ЧЕТЫРЁХЗВЕННИКИ.xls - Тюменский государственный
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к контрольной работе и к компьютерной лабораторной работе “КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА” дисциплины: «ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН» по специальности: 090700 «Проектирование, газонефтепроводов и газонефтехранилищ» сооружение и эксплуатация институт: транспорта курс: 2,3 семестр: 4,5 в оглавление Тюмень 2003 Учебное пособие составил__________________________(Бабичев Д.Т.) Учебное пособие обсуждено на методсовете Центра ДО____________ протокол №________от «___»____________________2003 г. директор Центра ДО______________В.И.Колесов 2 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ ЧЕТЫРЁХЗВЕННИКИ.XLS............................................................ 4 1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ ................................................................................................................. 4 2. ФУНКЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРОГРАММОЙ......................................................................................... 4 3. ТРЕБОВАНИЯ К КОМПЬЮТЕРУ И УСТАНОВЛЕННОМУ НА НЁМ ПРОГРАММНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ...... 4 4. КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРОГРАММЕ .............................................................................................. 4 5. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ФОРМЫ......................................................................................................... 5 ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С ПРОГРАММОЙ «ЧЕТЫРЁХЗВЕННИКИ.XLS».................... 7 1. УСТАНОВКА ПРОГРАММЫ НА КОМПЬЮТЕР ........................................................................................ 7 2. ЗАПУСК ПРОГРАММЫ .......................................................................................................................... 7 4. ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ................................................................................................................ 12 5. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ МЕХАНИЗМА .......................................................................................... 13 6. ПРОСМОТР ГРАФИКОВ И ДИАГРАММ................................................................................................. 13 7. ПЕЧАТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ...................................................................................................................... 13 8. КОПИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ В ТЕКСТОВЫЙ ДОКУМЕНТ (В WORD) ............................... 14 9. ПРОБЛЕМЫ ПРИ РАБОТЕ С ПРОГРАММОЙ ......................................................................................... 17 ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ И ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТ ............................................ 19 1. 2. 3. 4. 5. 6. ЦЕЛЬ РАБОТЫ ............................................................................................................................... 19 ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ........................................................................................................ 19 ЗАДАНИЯ НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ ............................................................................................ 19 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ......................................................................... 21 ПОДГОТОВКА ОТЧЕТА И ЕГО ЗАЩИТА .......................................................................................... 23 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ РАБОТЫ ............................................................................. 23 ЛИТЕРАТУРА....................................................................................................................................... 23 3 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ ЧЕТЫРЁХЗВЕННИКИ.xls 1. Назначение программы Кинематическое исследование плоского кривошипно-ползунного механизма с моделированием его движения, построением планов скоростей, ускорений и многочисленных диаграмм. 2. Функции, выполняемые программой Ввод исходных данных о размерах механизма и движении его кривошипа. Отрисовка механизма, планов скоростей и ускорений сразу же после ввода любого исходного данного о механизме. Выполнение расчётов и формирование таблицы основных результатов расчета. Управление движением механизма (Пуск, стоп, реверс, медленнее, быстрее, начальное положение). Построение механизма и траекторий движения всех его характерных точек. Построение плана скоростей и плана ускорений, а также годографов скоростей и ускорений всех его характерных точек. Построение кинематических диаграмм движения ползуна, шатуна и точки на шатуне. Построение диаграмм кривизны и радиуса кривизны траектории шатунной точки. Формирование всех результатов расчетов в единый документ на четырёх страницах – листах формата А4. 3. Требования к компьютеру и установленному на нём программному обеспечению Необходим IBM совместимый компьютер Pentium 2 и выше; для комфортной работы желателен Pentium 4. Требуется операционная система Windows98 или более поздняя. Используется программа Excel из MS Office 2000 и выше. При формировании отчета желательно использовать программу Word из того же MS Office. Программа Четырёхзвенники имеет объём примерно 200 Килобайт, при своей работе дополнительную дисковую память не требует, и даже может выполняться с дискеты. Хотя желательно программу (файл Четырёхзвенники.xls), настоящее пособие по работе с ней (файл Четырёхзвенники.doc или Лабо раб.doc объёмом около 9 Мегабайт – 850 Килобайт в упакованном виде), а также бланк отчета (файл Бланк_Отчет_.doс – 80 Килобайт) переписать на жесткий диск своего компьютера. 4. Краткая информация о программе Программа Четырёхзвенники написана в системе Excel из MS Office 2000. В версии, поставляемой студентам для выполнения ими контрольных и лабораторных работ, содержится всего два или три листа: Лист “Справка”, содержащий краткую инструкцию по работе с программой. 4 Лист “Мех_В_ВВП”, содержащий в своих ячейках все исходные данные, всю программу кинематического анализа кривошипно-ползунного механизма, все результаты расчетов в виде таблиц и диаграмм, а также клавиши для управления движением механизма. Лист “Мех_В_ВВВ”, содержащий в своих ячейках все исходные данные, всю программу кинематического анализа шарнирного четырехзвенного механизма, все результаты расчетов в виде таблиц и диаграмм, а также клавиши для управления движением механизма. Все листы, содержащие программы, защищены. На этих листах нельзя исправить содержимое ячеек, кроме выделенных голубым цветом, и предназначенных для ввода исходных данных. Но на листах можно изменять размеры и содержимое диаграмм и надписей на них. Кроме названных выше листов, на которых и производятся все основные вычисления, в файле “Четырёхзвенники.xls” находятся программы, написанные на Visio Basic for Applications, называемые ещё макросами. Их назначение – обеспечить движение механизма и точек на диаграммах, а также дать возможность управлять этим движением. Поэтому, при открытии файла “Четырёхзвенники.xls” операционная система, обнаружив в файле программу, предупреждает, что в макросах могут находиться вирусы. Смело открывайте файл без отключения макросов – автор этой программы вирусы писать не умеет. И не желает уметь. Если открыть файл “Четырёхзвенники.xls” с отключением макросов, то все расчеты будут выполняться и отображаться на диаграммах. Вы только не увидите движущийся механизм. Но сможете получить все результаты для задаваемых вручную положений механизма (Для этого придется задавать номер исходного положения в строке 7 таблицы Исходные данные, показанной на рис.1). При разработке программы использованы, в основном, формулы, приведенные в работе [1]. 5. Входные и выходные формы На рисунках 1–4 представлены все входные и выходные формы программы для исследования кинематики кривошипно-ползунного механизма. Все они содержатся на листе “Мех_В_ВВП”. И представляет собой единый документ, который можно распечатать на принтере на четырёх страницах обычной пишущей бумаги формата А4. Отметим, что все формы, изображенные на рисунках 2–4, являются “живыми”. При нажатии клавиши ПУСК (ПОЕХАЛИ) все диаграммы оживают. Механизм (рис.2 – верхняя часть) приходит в движение; планы скоростей и ускорений перестраиваются (как бы вращаются вслед за кривошипом и при этом изменяют свою конфигурацию); по всем остальным диаграммам (рис. 2 – 4) “бегут” точки с ярлычками, показывающими числовые значения параметров при текущем положении кривошипа. 5 Кафедра "Детали машин" ТюмГНГУ ПСТ-00-1 16.06.2003 23:04 Бабичев Д.А. Лист 1 Кафедра "Детали машин" ТюмГНГУ ОА= 50 мм 40 50 АВ= 140 механизма Длина кривошипа Длина шатуна Эксцентриситет Расстояние до центра масс шатуна Расстояние до точки C на шатуне Частота вращения кривошипа Номер исходного положения Длина ползуна Ширина ползуна Вариант сборки Размерность Ввод данных Принято в расчетах 140 мм 100 е= 5 мм 10 5 АS2= 50 мм 33 50 S2C= 0 мм 0 0 n1= 3000 N= 3 об/мин 1 1 1 = 314,159 рад/сек Dt= 0,000833 сек СТОП n S2 O Ya Xb Xs 2 Yb Ys 2 Vb (м/с) aВ (м/с2) аB Разностью Fi SB VB aB 16.06.2003 23:04 Бабичев Д.А. Диаграмма перемещения ползуна (мм) e=5 n1=3000 об/мин Кривошип Исходные данные: ОА=50 АВ=140 e=5 ОА=50,0 Шатун АВ=140,0 Эксцентриситет e=5,0 Исходные данные: ОА=50 АВ=140 e=5 n1=3000 об/мин Vx Vy O aA A 1 S2 0,8 B 0 0 Стойка Результаты, м/с/с: aA=4935 aS2=3950 aB=3505 Rmi n/R= aB aB= V, ax ay 0 0 0,7 1,47 0 -2000 -4000 -6000 -8000 1/Rmin= 15 1/R 2 Fi aS2n aAx aAy aS2x aS2y aS2 aS2t ## 0,055 ## 0,046 ## 0,03 ## 0,019 ## 0,014 ## 0,013 ## 0,013 0,015 ## ## 0,019 ## 0,024 0,032 ## ## 0,039 ## 0,042 0,04 ## Диаграмма ускорение-перемещение 6000 ## 0,033 ## 0,026 0,02 4000 ## ## 0,015 ## 0,013 2000 ## 0,012 ## 0,014 0 ## 0,018 -20 0 20 40 60 80 ## 0,028 100 120 -2000 ## 0,044 ## 0,055 -4000 ## 0,046 -6000 0,02 50,89 240 -8000 Длина шатуна 140 АВ= мм R Перемещение ползуна, мм Эксцентриситет е= 5 мм ПСТ-00-1 Частота вращения кривошипа n1= 3000,0 об/мин 16.06.2003 23:04 Бабичев Д.А. Лист 4 Диаграмма скорости шатунной точки S2, м/с Ускорение шатунной точки S2, м/с/с тангенциальное нормальное полное 84,2 -1,2 82,9 -3 80,7 -3,8 78,4 -3 75,1 -7,6 71,4 -7,6 89,9 -7,6 86,2 -11 89,9 -7,6 86,2 -7,6 82,5 -11 86,2 -7,6 82,5 -7,6 78,8 -11 82,5 -7,6 78,8 -7,6 75,1 -11 78,8 -7,6 75,1 -7,6 71,4 -11 75,1 -7,6 71,4 -7,6 315 360 315 360 Кривизна траектории шатунной точки S2 (с учетом знака), 1/мм 118,52 13 Xc Ye 189,91 5 208,43 5 204,73 1 208,43 5 204,73 5 201,02 1 204,73 5 201,02 5 197,32 1 201,02 5 197,32 5 1 193,61 197,32 5 193,61 5 189,91 1 193,61 5 189,91 5 0,0197 0 45 90 135 180 225 270 Радиус кривизны траектории точки S2 (без учета знака), мм 50,89 Длина кривошипа 50 ОА= мм -31210 0 45 Длина шатуна 140 АВ= мм Эксцентриситет е= 5 мм Частота вращения кривошипа n1= 3000,0 об/мин Рис.3. Диаграммы для ползуна и шатуна 90 135 180 225 270 Угол поворота кривошипа, градусы Угол поворота кривошипа, градусы Длина кривошипа 50 ОА= мм Длина шатуна 140 АВ= мм Эксцентриситет е= 5 мм Скорость и ускорение в т.S2 Кривизна S2 0 Погрешность текущая Штриховка 20 2,2 82,9 3,03 -0,1 3,57 2,2 -0,3 -0,5 0 -0,7 -2,2 -5,5 dX -9,3 -3,7 9,26 5,56 9,26 Угловая скорость шатуна, рад/сек 5,56 1,85 5,56 1,85 -1,9 1,85 -1,9 -5,6 -59,8 -1,9 -5,6 -9,3 -5,6 -9,3 Угловое ускорение шатуна, рад/сек/сек 2000 План и годографы ускорений Исходные данные: ОА=50 АВ=140 e=5 n1=3000 об/мин Результаты, м/с/с: aA=4935 aS2=3950 aB=3505 aA aS2 aB Исследование движения шатунной точки S2 -разности 0,1 aB3,57 84,2 1,16 aB -формулы Погрешность * 10 Ускорения ползуна -aB, м/с/с Vb VA=15,71 VS2=13,55 VB=10,72 0 5 -3,6 77,1 1,16 0,3 4000 1 Рис.2. Механизм, планы скоростей и ускорений 6000 Кинематика кривошипно-ползунного механизма 0,7 -2,2 78,4 3,03 0,5 0 80,7 3,75 1 Vs2 0,9 Va 0,9 240 220 Кафедра "Детали машин" ТюмГНГУ a, 200 Длина кривошипа 50 ОА= мм Радиусы r rВ_Факт R Aw #### 3,75 2 3,75 aBAn= Координаты Угол Xb Y Xo 0 Угол 0поворота кривошипа, 0 0градусы 1,249 5,51 86,2 -7,6 S -12,6 5,049 2838 2747 aS2 2 1,7 2,2Погрешность*10 82,9 -3 VB по формуле VB по разностям Скорости ползуна -VB, м/с Нормальное 1 1,5 -0 80,7 -3,8 0,7 aA= 1,3 -2,2 78,4 -3 1,1 -3,6 77,1 -1,2 n= 1,408 a-Стрелки Результаты, м/с: VA=15,71 VS2=13,55 VB=10,72 180 Кинематические диаграммы движения ползуна и шатуна ОА=50 АВ=140 160 Vax Vay Vs2x 5Vs2y Vs2 Кинематика кривошипно-ползунного механизма V-Стрелки 140 1,16 Перемещение ползуна, мм Лист 3 120 -20 Рис.1. Данные, таблицы, клавиши и инструкция ПСТ-00-1 100 139,9 0 139,8 0 0 138,6 -10 10 0 -20 0 20 136,7 -5 0 134,7 0 133,1 0 -10 132,6 0 133,1 0 -15 134,7 0 136,7 0 138,6 0 -20 139,8 0 139,9 0 138,8 0 Диаграмма скорость-перемещение 20 136,7 0 134,1 0 15 131,4 0 129,5 0 10 128,7 0 129,5 0 5 131,4 0 134,1 0 0 136,7 0 -20 0 20 40 60 80 100 120 138,8 0 -5 139,9 0 131,4 0 -10 -15 ПЕРЕД ПЕЧАТЬЮ ПОТРАВЛЯЙТЕ ДИАГРАММЫ. Кафедра "Детали машин" ТюмГНГУ 80 Vmin 10 2. ЧТОБЫ НЕ ИСКАЖАЛСЯ МЕХАНИЗМ, НУЖНО РАСТЯГИВАНИЕМ ИЛИ СЖАТИЕМ РИСУНКА ДОБИВАТЬСЯ, ЧТОБЫ ТРАЕКТОРИЯ КОНЦА КРИВОШИПА ОСТАВАЛАСЬ ОКРУЖНОСТЬЮ. ТАКЖЕ КАК И ГОДОГРАФЫ СКОРОСТЕЙ И УСКОРЕНИЙ ТОЧКИ А. Т.Е ВСЕ ЗАМКНУТЫЕ КРИВЫЕ АЛОГО ЦВЕТА ЕСТЬ ОКРУЖНОСТИ. 3. НА ДИАГРАММАХ ПРИ РАБОТЕ МЕХАНИЗМА ЧАСТО "РАСПОЛЗАЮТСЯ" ТЕКСТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ. 38000 60 Ускорение ползуна, м/с/с Xa VB Разностью 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 16 Min Max ПОЯСНЕНИЯ: 1. ПОЛЯ ДЛЯ ВВОДА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ВЫДЕЛЕНЫ ГОЛУБЫМ ЦВЕТОМ. 0 Погрешности Скорость и ускорение в т.В Диагонали X Y -40 Y Таблица 1 Координаты точек в мм поворота кривошипа -20 Результаты, м/с: VA VS2 VB Корень Угол 1 0 Ползун 20 X 40Y доделывать. amin Дальнее Пока рисуются положение годографы скоростей План и годографы amax Исходные данные: ОА=50 АВ=140 e=5 n1=3000 об/мин X Результаты расчетов -20 189,9 189,91 20 VB0 aB -60 Vmax Можно не S2 e 0,0 -40 B B -60 A 1 Эксцентриситет e=5,0 Min= 89,91 Max= a 1/R SB X O C Y A Время между соседними положениями -1 Один шаг мм Вспомогательные результаты расчета Угловая скорость кривошипа ПОЕХАЛИ 25 15 СБОРКА= -80 16 15 j1 РЕВЕРС 3000 мм V Быстрее 2 B= Лист 2 Зюзькиным С.П. в феврале 2003г и доработана Бабичевым Д.Т. в апреле-июне 2003 года Крайнее89,86 40 Медленнее 25 мм V,a=V(S),a(S) S 3000 L= 16.06.2003 23:04 Бабичев Д.А. Кривошип ОА=50,0 Кривошипно-ползунный механизм Программа написана ст. гр. Шатун ПСТ 2-1АВ=140,0 60 Исходное положение Скорость ползуна, м/с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 По умолчанию Исходные данные Параметры ПСТ-00-1 Кинематика кривошипно-ползунного механизма Кинематика кривошипно-ползунного механизма Частота вращения кривошипа n1= 3000,0 об/мин Рис.4. Диаграммы для шатунной точки 6 6000 4000 2000 0 -2000 -4000 -6000 -8000 ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С ПРОГРАММОЙ «ЧЕТЫРЁХЗВЕННИКИ.xls» 1. Установка программы на компьютер Создайте на своём компьютере папку. Например, с названием ТММ. Скопируйте с CD в эту папку три файла: файл Четырёхзвенники.doc (или “Лабор раб.doc”) – настоящее пособие объёмом около 9 Мегабайт (850 Килобайт в упакованном виде); файл Четырёхзвенники.xls. файл Бланк_Отчет_.doc – содержит бланк для подготовки отчета по этой работе. В последующем в эту папку можно записывать результаты расчетов (в виде *.doc и *.xls файлов). 2. Запуск программы Запуск программы осуществляется открытием файла Четырёхзвенники.xls, как документа в формате Excel. Из-за наличия в этом документе макросов, его открытие имеет ряд особенностей. Если на Вашем компьютере установлен высокий уровень защиты от вирусов, то при открытии файла Четырёхзвенники.xls на экране появится следующее сообщение (Рис. 5) Рис. 5. На Вашем компьютере установлен высокий уровень защиты от вирусов В ответ на такое сообщение рекомендуется установить средний уровень защиты от вирусов Вашего компьютера. Хотя бы на время работы с файлом Четырёхзвенники.xls. Для этого надо выполнить следующие действия: запустите программу Excel и вызовите Сервис––> Макрос––> Безопасность (Рис. 6) 7 Рис. 6. Так начинают изменять уровень защиты от вирусов После щелчка мышкой по “Безопасность”, появляется окно для указания уровня защиты. Установите на листе блокнота Уровень безопасности флажок Средняя и нажмите ОК (Рис. 7). 8 Рис. 7. Так указывают требуемый уровень защиты от вирусов После установки среднего уровня защиты от вирусов, вновь начните открывать файл Четырёхзвенники.xls. При его открытии должен появиться запрос (Рис. 8). Рис. 8. Запрос на разрешение открытия файла при среднем уровне защиты от вирусов Щелкните мышкой по клавише Да. Появится второй запрос (Рис. 9). Рис. 9. Запрос на разрешение подключения макросов при среднем уровне защиты от вирусов Рекомендуем ответить Не отключать макросы. Но можно ответить и Отключить макросы. В последнем случае, все расчеты будут выполняться, и отображаться на диаграммах. Вы только не увидите при работе с программой 9 движущийся механизм. Но сможете получить все результаты для задаваемых вручную положений механизма (Для этого придется задавать номер исходного положения в строке 7 таблицы Исходные данные, показанной на рис.1) .3. Настройка удобного вида экрана (пользовательского интерфейса) На рисунках 10–12 приведено три примера настройки пользовательского интерфейса. Во всех трёх случаях окно Excel разделено но вертикали на две части (ОкноРазделить) и используется режим Во весь экран (Вид Во весь экран). Рис. 10. Начальная настройка пользовательского интерфейса 10 Рис. 11. При такой настройке удобно работать, если часто изменяются исходные данные 11 Рис. 12. Лучшая для работы настройка – работайте только движком скролера правого окна 4. Ввод исходных данных Исходные данные вводятся только в ячейки, выделенные голубым цветом. Все они расположены вначале листа “Мех_В_ВВП”, т.е. в его верхней левой части – см.. рис. 13. В верхней строке – поля для ввода данных о студенте, В таблице – поля для ввода данных о механизме Рис. 13. Входная форма – поля для ввода исходных данных выделены голубым цветом 12 5. Управление движением механизма Управление движением механизма осуществляется показанными на справа на рис. 13. По ним щелкают мышкой. клавишами, 6. Просмотр графиков и диаграмм Просмотр результатов расчета можно осуществлять одним из двух способов: Рис. 14. Нажатие клавиши «Предварительный просмотр» перемещать мышкой вправо или влево. Это можно делать и в то время, когда механизм движется. 2. Перейдя в окно предварительного просмотра (нажатием клавиши Предварительный просмотр – рис. 14). 1. Находясь в основном окне системы Excel (рис. 10-12). Для этого нужно движок нижнего скролера (рис. 12) Первый способ удобен тем, что позволяет подкорректировать диаграмму. Например, её растяжением или сжатием добиться того, чтобы траектория точки А оставалась окружностью, а не превращалась в эллипс. Второй способ удобен тем, что показывает изображение в том виде, в каком оно будет отпечатано на принтере. 7. Печать результатов 7.1. Печать всех результатов расчета (4 страницы) o Сделать активной любую ячейку на листе “Мех_В_ВВП” (ячейку, но не диаграмму). o Нажать клавишу Предварительный просмотр – рис. 14. o Пролистав в окне просмотра (рис. 15) все четыре страницы, убедиться в том, что на листах нет искажений. o Находясь в окне просмотра нажать клавишу Печать… в главном меню этого окна (рис. 15), Рис. 15. Окно просмотра – нажмите «Печать…» 7.2. Печать отдельных страниц результатов расчета o Выполнить все пункты предыдущего раздела 7.1. o В выпавшем окне Печать (рис. 16) указать диапазон печатаемых страниц. 13 Рис. 16. Окно настройки печати – можно указать диапазон номеров страниц для печати: (Печатать страницы с ___ по ___) 7.3. Печать отдельных фрагментов страниц результатов расчета (например, двух соседних диаграмм) o Выделить ячейки, на которых и в которых находится то, что требуется распечатать. o Нажать клавишу Предварительный просмотр – рис. 14. o Находясь в окне просмотра нажать клавишу Печать… в главном меню этого окна (рис. 15). o В выпавшем окне Печать (рис. 16) указать Вывести на печать выделенный диапазон. 7.4. Печать отдельных диаграмм o Выделить диаграмму, которую нужно распечатать (щелкнув по ней мышкой). o Нажать клавишу Предварительный просмотр – рис. 14. o Находясь в окне просмотра нажать клавишу Поля в главном меню этого окна (рис. 15), и установить размер печатаемой диаграммы и её положение на странице. o Оставаясь в этом окне просмотра, нажать клавишу Печать… (рис. 15). 8. Копирование результатов расчетов в текстовый документ (в Word) На рисунках 17 – 23 показана последовательность работ при копировании результатов расчета из Excel в Word. Изучите её и используйте в работе. Особое внимание уделите рисункам 18 и 19. 14 Рис. 17. Выделить одну из четырех страниц или щелкнуть по диаграмме, которую нужно скопировать в отчет, затем нажать кнопку «Копировать» Рис. 18. Так начинают делать вставку содержимого буфера (взятого из Excel) в текстовый файл (в отчет) 15 Рис. 19. Так следует указать, в каком формате сделать вставку Рис. 20. Результат вставки. Но надо изменить формат рисунка. Чтобы это сделать нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по вставленному рисунку. 16 Рис. 21. Задание размера и положения (обтекания). Настоятельно рекомендуем устанавливать «Обтекания в тексте» Рис. 22. Вид отчета после завершения вставки. Рядом справа можно вставить следующий рисунок 9. Проблемы при работе с программой “Мех_В_ВВП” Проблема 1. Медленная работа программы Четырёхзвенники.xls. Рекомендуемые действия: o Откройте заново файл Четырёхзвенники.xls и сразу же запишите под новым именем, например, Четырёхзвенники1.xls (ФайлСохранить как… ввести имя файла Четырёхзвенники1.xls). o Удалите со страниц 3 и 4 листа “Мех_В_ВВП” все диаграммы (выделяя диаграмму, подлежащую удалению, нажимайте на клавиатуре клавишу Delete). 17 o Запишите эту программу (нажатием кнопки, похожей на дискету – см. ниже рис. 24). o Нажав ПОЕХАЛИ, убедитесь, что программа стала работать быстрее. В последующем используйте при работе обе программы: o медленную Четырёхзвенники.xls, когда требуется анализ или распечатка кинематических диаграмм; o быструю Четырёхзвенники1.xls, когда нужно посмотреть движение и поработать с планами скоростей и ускорений; Проблема 2. При изменении размеров механизма нарушаются пропорции трёх первых диаграмм на стрвнице 2 (траектория точки А из окружности превращается в эллипс).. Рекомендуемые действия: Растяжением или сжатием искаженной диаграммы добейтесь, чтобы эллипс вновь стал кругом. 18 ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ И ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТ 1. Цель работы Усвоить работу одного из распространенных четырехзвенных механизмов (кривошипно-ползунного). Ознакомиться с видом кинематических диаграмм, характеризующих движение механизма. Познакомиться с понятиями «план скоростей» и «план ускорений» и их построением. Проанализировать, как влияют размеры механизма на кинематические характеристики механизма (величину и характер изменения). Выявить, как изменяется траектория шатунной точки, ее кривизна, скорость и ускорение точки, движущейся по ней, при изменении положения точки на шатуне. 2. Приборы и оборудование IBMсовместимый компьютер (не ниже Pentium 2), желательно, с принтером. Операционная система не ниже Windows98. Офисные программы Word и Excel (не ниже MS Office97, но лучше от MS Office2000). Компьютерная программа для кинематического исследования кинематики плоских четырехзвенных механизмов (файл Четырёхзвенники.xls) Методические указания к контрольной работе и к компьютерной лабораторной работе “Компьютерное моделирование движения кривошипноползунного механизма” (файл ТММ-ПСТ-лабор_раб.doc или Четырёхзвенники.doc.) 3. Задания на выполнение работы Рис. 23. Схема механизма A C Y B n S2 e O Данные для выполнения работы приведены в таблице 1. Вариант на выполнение работы задаётся двузначной X цифрой (например, 25). Если преподавателем не указан вариант работы, в качестве такового берутся две последние цифры шифра студента. По первой цифре выбираются данные из первых трёх строк таблицы 1, по второй цифре – из четвёртой и всех последующих строк таблицы 1. Данные для варианта 25 выделены в таблице 1 жирной рамкой и жирным шрифтом. ______ 19 Индивидуальные Таблица 1 данные ПАРАМЕТРА МЕХАНИЗМА Длина кривошипа, мм Эксцентриситет, мм Длина шатуна, мм Расстояние до центра масс шатуна, мм Расстояние до точки C на шатуне, мм Номер исходного положения выполнения работы ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ НАЗВАНИЕ ПАРАМЕТРА И РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ Частота вращения кривошипа, об/мин для 1 2 3 4 5 6 7 8 n1= 300 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 ОА= 100 80 70 60 50 40 30 20 90 –25 20 -15 10 -10 5 0 АВ= 200 190 180 170 160 150 140 130 АS2= 80 75 70 65 60 55 50 45 S2C= 0 0 0 0 0 0 0 0 N= 1 3 5 7 9 11 13 15 е= Вариант сборки =1 – ползун справа =–1 – ползун слева РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ Задача 1. Исследовать кинематику механизма с заданными размерами и в заданном положении Исследовать влияние: Задача 2 на движение (на СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ): ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПОЛЗУНА ШАТУНА ДЛИНЫ КРИВОШИПА ПОЛЗУНА ШАТУНА ДЛИНЫ ШАТУНА ПОЛЗУНА ШАТУНА ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПОЛЗУНА ШАТУНА Задача 3. Исследовать влияние на траекторию и параметры движения шатунной точки S2. Подобрать размер AS2, задающий положение точки на шатуне, при котором часть траектории точки S2 близка к отрезку прямой линии. Найти два решения: при AS2>0 и AS2<0. Исследование и подбор размера AS2 провести при заданных размерах механизма. 20 4. Последовательность выполнения работы Этап 1 (подготовительный) – освоение компьютерной программы Четырёхзвенники.xls Ознакомиться с методическими указаниями к работе (файл Четырехзвенники.doc или ТММ-ПСТ-лабор_раб.doc). Открыть документ Бланк_Отчет_ТММ_01.doc. Внести в него свою фамилию (например, Иванов) и записать под именем Отчет_ТММ_01Иванов.doc. Заполнили во вновь созданном файле разделы 1-3 и снова записать под тем же именем. Замечание. Отчет можно готовить не на ЭВМ, а вручную: o отпечатать или отксерокопировать бланк отчета, o при выполнении расчетов печатать наиболее важные диаграммы, o пронумеровать или подписать напечатанные диаграммы и приложить их к отчету, o заполнить бланк отчета (со ссылками на распечатанные диаграммы). Открыть документ Четырехзвенники.xls. Опробовать работу с клавишами управления движения (Один шаг, ПУСК (ПОЕХАЛИ), РЕВЕРС, СТОП, НАЧАЛЬНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ, БЫСТРЕЕ, МЕДЛЕННЕЕ). Ввести исходные данные в соответствии с заданным вариантом. «Покрутить» свой механизм. Этап 2 (основной) Задача 1 – исследование механизма с заданными размерами и в заданном положении Проверить правильность ввода исходных данных (на соответствие заданному варианту). Просмотреть полученные диаграммы и подкорректировать те из них: o на которых траектория точки А конца кривошипа или годографы скорости (ускорения) этой точки из окружностей превратились в эллипсы (надо растянуть или сжать в одном из направлений всю такую диаграмму); o на которых «расползлись» надписи при движении механизма (надо передвинуть мышкой надпись по полю диаграммы); o на которых надписи стали слишком мелкими или, наоборот, слишком крупными по размеру (надо изменить шрифт, а иногда и шаг сетки на диаграмме). Перенести в отчет (см. пункты 7 и 8 «Инструкции по работе с программой») или распечатать все 4 страницы листа “Мех_В_ВВП” файла Четырёхзвенники.xls. ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ: После каждого пополнения отчета обязательно сохраняйте его (нажимая кнопку в виде дискеты). Рис. 24. Сохраняйте свой отчет каждые 10-15 минут работы на компьютере 21 Этап 3 (исследовательский) Задача 2 – исследование влияния одного из размеров механизма на движение ползуна или шатуна. В соответствии с заданным вариантом выбрать варьируемый параметр (OA, AB или е) и определиться какие диаграммы нужно будет заносить в отчет или распечатывать. Можно при этом в качестве главных результатов брать с листа Мех_В_ВВП файла Четырёхзвенники.xls: o две диаграммы: скорость-перемещение и ускорение-перемещение со страницы 2, при исследовании движения ползуна; o две диаграммы: Угловая скорость шатуна и Угловое ускорение шатуна со страницы 3, при исследовании движения шатуна; Назначить пределы изменения варьируемого размера механизма. Например: o длину кривошипа OA изменять в пределах от ОАMIN = e + 0,1 AB до ОАMAX = 0,9 AB-e; o длину шатуна AB изменять в пределах от АBMIN = e + OA до АBMAX = 10 OA; o эксцентриситет e изменять в пределах от eMIN = – OA до eMAX = OA. Выполнить 3–5 расчетов при различных значениях варьируемого параметра и занести по каждому варианту главные результаты в отчет (см. пункт 8 «Инструкции по работе с программой»). Этап 4 (конструкторский) Задача 3 – исследование шатунных кривых и синтез механизма с почти прямолинейным отрезком шатунной кривой. Вновь ввести исходные данные в соответствии с заданным вариантом. Выполнить 3–5 расчетов при различных значениях размера AS2 и занести в отчет по каждому варианту расчета рисунок механизма – диаграмму со страницы 2 листа Мех_В_ВВП файла Четырёхзвенники.xls. Расчеты выполнить, изменяя AS2 примерно от AS2 = –2AB до AS2 = 3AB. Не забудьте перед переносом диаграммы в отчет растянуть или сжать её, чтобы сделать траекторию точки А окружностью. Подобрать размер AS2, задающий положение точки на шатуне, при котором часть траектории точки S2 близка к отрезку прямой линии. Найти два решения: при AS2>0 и AS2<0. При нахождении размера AS2 стремитесь к тому, чтобы радиус кривизны на диаграмме Радиус кривизны траектории точки S2 (без учета знака) был большим. А кривизна на диаграмме Кривизна траектории шатунной точки S2 (с учетом знака) меняла бы свой знак. При этом визуально на диаграмме Кривошипно-ползунный механизм 5–7 точек шатунной траектории будут располагаться почти на прямой линии. Для каждого из найденных решений занести в отчет диаграммы: Кривошипно-ползунный механизм, Кривизна траектории шатунной 22 точки S2 (с учетом знака), Радиус кривизны траектории точки S2 (без учета знака). 5. Подготовка отчета и его защита Сделать выводы и занести их в отчет. Ответить на вопросы в конце отчета. Распечатать отчет. Подготовиться к защите работы и защитить ее. При подготовке к защите работы используйте: o методические пособия [2,3] (файл Учебное пособие.doc на CD), o приложение П.1.1. Структура механизмов и основы метрического синтеза к рабочей тетради по ТММ (файл Рабочая тетрадь.doc на CD). 6. Контрольные вопросы к защите работы 1. Почему механизм называют кривошипно-ползунным? Изобразите схемы механизмов: кривошипно-коромыслового, кривошипно-кулисного, двух кривошипного. 2. Что такое кинематическая диаграмма? Что откладывают на осях диаграмм? 3. Одинаково ли ускорение ползуна в обоих крайних положениях? Чем это объяснить? 4. Как изменяются скорости и ускорения ползуна при уменьшении (увеличении) длины шатуна АВ (виды диаграмм и максимальные значения)? 5. Как изменяются скорости и ускорения ползуна при изменении эксцентриситета e (виды диаграмм и максимальные значения)? 6. Как изменится план скоростей при изменении направления вращения кривошипа (при реверсе)? Что при этом происходит с планом ускорений? 7. Как изменяется вид траектории шатунной точки при изменении длины AS2 (в диапазоне от AS2= – 2AB до AS2 = 3 AB). 8. Что такое радиан? Что означает ускорение a = 50 м/с? Что означает угловое ускорение = 200 1/c2? ЛИТЕРАТУРА 1. Бабичев Д.Т., Трофимова Т.С. Аналитическая кинематика рычажных механизмов, Методические указания, ТИИ, Тюмень, 1991, 30 с. 2. Соколовский В.И. Кинематический анализ и синтез механизмов, Учебное пособие, УПИ, Свердловск, 1979, 80с. 3. Соколовский В.И. Динамический анализ и синтез механизмов, Учебное пособие, УПИ, Свердловск, 1979, 80с. в оглавление 23