электронный ресурс ]: методические указания / Е В.Ф. Белуха, А.В. Саразов, К.В. Худяков //Сборник «Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Указания к выполнению курсового проекта (работы) по курсу «Теория механизмов и машин».Электрон. текстовые дан.(1файл:412Kb)-Волгоград: ВПИ (филиал) ВолгГТУ,2012.-систем.требования:Windows 95 и выше; ПК с процессором 486+; CD-ROM.
Содержит указания к выполнению курсового проекта (курсовой работы) по теории механизмов и машин. Задания также могут быть использованы студентами для самоподготовки.
Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям бакалавриата: 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»,
151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 241000.62 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии». CD-ROM
ÓВолгоградский
государственный технический
университет, 2012 Ó Волжский
политехнический институт, 2012
Содержание
Введение………………………………………………………………….…..4
|
|
|
1. Кинематический и кинетостатический анализ механизма………….5
2.Синтез привода…………………………………………………………….6
3.Синтез кулачкового механизма…………………………………………...7
4.Оформление курсового проекта (работы)………………………………...8
Список использованной литературы..……………………………………...13
Приложения…………………………………………………………………..14
Введение
Задание на курсовое проектирование выдается студентам на первом практическом занятии по ТММ и включает в себя номер задания и номер варианта из литературного источника /1/, ряд числовых значений различных параметров механизмов и буквенное обозначение диаграммы аналога ускорения выходного звена кулачкового механизма.
Объем и содержание курсового проекта (работы) устанавливается рабочей программой по направлению бакалавриата.
Курсовой проект (работа) состоит из пояснительной записки и графической части (3(4) листа формата А1).
Основные задачи, решаемые при проектировании: кинематическое исследование механизма, кинетостатический расчет механизма, синтез одноступенчатой эвольвентной зубчатой передачи, синтез планетарной передачи, синтез кулачкового механизма.
Выполняемый курсовой проект (работа) проверяется преподавателем кафедры, после чего проводится его защита. На защите студент должен показать знания теории и общих методов анализа и синтеза механизмов. Курсовой проект (работа) оценивается по 100 бальной системе.
Кинематический и кинетостатический анализ механизма
1.1 Кинематическое исследование механизма
Кинематическое исследование проводится графически – построением совмещенных планов положений механизма, соответствующих 12 равноотстоящим положениям ведущего звена, начиная с крайнего положения, соответствующего началу рабочего хода выходного звена.
Если дана диаграмма силы полезного сопротивления в зависимости от перемещения выходного звена, вычертить диаграмму рядом с траекторией движения выходного звена.
|
|
|
Для 4 из 12 положений механизма строятся планы скоростей, с помощью которых определяют скорости известных точек звеньев, угловые скорости звеньев.
Для 2 из 4 положений механизма строятся планы, с помощью которых определяют линейные ускорения всех точек механизма, в том числе центров масс звеньев, а также угловые ускорения звеньев.
Кинематическое исследование механизма занимает площадь в 0,5…0,7 листа формата А1.
1.2 Кинетостатический расчет механизма
Расчет производится для 2 положений механизма в следующей последовательности:
1. Вычерчиваются группы Ассура и ведущие звенья механизма для 2 положений. На них показывают точки приложения и направления векторов внешних сил, включая силы инерции и тяжести. Показывают плечи сил относительно точек взятых в качестве центров моментов этих сил.
2. Рассчитывают силы тяжести, инерции, силы полезного сопротивления.
3. Расчет реактивных сил начинают с последней группы Асура. Тангенциальные составляющие реактивных сил определяют аналитически из уравнений моментов относительно соответствующих точек. Нормальные составляющие реактивных сил определяют построением планов сил из условия равновесия группы Асура.
4. Аналогичный расчет проводится в последующих группах Асура и группе начальных звеньев (предварительно аналитически определяют уравновешивающую силу).
5. Для проверки кинетостатического расчета производится расчет уравновешивающего момента методом рычага Н.Е. Жуковского (разница не должна превышать 5%).
2.Синтез привода
2.1 Синтез эвольвентной зубчатой передачи
Синтез эвольвентной зубчатой передачи производится в следующей последовательности:
1. Производится определение коэффициентов смещения инструмента по таблицам или блокирующим контурам /1/.
2. Производится расчет всех геометрических параметров зубчатых колес /1/.
Масштаб построения выбирается таким образом, чтобы высота зуба на чертеже была не менее 45 мм. Эвольвентный профиль зубьев строится в соответствие с рекомендациями /1/. Вычерчиваются по 3 зуба на каждом колесе. Чертеж зацепления занимает площадь в 0,5…0,7 листа формата А1.
|
|
|
3. Производится расчет и вычерчивание кривых относительного скольжения зубьев. Показываются рабочие участки профилей зубьев, рабочая и теоретическая части линии зацепления, размеры диаметров всех окружностей, угол зацепления.
2.2 Синтез планетарной передачи
Синтез планетарной передачи сводится к подбору чисел зубьев колес передачи в зависимости от заданных передаточного отношения и ограничений, связанных с геометрией передачи. Расчет производится по методике, изложенной в источнике /1/.
Схема планетарной передачи размещается на листе с эвольвентным зацеплением. Рядом со схемой чертят план линейных скоростей и план угловых скоростей, по которому определяют передаточное отношение редуктора и сравнивают его значение с рассчитанным.
3 Синтез кулачкового механизма
Вычерчивается заданный закон движения ведомого звена в виде зависимости аналога ускорения от угла поворота кулачка. Путем графического интегрирования этой зависимости определяют законы изменения аналога скорости и перемещения от угла поворота кулачка /1/.
Минимальный радиус кулачка определяют по минимальному углу передачи движения путем графического определения области возможного расположения центра вращения кулачка /1/, используя диаграммы аналогов скорости и перемещения толкателя.
Теоретический профиль кулачка строится методом обращения движения с помощью полученной диаграммы перемещения толкателя. В случае использования выходного звена с роликом определяют максимальный допускаемый радиус ролика, действительный радиус выбирается конструктивно.
Действительный профиль кулачка строится, как огибающая семейства окружностей радиуса ролика, центры которых расположены на теоретическом профиле.
4 Оформление курсового проекта (работы)
Курсовой проект (работа) состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части, содержащей схемы и диаграммы.
Оформление графических документов
Графические построения выполняются на листах формата А1 карандашом, черной тушью или может быть отпечатан с применением печатающих и графических устройств вывода ЭВМ согласно требованиям ЕСКД.
|
|
|
Форматы листов определяются размерами внешней рамки, выполненной тонкой линией.
На чертежах обязательно сохранять все вспомогательные построения, делать соответствующие надписи и проставлять принятые масштабы.
Начертание линий их толщина, чертежные шрифты на чертежах выбираются согласно ГОСТ 2.303, 2.304.
Основные надписи располагаются в правом нижнем углу чертежа и должны соответствовать ГОСТ 2.104.
Размеры на чертежах не должны повторяться. Размеры должны указываться в размерных числах и миллиметрах без обозначения единиц измерения. Угловые размеры указываются в градусах, минутах и секундах с указанием единиц измерения.
Планы положений механизмов, планы скоростей, ускорений механизмов, планы сил, диаграммы сил, размерность которых отлична от линейных размеров, могут выполняться в произвольных, но удобных для построения и чтения масштабах (масштабный коэффициент μ).
Изображение должно иметь наименование, при необходимости – масштаб, в случае повторения – номер позиции. Наименования помещаются над или под изображением. Под наименованием размещается масштаб и номер позиции. Номер позиции выполняется арабскими цифрами в круге основной линии чертежа диаметром 12мм.
Диаграммы выполняются в соответствии с ГОСТ 2.319-81. Оси координат, ограничивающие диаграммы, выполняются сплошными основными линиями, линии сетки и делительные штрихи – сплошной тонкой линией. На диаграммах без сетки оси координат ограничиваются стрелками.
Если началом отсчета шкал является нуль, то его следует указывать один раз у точки пересечения шкал.
Обозначения параметров на диаграммах выполняются в виде символов в конце шкалы после последнего числа. Единица измерения помещается под символом в виде дроби, например, 
. Допускаются и другие обозначения параметров в рамках ГОСТ 2.319-81.
Оформление пояснительной записки
Расчетно-пояснительная записка должна быть выполнена на бумаге формата А4 или близких к нему и должна содержать:
1).Титульный лист и лист задания.
2).Содержание.
3).Основную часть в соответствие с заданием.
4).Список использованных источников.
5).Приложения (при необходимости).
Текстовая часть проекта оформляется в соответствии с «Общими требованиями к текстовым документам» по ГОСТ 2.107.
Текст следует оформлять, выдерживая следующие поля: слева – 30 мм, справа – 10 мм, сверху – 15 мм, снизу – 20 мм. Допускается оформление текста пояснительной записки с рамкой (ГОСТ 2.105).
|
|
|
Абзацы в тексте начинают отступом, равным 15-17 мм.
- Текст должен быть написан аккуратно от руки чернилами (пастой) одного цвета (высота букв не менее 2,5 мм).
- Текст может быть отпечатан на пишущей машинке лентой черного через 1,5 интервала (ГОСТ 13.1.092).
- Текст может быть отпечатан с применением печатающих и графических устройств вывода ЭВМ (ГОСТ 2.004).
Листы записки должны иметь сквозную нумерацию. Номер страниц проставляется арабскими цифрами в правом нижнем углу без точки. На титульном листе и задании номера страницы не проставляются.
Текстовая часть записки должна ограничиваться краткими комментариями к расчету с записью расчетной формулы. Терминология должна соответствовать общепринятой в научно-технической литературе.
Названия разделов в записке соответствуют названиям разделов задания (содержания). Каждый раздел начинается с новой страницы, имеет заголовок, порядковый номер, записанный арабскими цифрами без точки с абзацного отступа. Подразделы должны иметь двухзначную нумерацию, состоящую из номера раздела и подраздела, например:
2 Кинетостатический расчет механизма
2.1 Определение сил инерции
Содержащиеся в тексте пункты или подпункты нумеруются порядковыми номерами в пределах текста.
Перечисления требований, указаний, положений обозначаются дефисом или строчными буквами со скобкой. Для дальнейшей детализации необходимо использовать арабские цифры со скобкой, пример:
а)____
б)___
1)___
2)___
в)___
Каждый пункт, подпункт и перечисления записывают с абзацного отступа.
В конце заголовка точку не ставят. Переносы слов в заголовках не допускаются. Названия подраздела, пункта и т.д. не допускается помещать на разных страницах.
Расстояние от заголовка до предыдущего и последующего текстов должно быть 15мм (3-4 интервала). Расстояние между заголовками раздела и подраздела 8 мм (2 интервала).
В тексте не допускается употреблять математические знаки без цифр, например >, = и т.д. Разрывать предложение текста рисунками или таблицами не допускается.
Ссылка на литературные источники выделяется двумя косыми чертами, где указывается номер источника в прилагаемом списке использованной литературы.
Определение величины должно сопровождаться краткой характеристикой с записью расчетной формулы. Все уравнения и формулы записываются в общем виде, а затем в них подставляются необходимые числовые значения, при этом указывается размерность полученной величины в системе СИ. В формулах в качестве символов следует применять обозначения установленные стандартами. Значения символов, входящих в формулу должны быть приведены под формулой с указанием размерности величины, обозначенной символом. Первая строка должна начинаться со слов «где» без двоеточия.
Уравнения и формулы следует выделять из текста в отдельную строку, выше и ниже формулы должно быть оставлено не меньше свободной строки. Формулы нумеруют арабскими цифрами в пределах раздела. Номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы, разделенных точкой и помещенных в круглые скобки справа от формулы на ее уровне. Единицы физических величин не допускается писать рядом с формулами.
Формулы, следующие одна за другой и не разделенные текстом, разделяют запятой.
Ссылки на формулы в тексте дают в виде номера в круглых скобках.
Цифровой материал оформляют в виде таблиц. В левом верхнем углу пишется слово «Таблица», ставится ее номер, если таблиц несколько номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой. Таблица может иметь заголовок, который следует выполнять строчными буквами (кроме первой прописной) и помещать над таблицей после номера таблицы, отделив его от номера с помощью «тире». Пример: Таблица 2.1 – Параметры зубчатого зацепления. В тексте должны бать ссылки на таблицы, например в таблице 2.1. Таблицы помещаются по тексту после ссылки на нее и на отдельную страницу не выносится. Высота строк таблицы должна быть не менее 8мм. Примеры построения таблиц и дополнительные сведения см. ГОСТ 2.105-79.
Иллюстрации (рисунки, схемы, диаграммы) располагают непосредственно после текста, в котором они упоминаются, или на следующей странице.
Рисунки, схемы, диаграммы должны быть выполнены в соответствие с требованиями стандартов.
Иллюстрации следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией в пределах раздела. Слово «Рисунок» и наименование помещают после пояснительных данных. Пример: Рисунок 1.2 – Кинематическая схема механизма.
При ссылках на иллюстрации следует писать «в соответствии с рисунком 1.2».
Список использованной литературы
1. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: Учебное пособие для вузов - 6-е изд.,стер. Перепечатка с 5 издания Кореняко А.С., Кременштейн Л.И., Петровский С.Д., Овсиенко Г.М. М.: Медиа Стар, 2006. – 330с.
2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: учебник для вузов.- 5-е изд., стер.- М.: Альянс, 2008.- 640 с.
3. Задания на курсовое проектирование по теории механизмов и машин: Методические указания по ТММ / Сост. С.Ю. Кислов, О.А. Сотников, В.А. Костюков, Н.Г. Дудкина, Г.В. Гурьев; Волгоград. гос. техн. ун-т.-Волгоград, - 2003. – 40 с.
Приложение 1 – Пример кинематического исследования механизма
Приложение 2 – Пример кинетостатического исследования механизма
Приложение 3 – Пример синтеза эвольвентной зубчатой передачи
Приложение 4 – Пример синтеза планетарного редуктора
Приложение 5 – Пример синтеза кулачкового механизма
Приложение 6 – Пример оформления формул в записке
Масштаб плана скоростей вычисляется по формуле (2.1).
(2.1)
где μv- масштаб плана скоростей, 
,
vА – скорость точки А, м/с,
ра – длина соответствующего отрезка на плане скоростей, мм.
Приложение 7 – Пример оформления таблиц в записке
Полученные значения ускорений сведём в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Значения ускорений точек механизма.
| Положение механизма | Размер- ность | Ускорения точек | |||||||||
| WА | 
| 
| WВ, WS3 | Wc | 
| 
| Wf, WS5 | WS2 | WS4 | ||
| мм | 17,5 | ||||||||||
| м/с2 | 1,26 | ||||||||||
| мм | 6,6 | ||||||||||
| м/с2 |
Приложение 8 – Пример оформления иллюстраций в записке
Подбор чисел зубьев в планетарном редукторе осуществляем в соответствие со схемой 3.4.
2
2’
1 3
0
w1
H
1 – солнечная шестерня,
2-2’ – блок сателлитов,
3 – коронная шестерня,
H – водило.
Рисунок 3.4 – Схема планетарной сосной эвольвентной зубчатой передачи.
Приложение 9 – Примерные задания к курсовому проектированию
1. Задание 1 из литературного источника /1/ - Двигатель внутреннего сгорания.
2. Задание 2 из литературного источника /1/ - V-образный двигатель внутреннего сгорания.
3. Задание 7 из литературного источника /1/ - Поперечно строгальный станок.
4. Задание 8 из литературного источника /1/ - Долбежный станок.
5. Задание 20 из литературного источника /1/ - Механизм привода качающегося конвейера.
Учебное издание
Виктор Федорович Белуха
Александр Васильевич Саразов
Константин Валентинович Худяков
Методические указания
к выполнению курсового проекта
по теории механизмов и машин
Методические указания
План электронных изданий 201_ г. Поз. № __В
Подписано на «Выпуск в свет» __.__.__. Уч-изд. л. 1,08.
На магнитоносителе.
Волгоградский государственный технический университет.
|
|
|
