Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта
Кафедра основы конструирования машин
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И
МАШИН
Программа, методические указания и задания на
контрольную работу и на курсовую работу для студентовзаочников, обучающихся по инженерно-техническим
специальностям
(для внутривузовского пользования)
24
Павлодар
УДК 621.01
ББК 31.36я7
Т23
Рекомендовано Учёным советом ПГУ им. С. Торайгырова
Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент Годына Н.Н.
кандидат технических наук, профессор ПГУ Шумейко И.А.
Составители:
С.Т. Дузельбаев, В.Ф. Доброродный , А.Н. Сорокин, С.П.
Дюрягин
Н.И. Молокова, Л.Ф. Быстрова, Р.М. Алтыбасаров, Е.К.
Сарымов
Ш.Н. Сарымова, Р.К. Омарбекова, А.Ж. Тайшубекова
Т23 Теория механизмов и машин: Программа, методические
указания и задания на контрольную работу и на курсовую
работу для студентов-заочников, обучающихся по инженернотехническим специальностям. – Павлодар, 2007. – 47 с.
25
УДК 621.01
ББК 31.36я7
©Доброродный В.Ф., 2007
©Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова, 2007
Содержание
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1 Программа дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2 Примерный перечень вопросов для подготовки к экзамену
7
3 Контрольная работа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.1 Структурный, кинематический анализ, синтез и
уравновешивание механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.2 Варианты заданий для выполнения контрольной работы . .
9
4 Цели и задачи курсовой работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
4.1 Задание на курсовую работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
Приложение А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
Приложение В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
26
Введение
Дисциплина «Теория механизмов и машин» предусматривает
изучение общих методов исследования и проектирования механизмов
и общих вопросов механики машин. При выполнении контрольной
или курсовой работы студент использует знания, которые он получил
при изучении теоретической части дисциплины, а также
предшествующих общетехнических дисциплин: физики, математики,
теоретической механики.
Важнейшие задачи теории механизмов и машин – анализ
механизмов, синтез механизмов. Анализ механизмов включает
исследование кинематических и динамических свойств механизмов.
При синтезе механизмов решаются задачи построения схем
механизмов по заданным кинематическим и динамическим свойствам.
Курс теории механизмов и машин подготавливает студентов к
изучению специальных дисциплин, посвященных проектированию
машин и приборов отдельных отраслей техники.
27
1 Программа дисциплины
Содержание дисциплины разбито на разделы
охватывающие логически завершенный материал
и
темы,
Тема 1 Общие положения
Роль машиностроения в осуществлении научно-технического
прогресса. Основные задачи в области создания новых механизмов и
машин. Содержание дисциплины и её значение для инженерного
образования. Связь теории механизмов и машин с другими областями
знаний. Роль отечественных и зарубежных ученых в создании
научных школ. Перспективы развития науки о механизмах и машинах.
Основные проблемы в теории механизмов и механике машин.
Тема 2 Особенности строения механизмов
Основные понятия теории механизмов и машин. Машина.
Механизм, как основа транспортных и других машин. Звено
механизма.
Кинематическая
пара,
кинематическая
цепь.
Классификация кинематических пар. Число степеней свободы
механизмов. Обобщённые координаты механизма. Начальные звенья.
Структурный анализ и синтез механизмов. Образование рычажных
механизмов методом наслоения структурных групп. Локальные и
структурные избыточные связи. Контурные избыточные связи и
синтез механизмов с оптимальной структурой.
Тема 3 Кинематическое исследование механизмов
Кинематика входных и выходных звеньев, передаточные
функции и отношения механизма. Метод векторного замкнутого
контура для определения кинематических характеристик плоских
рычажных механизмов. Метод планов скоростей и ускорений при
кинематическом исследовании рычажных, кулачковых и сложных
зубчатых механизмов.
Тема 4 Динамическое исследование механизмов
Силы, действующие в машинах, механизмах и их
характеристика. Режимы движения механизмов. Динамическая модель
механизма. Приведение сил и моментов. Приведенная масса и
приведённый момент инерции. Уравнение движения механизма и
звена динамической модели в форме энергии и в форме моментов
(энергетической и дифференциальной форме).
Закон изменения скорости механизма, нагруженного силами,
зависящими только от положения механизма. Закон изменения
скорости механизма, нагруженного силами, зависящими только от
скорости. Закон изменения скорости механизма, нагруженного силами
28
и моментами, зависящими как от положения, так и от скорости
механизма.
Тема 5 Статическая характеристика машинного агрегата и
устойчивость его движения
Общая постановка задачи, средняя скорость машины и её
коэффициент неравномерности. Связь между приведённым моментом
инерции, приведёнными силами и коэффициентом неравномерности
движения механизма. Определение момента инерции маховика по
диаграмме энергомасс. Определение момента инерции маховика по
уравнению моментов. Определение момента инерции маховика при
движущем моменте, зависящим от скорости.
Тема 6 Силовой расчёт механизмов
Условие статической определимости механизма и его
структурных групп. Аналитический метод силового расчёта
механизмов. Определение уравновешивающей силы по теореме Н.Е.
Жуковского.
Тема 7 Уравновешивание вращающихся масс, статическое и
динамическое уравновешивание механизмов
Неуравновешенность механизмов и её виды. Статическое
уравновешивание. Моментное уравновешивание. Неравномерность
ротора и её виды. Динамическая балансировка роторов при
проектировании. Статическая и динамическая балансировка
изготовленных роторов.
Тема 8 Трение и износ, механический КПД механизмов
Природа сил трения. Внутреннее и внешнее трение. Трение
скольжения, качения, покоя. Действие сил в кинематических парах с
учётом сил трения. Трение в поступательной, во вращательной
кинематических парах. Трение качения и трение скольжения в
высших кинематических парах. Механический КПД. Определение
КПД типовых механизмов.
Тема 9 Синтез механизмов с низшими кинематическими
парами
Входные и выходные параметры и этапы синтеза механизмов.
Целевые функции, ограничения и дополнительные условия синтеза.
Условие существования кривошипа в четырёхзвенном механизме.
Синтез механизма по заданным положениям входного и выходного
звеньев, с учётом допустимых углов давления. Синтез механизма по
коэффициенту изменения средней скорости ведомого звена.
Тема 10 Цилиндрические зубчатые передачи
Общие сведения, классификация. Основная теорема зацепления.
Геометрические элементы зубчатых колёс. Элементы и свойства
29
эвольвентного зацепления. Дуга зацепления, угол зацепления, и
коэффициент перекрытия. Подрезание и заострение профилей зубьев.
Особенности зубчатых передач внутреннего зацепления. Реечное
зацепление. Кинематика сопряжённых профилей. Геометрический
расчет цилиндрических прямозубых зубчатых передач со смещением.
Кинематика и геометрия цилиндрической косозубой передачи.
Передачи Новикова и область их применения.
Тема 11 Пространственные зубчатые передачи
Общие сведения. Кинематика и геометрия конической передачи.
Нарезание конических зубчатых колёс методом обкатки. Применение
винтовых и угловых зубьев на конических колёсах. Кинематика и
геометрия червячной передачи. Понятие о зацеплении червячных
передач. Особенности зацепления глобоидной червячной передачи.
Тема 12 Многозвенные зубчатые механизмы
Последовательный ряд зубчатых колёс с кратным зацеплением.
Последовательный ряд зубчатых колёс с паразитными колёсами в
зубчатых передачах с неподвижными осями. Планетарные зубчатые
механизмы. Графический и аналитический метод определения
передаточного отношения в планетарном механизме. Выбор чисел
зубьев и числа сателлитов в планетарных механизмах. Кинематика
зубчатого дифференциала. Замкнутые дифференциальные механизмы.
Бесступенчатые передачи с замкнутым дифференциалом.
Тема 13 Синтез кулачковых механизмов
Виды и назначение кулачковых механизмов. Законы движения
выходного звена и способы их задания при проектировании
механизма. Угол давления и его влияние на действие сил в механизме,
на его размеры и надёжность. Определение основных размеров
механизма по критериям допустимого угла давления и выпуклости
профиля. Определение координат профиля кулачка по заданному
закону движения ведомого звена. Выбор размеров ролика толкателя.
Заменяющие механизмы. Обеспечение силового замыкания высшей
кинематической пары при ускоренном движении толкателя. Условие
качения ролика.
Тема 14 Виброактивность и виброзащита машин,
промышленные роботы и манипуляторы
Источники колебаний и объекты виброзащиты. Влияние
механических воздействий на технические объекты. Анализ действия
вибраций. Основные методы виброзащиты. Виброзащитные системы с
одной степенью свободы. Динамическое гашение колебаний.
Поглотители колебаний с вязким и сухим трением. Виды
манипуляторов и промышленных роботов. Структура кинематических
30
цепей манипуляторов. Классификация движений захвата. Влияние
расположения кинематических пар манипулятора на его
манёвренность.
2 Примерный перечень вопросов для подготовки к экзамену
1. ТММ. Основные понятия и определения.
2. Кинематические пары и их классификация. Кинематические
цепи.
3. Структурная формула кинематической цепи общего вида
(формула Сомова-Малышева).
4. Структурная формула кинематической цепи плоского вида
(формула Чебышева).
5. Основной принцип образования плоских рычажных
механизмов.
6. Структурная классификация плоских механизмов.
7. Типы связей в механизмах (постоянные, переменные,
внешние, внутренние и т.п.).
8. Избыточные связи в кинематических парах.
9. Избыточные связи в разветвленных соединениях.
10. Избыточные связи в кинематических цепях.
11. Синтез шарнирного четырехзвенника по трем заданным
положениям шатуна.
12. Синтез шарнирного четырехзвенника по коэффициенту
изменения средней скорости Кυ ведомого звена, углу размаха и длине
коромысла.
13. Угол давления в механизмах. Коэффициент изменения
средней скорости Кυ ведомого звена.
14.
Синтез
кривошипно-ползунного
механизма
по
коэффициенту изменения средней скорости Кυ ведомого звена.
15. Определение скоростей для группы Ассура 2 кл. 2 пор. 1
вида.
16. Кинематический анализ механизмов методом планов
скоростей с группой Ассура 2 кл. 2 пор. 2 вида.
17. Кинематический анализ механизмов методов планов
скоростей с группой Ассура 2 кл. 2 пор. 3 вида.
18. Кинематический анализ механизмов методом планов
ускорений с группой Ассура 2 кл. 2 пор. 1 вида.
19. Кинематический анализ механизмов методом планов
ускорений с группой Ассура 2 кл. 2 пор. 2 вида.
31
20. Кинематический анализ механизмов методом планов
ускорений с группой Ассура 2 кл. 2 пор. 3 вида.
21. Задачи силового расчета механизмов. Силы, действующие на
звенья механизма.
22. Условия статической определенности кинематической цепи
плоского вида.
23. Определение реакций в кинематических парах групп Ассура
2 кл. 1 вида.
24. Определение реакций в кинематических парах групп Ассура
2 кл. 2 вида.
25. Определение реакций в кинематических парах групп Ассура
2 кл. 3 вида.
26. Теорема Жуковского.
27. Основные формы уравнений движения.
28. Приведение сил и моментов.
29. Кинетическая энергия звеньев механизма.
30. Приведенный момент инерции и массы механизма.
31. Режимы движения механизма и их характеристика.
32. Средняя скорость движения машины и ее коэффициент
неравномерности движения.
33. Связь между приведенным моментом инерции и
коэффициентом неравномерности движения.
34. Основная теорема зацепления.
35. Эвольвента окружности и ее свойства.
36. Основные параметры зубчатых колес.
37. Влияние смещения инструментальной рейки на параметры
зубчатых колес.
38. Явление подрезания профилей зубьев.
39. Аналитическое определение передаточного отношения
планетарного редуктора с одинарным сателлитом.
40. Методы изготовления эвольвентных профилей.
41. Определение передаточного отношения планетарного
редуктора с двойным сателлитом (внешнего и внутреннего
зацепления).
42. Определение передаточного отношения планетарного
редуктора с двойным сателлитом внутреннего зацепления.
43. Определение передаточного отношения планетарного
редуктора с двойным сателлитом внешнего зацепления.
44. Синтез планетарного редуктора с одинарным сателлитом.
45. Передаточное отношение зубчатых механизмов с
неподвижными осями.
32
46. Типы и структура кулачковых механизмов.
47. Законы движения ведомых звеньев кулачковых механизмов.
48. Угол давления в кулачковых механизмах.
49. Трение в поступательной кинематической паре.
50. Трение во вращательной кинематической паре.
51. Трение в поступательной паре, выполненной в виде желоба.
52. Сила трения верчения во вращательной кинематической
паре.
53. Трение качения и скольжения в высших парах.
54. Уравновешивание механизмов и балансировка роторов.
Основные понятия и определения.
55. Уравновешивание механизмов. Метод замещающих масс.
56. Балансировка роторов. Виды неуравновешенности роторов.
57.
Балансировка
роторов
при
различных
видах
неуравновешенности.
58. Исследование движения механизма с учетом упругости
звеньев.
59. Основные методы виброзащиты.
60. Динамическое гашение колебаний.
3 Контрольная работа
3.1
Структурный,
кинематический
анализ,
синтез
и
уравновешивание механизмов
Контрольная работа состоит из четырех задач, в первой из
которых проводится структурный анализ схемы пространственного
механизма манипулятора или промышленного робота, во второй –
определяется передаточное отношение сложного зубчатого
механизма, в третьей – выполняется проектирование схемы одного
четырехзвенного механизма, в четвертой – уравновешивание
рычажных механизмов.
Вариант контрольной работы выбирается по последней цифре
шифра студента, а вариант числовых значений определяется
предпоследней цифрой шифра.
3.2 Варианты заданий для выполнения контрольной работы
Вариант 0
33
Задача 1 Определить число степеней свободы «руки»
копирующего манипулятора, отслеживающей положения плеча,
предплечья и кисти руки оператора (рисунок 1, 0).
Задача 2 В планетарной четырехскоростной коробке передач с
электромагнитным управлением (рисунок 2, 0; таблица 1) первая
передача получается при включении тормозов Т1 и Т2 (колеса 2 и 4
неподвижны), вторая передача–при включении тормозов Т1 и Т3
(колесо 2 неподвижно, колесо 4 сблокировано с выходным валом II),
третья передача–при включении тормозов Т2 и Т4 (колесо 4
неподвижно, колесо 2 сблокировано с входным валом I), четвертая
передача–при включении тормозов Т3 и Т4 (колесо 2 сблокировано с
валом I, колесо 4–с валом II).
Определить значения передаточных отношений при различных
передачах и скорости вращения выходного вала, если заданы числа
зубьев колес z1, z2, z3, z4 и скорость вращения входного вала ωI.
Таблица 3.1
Варианты числовых значений
Параметры
z1
z2
z3
z4
ωI, рад/с
0
16
64
60
30
30
0
1
17
65
59
29
280
2
18
66
58
28
270
3
19
75
64
32
300
4
20
70
63
35
250
5
21
85
84
40
310
6
22
78
80
42
290
7
24
96
96
48
300
8
9
25 15
91 65
90 61
46 27
280 320
Задача 3 Спроектировать схему кривошипно-ползунного
механизма по трем заданным положениям шатуна В1С1, В2С2 и В3С3
(рисунок 3, 0; таблица 2). Заданы длина шатуна lBC, расстояния между
последовательными положениями ползуна lC1C2, lC2C3 и углы между
шатуном и линией движения ползуна β1, β2 и β3.
Определить длину кривошипа lAB и смещение е.
Таблица 3.2
Параметры
lBC , мм
lC1C2, мм
Варианты числовых значений
0
100
15
1
120
20
2
130
30
3
140
25
34
4
150
22
5
130
30
6
110
30
7
130
30
8
9
130 110
30 20
lC2C3, мм
β1, град
β2, град
β3, град
21
179
188
189
20
15
25
20
30
155
153
158
25
174
169
173
35
31
165
159
161
30
157
154
164
30
177
168
173
45
192
198
189
15 20
196 177
197 169
194 169
Рисунок 3.1 – Схемы механизмов манипуляторов и промышленных роботов
Задача 4 Определить координаты центров масс противовесов
lAS1' и lBS2' , устанавливаемых на кривошипе и шатуне механизма
шарнирного четырехзвенника (рисунок 4, 0; таблица 3) и
необходимых для полного уравновешивания главного вектора сил
инерции этого механизма. Заданы размеры звеньев lAB, lBC, lCD ,
координаты центров масс звеньев lAS1, lBS2, lCS3 , а также массы звеньев
m1, m2, m3 и массы противовесов mn1, mn2 .
При решении задачи исходить из условия, что общий центр масс
подвижных звеньев механизма является неподвижных и совпадает с
точкой А.
Таблица 3.3
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lCD, мм
lAS1 , мм
lВS2 , мм
lCS3 , мм
m1, кг
m2, кг
m3, кг
mn1, кг
mn2, кг
Варианты числовых значений
0
80
270
190
50
135
90
0,07
0,55
0,28
3,3
1,6
1
90
300
210
55
150
100
0,08
0,60
0,30
3,7
1,8
2
100
330
230
65
170
110
0,08
0,67
034
4,0
2,0
3
110
370
260
70
180
120
0,09
0,75
0,37
4,5
2,2
4
120
400
280
75
200
130
0,1
0,8
0,4
4,9
2,4
5
130
430
300
85
220
140
0,1
0,87
0,44
5,2
2,6
6
140
460
320
90
240
160
0,11
0,94
0,48
5,6
2,8
7
150
500
350
100
260
165
0,12
1,0
0,51
6,0
3,0
8
160
530
370
110
270
180
0,13
1,1
0,54
6,4
3,2
9
70
330
160
45
120
77
0,06
0,47
0,20
2,8
1,4
Вариант 1
Задача 1 Определить число степеней свободы и маневренность
механизма универсального промышленного робота (рисунок 1, 1).
Задача 2 В механизме замкнутого дифференциального
зубчатого редуктора (рисунок 2,1; таблица 4) определить
передаточное отношение от входного вала 1 к валу подвижного
корпуса – барабана 5 и частоту вращения барабана, если заданы числа
зубьев колес z1=z2'=z3', z2=z3=z4 и частота вращения вала 1. При
36
решении задачи учесть условия соосности механизма, считая все
колеса нулевыми, а их модули одинаковыми.
Таблица 3.4
Пар
амет
ры
z1
z2
n1,
об/м
ин
0
1
2
10
30
1500
11
33
1600
12
36
1700
Варианты числовых значений
3
4
5
6
7
13
39
1800
14
38
2000
15
40
1900
15
35
1800
14
40
1700
8
9
13
36
1600
12
34
1500
Задача 3 Спроектировать схему механизма шарнирного
четырехзвенника (рисунок 3,1; таблица 5) по трем положениям
кривошипа АВ и трем положениям плоскости коромысла СD.
Положения кривошипа задаются углами α1, α2, α3, а положения
плоскости коромысла – в виде трех последовательных положений
прямой DF (углы ψ1, ψ2, ψ3), принадлежащей этой плоскости. Даны
размеры lAB и lAD=lDF . Определить длины шатуна и коромысла lBC и
lCD , а также угол CDF.
Таблица 3.5
Параметры
lАВ , мм
lAD, мм
α1, град
α2, град
α3, град
ψ1, град
ψ2, град
ψ3, град
Варианты числовых значений
0
40
100
120
90
60
100
80
60
1
35
100
115
100
75
110
95
80
2
45
100
135
90
45
105
75
45
3
4
60 42
150 120
120 115
90 100
60
75
100 110
80
95
60
80
5
70
156
135
90
45
105
75
45
6
80
200
120
90
60
100
80
60
7
56
160
115
100
75
110
95
80
8
65
190
135
90
45
105
75
45
9
100
250
120
90
60
100
80
60
Задача 4 Определить массы противовесов mn2 и mn1 , которые
необходимо установить на кривошипе АВ и шатуне ВС для полного
уравновешивания главного вектора сил инерции всех звеньев
37
кривошипно-ползунного механизма (рисунок 4, 1; таблица 6), если
координаты центров масс S1' и S2' этих противовесов равны lAS1' и lBS2'
, а координаты центров масс S1 и S2 звеньев имеют значения lAS1 и lBS2
. Массы звеньев равны m1, m2, m3, а размеры звеньев lAB и lBC.
Таблица 3.6
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lAS1 , мм
lВS2 , мм
lAS1', мм
lBS2', мм
m1, кг
m2, кг
m3, кг
Варианты числовых значений
0
100
300
75
200
500
200
0,1
0,7
0,8
1
110
340
80
230
400
210
0,15
0,75
0,9
2
120
350
90
250
300
250
0,2
0,8
1,0
3
90
280
70
180
450
180
0,1
0,6
0,7
4
80
250
60
160
400
150
0,08
0,55
0,65
5
70
200
55
140
300
130
0,07
0,5
0,55
6
60
190
45
120
250
120
0,07
0,45
0,5
7
130
400
100
250
600
250
0,15
0,9
1,0
8
140
420
100
275
650
270
0,14
1,0
1,1
9
150
500
110
300
600
250
0,15
1,1
1,2
Вариант 2
Задача 1 Определить число степеней свободы и маневренность
механизма промышленного робота (рисунок 1,2).
Задача 2 В шестискоростной ступенчатой коробке передач
(рисунок 2,2; таблица 7) определить значения передаточных
отношений при различных передачах и скорости вращения выходного
вала III, если заданы числа зубьев колес za, za', zb, zc, zd, zd', ze и скорость
вращения входного вала 1. Незаданные значения чисел зубьев колес
определить из усилий соосности, считая все колеса нулевыми с
одинаковым модулем.
Таблица 3.7
Параметры
za
za'
zb
zc
zd
Варианты числовых значений
0
32
16
16
24
19
1
35
17
18
26
21
2
39
19
19
29
23
3
44
22
21
33
25
38
4
45
23
22
34
27
5
48
24
24
36
28
6
46
24
23
35
28
7
43
21
22
32
26
8
40
20
20
30
24
9
30
16
16
23
18
zd'
ze
ωI, рад/с
29
32
100
31
35
120
35
38
80
41
42
60
41
45
70
44
48
90
42
46
110
38
43
100
36
40
80
28
30
50
Задача 3 Спроектировать схему кривошипно-ползунного
механизма (рисунок 3,2; таблица 8) по трем заданным положениям
плоскости кривошипа АВ и трем положениям ползуна С, т.е.
определить длины звеньев lAB и lBC и угол ВАЕ. Положения
плоскости кривошипа задаются в виде трех последовательных
положений прямой АЕ (углы φ1, φ2, φ3), принадлежащей этой
плоскости, а положения ползуна – эксцентриситетом
lAD и
расстояниями lDC1, lDC2 и lDC3 . Задана длина отрезка lAE .
Таблица 3.8
Параметры
φ1, град
φ2, град
φ3, град
lAD, мм
lDC1, мм
lDC2 , мм
lDC3, мм
lAE, мм
Варианты числовых значений
0
120
90
60
10
64
89
114
100
1
2
130 110
100 80
70
50
0
15
80
68
100 83
120 98
120 100
3
120
90
60
20
128
178
228
170
4
130
100
70
0
120
150
180
150
5
120
90
60
25
160
222
285
200
6
110
80
50
20
90
110
130
120
7
8
120 130
90 100
60
70
15
0
96 140
133 175
170 210
140 175
9
110
80
50
30
135
165
195
170
Задача 4 Определить массу противовеса mn1 , который
необходимо установить на кривошипе АВ кривошипно-ползунного
механизма для уравновешивания вертикальной составляющей
главного вектора сил инерции всех звеньев механизма (рисунок 4, 2;
таблица 9), если известны размеры звеньев lAB и lBC, координаты
центров масс S1 и S2 звеньев lAS1 и lBS2, координата центра масс S1'
искомого противовеса lAS1', а также массы звеньев m1 и m2.
Таблица 3.9
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lAS1 , мм
Варианты числовых значений
0
90
450
60
1
100
500
75
2
110
550
85
3
4
5
120 130 140
480 400 550
90 80 100
39
6
150
600
95
7
80
350
50
8
70
300
40
9
60
300
35
lВS2 , мм
lAS1', мм
m1, кг
m2, кг
225 150 250 200 150 200 300 150 100 150
500 600 650 500 400 450 500 400 350 200
0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 0,4 0,45 0,2 0,18 0,15
1,4 1,5 1,7
1,5 1,3 2,0 2,5 1,2 1,1 1,0
40
Рисунок 3.2 – Схемы планетарных коробок передач и замкнутых дифференциальных зубчатых
редукторов
41
Вариант 3
Задача 1 Определить число степеней свободы «руки»
копирующего манипулятора, отслеживающей положения предплечья
и кисти руки оператора (рисунок 1,3).
Задача 2
В механизме замкнутого дифференциального
зубчатого редуктора (рисунок 2,3; таблица 10) определить
передаточное отношение от входного колеса 1 к выходному колесу 3и
частоту вращения выходного колеса. Заданы числа зубьев колес z1=z5,
z2=z4
и частота вращения колеса 1. При решении задачи
воспользоваться условиями соосности редуктора, предполагая, что все
колеса нулевые, а их модули одинаковые.
Таблица 3.10
Пара
метры
z1
z2
n1,
об/мин
0
15
25
2500
1
14
26
3000
2
12
24
1500
Варианты числовых значений
3
4
5
6
7
10
12
14
15
10
20
18
28
30
15
2000 2500 3000 1500 2000
8
10
18
2500
9
15
28
3000
Задача 3
Спроектировать схему механизма шарнирного
четырехзвенника (рисунок 3,3; таблица 11) , у которого коромысло
CD в крайних положениях наклонено к стойке AD под углами ψ3' и ψ3''
. Длины стойки и коромысла равны lAD и lCD . определить длины
кривошипа и шатуна lАВ и lВС , а также экстремальные значения углов
передачи μмин и μмакс.
Таблица 3.11
Параметры
lAD , мм
lCD , мм
ψ3', град
ψ3'', град
Варианты числовых значений
0
125
95
45
120
1
100
60
30
110
2
140
100
40
100
3
110
77
35
95
4
100
75
45
120
5
130
80
30
110
6
145
100
35
95
7
100
70
40
100
8
9
150 120
110 70
45 30
120 110
Задача 4 Определить координаты центров масс lAS1 и lCS3
звеньев 1 и 3 с противовесами механизма шарнирного
четырехзвенника (рисунок 4,3; таблица 12) при полном
42
статистическом уравновешивании этого механизма. Заданы размеры
звеньев lAB, lCD, lBC и положение центра масс шатуна lВS2. Массы
звеньев равны m1, m2 и m3.
Таблица 3.12
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lCD, мм
lВS2 , мм
m1, кг
m2, кг
m3, кг
Варианты числовых значений
0
150
320
290
160
3,0
6,0
5,0
1
2
140 130
300 280
270 250
150 140
2,8 2,6
5,6 5,2
4,7 4,3
3
120
260
230
130
2,4
4,8
4,0
4
110
230
210
120
2,2
4,4
3,7
5
100
210
190
110
2,0
4,0
3,3
6
100
250
200
125
2,0
4,5
3,5
7
90
220
180
110
1,8
4,0
3,1
8
9
80 70
200 175
160 140
90 85
1,6 1,4
3,6 3,1
2,8 2,5
Вариант 4
Задача 1 Определить число степеней свободы и маневренность
механизма универсального промышленного робота (рисунок 1,4).
Задача 2
Для замкнутого дифференциального зубчатого
редуктора (рисунок 2,4; таблица 13)
определить передаточное
отношение от входного вала 1 к выходному барабану 3 и скорость
вращения барабана, если заданы числа зубьев колес z1=z2'=z5 , z2=z4 и
скорость вращения вала 1. Незаданные значения чисел зубьев
определяются из условий соосности редуктора в предположении, что
все колеса нулевые и имеют одинаковые модули.
Таблица 3.13
Параметры
z1
z2
n1, об/мин
Варианты числовых значений
0
15
35
250
1
14
32
300
2
13
28
150
3
12
30
200
4
11
33
250
5
10
25
300
6
14
30
150
7
10
28
200
8
9
12 13
26 26
250 300
Задача 3 Спроектировать схему кровошипно-ползунного
механизма (рисунок 3,4; таблица 14) по заданному коэффициенту
изменения средней скорости ползуна К, ходу ползуна lC1C2 и
смещению направляющей е. определить длины кривошипа и шатуна
lAB и lBC .
43
Таблица 3.14
Параметры
lC1C2 , мм
е, мм
К
Варианты числовых значений
0
60
25
1,2
1
40
20
1,3
2
40
15
1,4
3
50
20
1,5
4
55
15
1,2
5
50
25
1,3
6
48
18
1,4
7
65
25
1,5
8
60
30
1,3
9
50
20
1,2
Задача 4 Определить массы противовесов mn2 и mn1 ,
устанавливаемых на кривошипе и шатуне механизма шарнирного
четырехзвенника и необходимых для полного уравновешивания
главного вектора сил инерции этого механизма (рисунок 4,0; таблица
15). Заданы размеры звеньев lAB, lCD, lBC , координаты центров масс
звеньев lAS1 , lВS2 и lCS3 , массы звеньев m1, m2 и m3 и координаты
центров масс противовесов lAS1' , lВS2'.
При решении задачи считать, что общий центр масс подвижных
звеньев механизма, должен быть неподвижен и лежать в точке А.
Таблица 3.15
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lCD, мм
lAS1, мм
lВS2 , мм
lCS3, мм
m1, кг
m2, кг
m3, кг
lAS1', мм
lВS2', мм
Варианты числовых значений
0
120
400
280
75
200
130
0,1
0,8
0,4
100
200
1
130
430
300
81
220
140
0,11
0,87
0,43
110
220
2
140
470
320
88
230
150
0,13
0,93
0,47
117
230
3
150
500
350
94
25
160
0,13
1,0
0,5
125
250
4
110
370
260
69
185
120
0,1
0,73
0,37
90
185
5
100
330
230
62
165
110
0,08
0,67
0,33
80
165
6
90
240
200
60
120
80
0,1
0,5
0,3
80
110
7
100
270
180
67
135
90
0,11
0,56
0,35
90
120
8
115
310
190
76
150
100
0,13
0,65
0,4
100
140
9
125
330
250
85
170
110
0,14
0,7
0,45
100
150
Вариант 5
Задача 1 Определить число степеней свободы и маневренность
механизма промышленного робота (рисунок 1, 5).
44
Задача 2 Для двухступенчатой планетарной коробки передач
(рисунок 2, 5; таблица 16) определить передаточное отношение от
водила Н к колесу 1 и частоту вращения колеса 1:
а) при закрепленном колесе 3 (первая передача) и
б) при закрепленном колесе 4 (вторая передача). Известны числа
зубьев колес z1, z2, z3, z4 и частота вращения водила nH . незаданные
значения чисел зубьев определить из условия соосности, считая
колеса нулевыми, а модули колес одинаковыми.
Таблица 3.16
Параме
тры
z1
z2
z3
z4
nH,
об/ми
н
Варианты числовых значений
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
51
50
52
52
53
54
61
65
66
70
50
49
48
51 52
53
60
64
65
71
52
51
51
54
55
56
63
67
68
73
49
48
49
50
51
52
59
63
64
69
3000 2500 2000 1500 200 2500 3000 2500 2000 1500
Задача 3 Спроектировать схему механизма шарнирного
четырехзвенника по трем заданным положениям шатуна В1С1, В2С2 и
В3С3 (рисунок 3,5; таблица 17). Длина шатуна lBC . Относительные
положения шатуна задаются координатами хВ2, уВ2, хВ3, уВ3 и углами β1
и β2. Определите размеры кривошипа lAB , коромысла lCD и стойки lAD.
Таблица 3.17
Параметры
lBC, мм
1хВ2, мм
уВ2, мм
хВ3, мм
уВ3, мм
β1, град
β2, град
Варианты числовых значений
0
1
2
3
100 120 150 110
29 11 19 13
-4
31 30 31
47 35 55 39
14 48 47 44
357 346 353 345
3 339 350 337
45
4
5
6
7
8
9
100 120 90 130 120 100
24
20 15 65 57
22
17 22 -29 -11 1,5
17
47 42 47 104 75
46
9
30 -41 21 24
11
351 352 9 353 359 351,5
352 350 7 342 355 352
Рисунок 3.3 – К проектированию схем четырехзвенных рычажных механизмов
46
Задача 4 Масса ползуна кривошипно-ползунного механизма
(рисунок 4,4; таблица 18) равна m3. Подобрать массы звеньев m2 и m1
шатуна ВС и кривошипа АВ таким образом, чтобы главный вектор сил
инерции всех звеньев механизма был уравновешен. Координаты
центров масс S1 и S2 звеньев АВ и ВС равны lAS1 и lВS2. Размеры
кривошипа и шатуна равны соответственно lAB и lBC .
Таблица 3.18
Параметры
m3, кг
lAB, мм
lBC, мм
lAS1 , мм
lВS2 , мм
Варианты числовых значений
0
0,4
100
400
100
100
1
0,5
125
500
130
150
2
0,6
150
600
140
160
3
0,3
75
300
70
80
4
0,7
175
700
180
160
5
6
7
8
9
0,5 0,65 0,6 0,7 1,0
100 130 100 120 140
350 450 450 540 630
90 120 110 130 180
110 140 90 110 150
Вариант 6
Задача 1 Определить степень свободы «руки» копирующего
манипулятора, отслеживающей положения кисти руки оператора
(рисунок 1,6).
Задача 2 Для механизма замкнутого дифференциального
зубчатого редуктора (рисунок 2,6; таблица 19) определить
передаточное отношение от входного вала 1 к валу подвижного
корпуса-барабана 5 и частоту вращения вала 1. Известны числа зубьев
колес z1=z2'=z3', z2=z4 и частота вращения вала 1. При решении
задачи учесть условия соосности механизма, считая все колеса
нулевыми, а их модули одинаковыми.
Таблица 3.19
Парамет
ры
z1
z2
n1,
об/мин
Варианты числовых значений
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
13
12
11
10
14
26
33
30
28
32
30
35
32
28
35
1500 1600 1700 1800 1900 200 1800 1700 1600 1500
Задача 3
четырехзвенника
Спроектировать схему механизма шарнирного
(рисунок 3,6; таблица 20) по заданному
47
коэффициенту изменения средней скорости коромысла CD, равному
К. Заданы размеры стойки и коромысла lAD и lCD, угол наклона
коромысла к стойке в одном из крайних положений ψ3'. Определить
длину кривошипа lAB, длину шатуна lBC и экстремальные углы
передачи μмин и μмакс.
Таблица 20
Параметры
lAD , мм
lCD , мм
К
ψ3', град
Варианты числовых значений
0
140
100
1,5
45
1
115
85
1,4
50
2
110
80
1,3
55
3
130
100
1,2
60
4
100
75
1,5
45
5
150
110
1,4
50
6
125
95
1,2
60
7
135
100
1,3
55
8
90
1,5
45
9
145
105
1,4
50
Задача 4 Определить массы m1 и m3 звеньев 1и 3 с
противовесами механизма шарнирного четырехзвенника (рисунок 4,
3; таблица 21) при полном статическом уравновешивании этого
механизма. Заданы размеры звеньев lAB, lBC , lCD и положение центров
масс lAS1 , lВS2 и lCS3 . Массы шатуна равна m2.
Таблица 3.21
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lCD, мм
lAS1, мм
lВS2 , мм
lCS3, мм
m2, кг
Варианты числовых значений
0
100
250
200
110
125
280
4,5
1
90
220
180
100
110
250
4,0
2
80
200
160
90
90
220
3,6
3
70
175
140
80
85
200
3,1
48
4
100
210
190
100
110
300
4,0
5
110
230
210
110
120
330
4,4
6
120
260
230
120
130
370
4,8
7
130
280
250
130
140
400
5,2
8
140
300
270
140
150
430
5,6
9
150
320
290
150
160
470
6
Рисунок 3.4 – К статическому уравновешиванию масс плоских
рычажных механизмов
Вариант 7
Задача 1 Определить число степеней свободы и маневренность
механизма промышленного робота (рисунок 1, 7).
Задача 2 В четырехскоростной планетарной коробке передач
(рисунок 2,7; таблица 22) при первой передаче включаются тормоза Т1
и Т2, при второй передача – тормоз Т1 и муфта М2, при третьей
передаче – тормоз Т2 и муфта М1, при четвертой передаче – муфты М1
и М2. Определить значения передаточных отношений при различных
передачах и частоты вращения вала Н2, если заданы числа зубьев
колес z1, z3, z4, z6 и частота вращения входного вала 1.
49
Таблица 3.22
Пара
мет
ры
z1
z3
z4
z6
n1, об/
мин
0
25
91
90
46
2800
1
2
24
22
96
78
96
80
48
42
3000 2900
Варианты числовых значений
3
4
5
6
7
21
85
84
40
3100
20
70
63
35
2500
19
75
64
32
3000
18
66
58
28
2700
17
65
59
28
2800
8
9
16
64
60
30
3000
15
65
61
27
3200
Задача 3 Для механизма шарнирного четырехзвенника (рисунок
3,7; таблица 23) определить аналитически максимальный угол размаха
ψ3макс коромысла CD , если длины звеньев lAB, lBC, lCD и lAD заданы.
Определить экстремальные значения углов передачи μмин и μмакс.
Таблица 3.23
Парамет
ры
lAВ , мм
lВС , мм
lСD , мм
lAD , мм
0
50
167
100
167
1
30
68
53
75
Варианты числовых значений
2
3
4
5
6
7
25
45
30
40
35
35
80
160 100
90
110 200
55
100
60
70
120
80
100 180 100 100 140 220
8
40
135
88
135
9
50
113
125
Задача 4 Определить координаты центров масс противовесов
lAS1' и lBS2', устанавливаемых на кривошипе и шатуне кривошипноползунного механизма (рисунок 4,1; таблица 24), предназначенных
для полного уравновешивания главного вектора сил инерции этого
механизма. Заданы размеры звеньев lАВ и lВС , координаты центров
масс lAS1 и lBS2, массы звеньев m1, m2 и m3, массы противовесов mn1 и
mn2 .
Таблица 3.24
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lAS1, мм
lВS2 , мм
m1, кг
m2, кг
m3, кг
mn1, кг
0
55
165
40
110
0,06
0,39
0,44
0,40
1
65
200
50
130
0,07
0,45
0,52
0,46
Варианты числовых значений
2
3
4
5
6
7
75
85
100 115 125 135
250 280 300 350 400 420
57
170 200 230 250 270
150 170 200 230 250 270
0,08 0,09 0,10 0,12 0,13 0,14
0,52 0,60 0,7
0,8
0,9
1,0
0,60 0,70 0,8
0,9
1,0
1,1
0,54 0,60 0,7
0,8
0,9
1,0
50
8
145
450
300
300
0,15
1,0
1,2
1,1
9
155
500
310
310
0,16
1,1
1,2
1,2
mn2 , кг
1,0
1,2
1,4
1,7
1,9
2,2
2,5
2,6
2,8
3,0
Вариант 8
Задача 1 Определить число степеней свободы и маневренность
механизма промышленного робота (рисунок 1, 8).
Задача 2 В замкнутом дифференциальном зубчатом соосном
редукторе (рисунок 2,8; таблица 25) определить передаточное
отношение от вала 1 к валу подвижного корпуса-барабана 3 и
скорость вращения барабана. Известны числа зубьев колес z1=z2'=z5,
z2=z4 и скорость вращения вала 1. Для определения незаданных
чисел зубьев воспользоваться условиями соосности редуктора, считая
все колеса нулевыми, а их модули одинаковыми.
Таблица 3.25
Параметры
z1
z2
ω1 , рад/с
0
10
28
150
1
11
32
160
Варианты числовых значений
2
3
4
5
6
7
12
13
14
13
12
13
35
30
35
28
30
28
170 180 190 200 180 170
8
14
32
160
9
10
26
150
Задача 3 Спроектировать схему кулисного механизма (рисунок
3,8; таблица 26) по заданному коэффициенту изменения средней
скорости кулисы, равному К и длине стойки lAB .
Таблица 3.26
Параметры
lAB , мм
К
0
100
1,5
1
90
1,75
Варианты числовых значений
2
3
4
5
6
7
80
70
60
110
120 130
2,0 2,25 2,5 2,75
3,0
1,6
8
140
1,8
9
150
2,1
Задача 4 Определить положения центров масс подвижных
звеньев механизма шарнирного четырехзвенника lAS1, lВS2, lСS3
(рисунок 4,5; таблица 27), при которых главный вектор сил инерции
равен нулю. Заданы длины звеньев lАВ, lВС , и lСD , массы звеньев m1 ,
m3 и m2. При решении задачи считать, что общий центр масс S
подвижных звеньев совпадает с точкой А.
Таблица 3.27
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lCD, мм
m1, кг
Варианты числовых значений
3
4
5
6
7
0
1
2
60
250
130
1,2
70
280
150
1,5
80
300
160
1,8
90
350
180
1,9
100
400
200
2,0
51
110
430
210
2,3
120
470
240
2,5
130
500
250
2,7
8
9
140
550
280
2,8
150
600
300
3,0
m2, кг
m3, кг
5,0
2,5
6,0
3,0
7,0
3,5
7,5
3,7
8,0
4,0
9,0
4,6
9,5
4,8
10
5,0
11
5,4
12
6,0
Вариант 9
Задача 1 Определить число степеней свободы и маневренность
механизма промышленного робота (рисунок 1).
Задача 2 Для замкнутого дифференциального зубчатого
соосного редуктора (рисунок 2,9; таблица 28) определить
передаточное отношение от входного вала 1 к валу подвижного
корпуса-барабана 5 и скорость вращения барабана, если заданы числа
зубьев колес z1=z3', z2=z4 и скорость вращения входного вала ω1.
Незаданные значения чисел зубьев определить из условий соосности
редуктора, считая все колеса нулевыми, а их модули зацепления
одинаковыми.
Таблица 3.28
Параметры
z1
z2
ω1 , рад/с
0
15
30
250
1
14
28
270
Варианты числовых значений
2
3
4
5
6
7
10
14
10
15
12
10
18
26
15
28
24
20
280 300 310 320 300 290
8
15
25
280
9
12
18
300
Задача 3 Спроектировать схему механизма шарнирного
четырехзвенника (рисунок 3,9; таблица 29) по заданному
коэффициенту изменения средней скорости коромысла CD, равному
К=1, длине коромысла lCD , углом наклона коромысла к стойке в
крайних положениях ψ3' и ψ3''. Определить длины кривошипа lAB ,
шатуна lBC и стойки lAD . Установить значения экстремальных углов
передачи μмин и μмакс.
Таблица 3.29
Параметры
lCD , мм
ψ3', град
ψ3'', град
0
100
30
90
1
110
40
100
Варианты числовых значений
2
3
4
5
6
7
75
130
150
120
90
80
30
20
30
40
30
20
80
120
90
100
80
120
8
125
30
90
9
140
40
100
Задача 4 Определить положение центра масс противовеса,
устанавливаемого на кривошипе АВ кривошипно-ползунного
механизма (рисунок 4,2; таблица 30) для уравновешивания
вертикальной составляющей главного вектора сил инерции всех
звеньев механизма. Заданы размеры звеньев lAB и lBC, координаты
центров масс lAS1 и lВS2, массы звеньев m1 и m2 , а также масса
противовеса mn1.
52
Таблица 3.30
Параметры
lAB, мм
lBC, мм
lAS1, мм
lВS2, мм
m1, кг
m2, кг
mn1, кг
0
50
250
30
100
0,2
0,7
0,1
1
70
350
53
110
0,2
1,0
0,2
Варианты числовых значений
2
3
4
5
6
7
85
100 115
125 135 150
400 500 550
600 550 700
65
75
85
90
100 100
130 150 170
200 250 300
0,3
0,3
0,4
0,4
0,5
0,5
1,3
1,5
1,7
2,0
2,0
3,0
0,2
0,2 0,25 0,25 0,3
0,5
8
60
300
45
100
0,2
0,9
0,12
9
90
450
70
150
0,3
1,5
0,3
3.3 Рекомендации к выполнению контрольной работы
При структурном анализе и синтезе пространственного
механизма манипулятора или промышленного робота с несколькими
степенями свободы в первой задаче каждого варианта следует указать
стойку, подвижные звенья, виды кинематических пар и их взаимное
расположение. Число степеней свободы манипулятора определяется
по формуле для пространственных механизмов. Под маневренностью
m манипулятора понимается его число степеней свободы при
неподвижном захвате.
Во второй задаче исследуется механизм многоскоростной
коробки передач или замкнутый дифференциальный редуктор.
При анализе коробки передач, представляющей собой зубчатый
механизм с несколькими степенями свободы, надо составить схемы
передачи движения от входного вала к выходному для каждой
передачи и определить соответствующие передаточные отношения.
Анализ
замкнутого
дифференциального
механизма
целесообразно начать с выяснений его структуры. Следует выделить в
механизме дифференциальную часть (сателлит, водило, центральные
колеса) и замыкающую зубчатую передачу. Затем составляется
соотношение, связывающее скорости звеньев дифференциальной
части механизма и соотношение для скоростей замыкающей передачи.
Из этих соотношений можно получить выражение для искомого
передаточного отношения замкнутого дифференциального механизма.
В третьей задаче контрольной работы решается задача
проектирования четырехзвенного рычажного механизма по заданным
положениям его звеньев. При решении этой задачи применяются
графические методы решения, изложенные в учебниках [1] или [3].
Все графические построения выполняются на миллиметровой бумаге
и вклеиваются в тетрадь.
53
В четвертой задаче проводятся расчеты, связанные с полным
или частичным уравновешиванием главного вектора сил инерции
звеньев кривошипно-ползунного или четырехзвенного механизмов, с
целью снижения динамического воздействия работающих механизмов
на фундамент. Полное уравновешивание главного вектора сил
инерции механизма имеет место, если общий центр масс подвижных
звеньев находится
в одной и той же точке, неподвижной
относительно стойки. При частичном уравновешивании этого вектора
общий центр масс может перемещаться только вдоль определенной
оси.
При решении данной задачи рекомендуется использовать
методику, приведенную в книгах [1] или [3].
4 Цели и задачи курсовой работы
Студенты, обучающиеся по специальности «Транспорт,
транспортная техника и технологии», «Машиностроение» выполняют
курсовую работу (КР) по теории механизмов и машин. Содержание
работы - кинетостатический анализ рычажного механизма, синтез
зубчатых механизмов. Основная цель КР – привить навыки
использования общих методов проектирования и исследования
механизмов для создания конкретных машин и приборов
разнообразного назначения. Студент должен научиться выполнять
расчеты, применяя как аналитические, так и графические методы
решения инженерных задач на разных этапах подготовки
конструкторской документации.
4.1 Задание на курсовую работу
Объем курсовой работы – два листа формата А1 графических
построений, связанных с расчетами, выполняемыми в расчетнопояснительной записке. На листах записки текст должен быть только
с одной стороны. Общие правила оформления расчетов такие же, как
для контрольной работы. Каждое графическое построение на листе
или группа однотипных построений должны иметь надпись и
масштабы (с размерностями), которые следует выбирать так, чтобы
построения были, достаточно крупны и лист не имел, неоправданных
пустых мест.
Курсовая работа имеет общее условие для 10 вариантов
кинематических схем механизмов, каждая схема содержит 10
вариантов числовых данных и 8 различных положений механизма.
54
Студент выбирает вариант курсовой работы по двум последним
цифрам своего шифра:
- номер варианта кинематической схемы - по последней цифре
шифра (если эта цифра 0, то берется вариант 10);
- числовые данные из таблицы - по предпоследней цифре
шифра;
- положение механизма для силового расчета – по последней
цифре.
4.1.1 Содержание графической части курсовой работы
Лист 1 - Кинетостатический анализ механизма
1 Построить 8-мь планов положений механизма (при общем
изображении стойки) согласно равноотстоящим положениям входного
звена 1. За начальное положение механизма принимается одно из
крайних положений. Там, где они отсутствуют, любое положение.
Размеры звеньев, согласно обозначению их точек на схеме механизма,
и значение угловой скорости  1 входного звена 1 указаны в
соответствующем вертикальном столбце таблицы числовых данных.
2 Для 8-ми положений механизма построить планы скоростей.
На планах показать векторы скоростей всех точек, обозначенных на
схеме механизма буквами, в том числе и точек S – центров масс
звеньев, которые при стержневой форме звена находятся на серединах
их полных длин.
3 Построить план ускорений для положения
механизма,
определяемого по последней цифре шифра. Найти векторы ускорений
всех точек, указанных в п. 2.
4 Подсчитать угловые скорости и угловые ускорения звеньев, их
значения свести в таблицу расчетно-пояснительной записки, показать
их направления на звеньях.
5 Определить, используя план ускорений, инерционные
нагрузки механизма в заданном положении и силы тяжести звеньев.
Массу т звеньев-стержней находят по их полной длине l и
массе q, приходящейся на 1 м длины звена: m = ql, приняв q = 10 кг/м.
Массу звеньев-ползунов определять по найденной массе m1 ведущего
звена 1: масса ползуна 3 в кривошипно-ползунном механизме m3 = 4
m1, в синусном механизме массы ползунов 2 и 3 принять соответственно m2 = 2 m1 и m3 = 10 m1.
Моменты инерции звеньев-стержней относительно оси,
проходящей через центр масс S перпендикулярно плоскости
движения, определять приближенно по формуле Is = 0,lm/2. Момент
55
инерции относительно параллельной оси, проходящей через точку X,
определяется по известной формуле перехода Ix=IS+ m/ 2s,x, где I,x –
расстояние между осями.
6 Вычертить на листе отдельно структурную группу Ассура,
состоящую из звеньев 2 и 3, в таком же масштабе, как и сам механизм.
Нанести на группу Ассура внешние силы – силы тяжести звеньев,
инерционные нагрузки и внутренние силы – реакции в
кинематических парах.
Путем построения плана сил определить реакции в
кинематических парах группы
звеньев 2 и 3 от действия инерционных нагрузок и сил тяжести, не
учитывая сил трения.
Если при построении плана сил какая-либо сила будет
относительно мала и при достаточно больших векторах других сил
должна изображаться вектором меньше миллиметра, то его на плане
сил можно не показывать. Однако в общих буквенных выражениях и
при подстановках в них значений приводить все силы и их плечи;
пренебрегать действием силы можно только после того, как будет
показана его незначительность по сравнению с действием других сил.
7 Следует изобразить отдельно ведущее звено со стойкой и
показать действующие нагрузки, т.е. инерционные нагрузки, реакцию
в точке А, найденную при расчете группы Ассура 2 и 3,
уравновешивающую силу.
Определить уравновешивающую силу на кривошипе 1, считая
ее приложенной в точке А, перпендикулярно кривошипу ОА. Найти
реакцию в опоре О, учитывая действие уравновешивающей силы.
Выяснить роль уравновешивающей силы в данном положении
механизма: является она движущей силой или сопротивлением.
Объяснить, почему, несмотря на исключение из расчета трения и
внешних, сопротивлений, оказывается необходимой внешняя
уравновешивающая сила.
Рядом поместить план сил ведущего звена. Значения реакций во
всех четырех кинематических парах выписать на лист.
8 Определить уравновешивающую силу с помощью рычага
Жуковского и сравнить ее по величине и направлению с уравновешивающей силой, найденной в п. 8 через взаимодействие звеньев.
Расхождение указать в процентах, выписав на лист.
9. Определить для рассматриваемого положения кинетическую
энергию трех подвижных звеньев механизма, приведенную к точке А,
массу механизма и приведенный к ведущему валу 1 момент инерции
механизма.
56
Лист 2 - Синтез зубчатых механизмов
1 Вычертить зацепление двух зубчатых колес внешнего
зацепления (а и в). Масштаб построений выбирается так, чтобы
высота зубьев была не менее 40-60 мм. На каждом зубчатом колесе
показать по три зуба с простановкой необходимых размеров (см.
образец).
2 Построить картину зацепления меньшего зубчатого колеса с
инструментальной рейкой.
3 Вычертить в двух проекциях планетарный редуктор с
построением плана скоростей.
4 Изобразить для зубчатых колес внешнего зацепления
диаграмму скольжения.
Все графические построения сопровождаются написанием
расчетно-пояснительной записки (РПЗ). РПЗ пишется (печатается) на
одной стороне листа писчей бумаги формата А4. Расстояние от границ
листа до границ текста следует оставлять: слева- 25-30 мм, вверху и
внизу 15 мм, справа не менее 10мм. Все страницы нумеруются. План
РПЗ должен соответствовать последовательной работе над курсовой
работой. Заголовки разделов должны иметь порядковые номера,
обозначенные арабскими цифрами. Подразделы должны иметь
двузначную нумерацию в пределах каждого раздела. В соответствии с
объемом курсовой работы РПЗ должна иметь следующую структуру:
- задание, выданное кафедрой;
- содержание;
- введение;
- структурный анализ механизма;
- построение планов положений механизма;
- построение 8-и планов скоростей;
- построение одного плана ускорений;
- силовой анализ механизма;
- синтез зубчатых механизмов;
- список использованной литературы.
Все необходимые для расчета уравнения и формулы пишутся в
общем виде, а затем в них подставляются числовые значения и
приводится конечный результат (с указанием размерности). Для
повторяющихся вычислений результаты представляются в табличной
форме.
Ниже приведены темы курсовой работы.
4.1.2 Варианты заданий схем механизмов
57
Вариант 1
Механизмы кривошипно-ползунного механизма (рисунок 4.1,
таблица 4.1)
Рисунок 4.1
Таблица 4.1
Величи
на
Предпоследняя цифра шифра
0
ОА, мм
60
е, мм
30
АВ, мм 180
АЕ, мм
80
ω1, рад/ с 60
т1, мм
3
1
80
40
240
120
25
4
2
100
30
300
80
30
3
3
120
25
340
180
35
4
4
140
28
365
90
32
3
5
160
0
400
200
18
4
6
180
80
550
250
26
3
7
240
90
900
40
15
4
8
20
14
68
26
80
3
9
22
16
75
35
30
4
za
12
14
15
12
14
12
14
15
12
14
zb
18
24
21
20
21
19
25
20
24
26
m, мм
5
6
5
6
8
5
6
8
5
6
nдв
940
960
960
960 1440 1440 1420 1440 940 1700
n1
50
45
40
55
60
58
65
70
75
80
85
Вариант 2
Механизмы кривошипно-ползунного механизма
(рисунок 4.2, таблица 4.2)
Рисунок 4.2
Таблица 4.2
Величина
Предпоследняя цифра шифра
0
ОА,мм
е, мм
АВ,мм
BE,мм
ω 1, рад/с
т1, мм
za
zb
m, мм
nдв
n1
1
65 75
20 35
200 250
60 100
28 34
3
4
14 12
24 21
4
5
860 940
100 90
2
3
4
100 120 130
60
20
30
320 300 330
150 125 150
14
25
20
5
3
4
13
12
11
19
24
18
5
6
6
960 1440 1460
110 120 130
59
5
6
150
0
360
140
18
5
14
23
7
940
80
170
100
500
250
12
3
12
20
8
960
85
7
8
9
230
22
24
80
12
15
650
75
86
200
20
28
15
100 30
4
5
3
13
14
10
18
25
20
9
8
7
1440 1460 860
95
140 90
Вариант 3
Механизмы шарнирного четырехзвенника
(рисунок 4.3, таблица 4.3)
Рисунок 4.3
Таблица 4.3
Величина
Предпоследняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ОА,мм
ОС,мм
ВС,мм
АВ,мм
АЕ,мм
ω 1, рад/с
55
120
150
180
70
30
75
200
160
240
80
35
90
240
200
280
75
15
115
250
300
350
150
24
130
300
350
400
200
20
150
400
300
500
210
19
170
450
350
540
190
14
200
400
500
600
240
25
22
45
55
60
28
60
24
40
60
64
25
50
т1, мм
3
4
5
3
4
5
3
4
5
3
za
12
12
12
14
11
13
12
14
15
13
zb
24
20
26
26
25
26
22
20
25
23
m, мм
10
12
13
14
15
16
15
14
12
10
1420 1440 950
930
940 1250 1100 1440 1450 1410
74
72
nдв
n1
71
72
68
60
72
70
75
65
82
Вариант 4
Механизмы шарнирного четырехзвенника
(рисунок 4.4, таблица 4.4)
Рисунок 4.4
Таблица 4.4
Величи
на
ОА,мм
ОС,мм
ВС,мм
АВ,мм
BE,мм
ω 1, рад/с
т1, мм
za
zb
m, мм
nдв
n1
Предпоследняя цифра шифра
0
1
2
60
120
150
150
150
40
4
12
20
5
1500
200
58
140
160
180
100
30
3
14
28
4
1200
120
80
160
200
200
180
16
4
13
26
5
1500
180
3
4
5
6
75
100 105 120
200 200 240 245
200 250 230 300
200 250 300 300
150 200 140 180
30
28
25
22
3
4
3
4
10
9
12
9
22
20
24
22
4
5
4
5
1400 1500 1100 1500
140 160 100 150
61
7
8
9
125 14 140
250 30 300
320 34 320
360 34 400
200 25 200
20
60
21
3
4
3
10
9
14
26
27
26
4
5
4
1400 1000 1000
120 80 110
Вариант 5
Механизмы шарнирного четырехзвенника (рисунок 4.5, таблица
4.5)
Рисунок 4.5
Таблица 4.5
Величи
на
0
Предпоследняя цифра шифра
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ОА,мм
ОС,мм
ВС,мм
АВ,мм
АЕ,мм
60
140
160
200
100
80
180
200
260
120
100
280
180
300
150
120
240
300
360
200
140
320
300
400
200
160
380
320
480
240
180
440
300
500
200
200
420
500
600
250
22
46
50
60
35
240
400
600
700
250
ω 1, рад/с
30
28
25
20
24
31
21
30
60
12
т1, мм
5
4
5
6
5
4
5
6
5
4
za
15
14
16
13
12
14
15
10
12
13
zb
45
42
48
39
40
45
48
35
36
39
m, мм
8
7
9
10
8
7
9
10
8
7
nдв
n1
1200 1360 1460 1350 1260 1260 1580 1470 880 1570
60
68
73
70
63
62
63
79
74
50
80
Вариант 6
Механизмы синусного механизма (рисунок 4.6, таблица 4.6)
Рисунок 4.6
Таблица 4.6
Величи
на
Предпоследняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ОА, мм
50
100
150
25
60
80
120
200
140
175
е, мм
10
30
60
10
30
40
60
80
70
100
АЕ, мм
20
40
30
10
25
30
50
100
56
80
а, рад
П
6
0
П
2
П
3
П
4
П
2
П
4
П
3
0
П
2
ω 1, рад/с
20
15
30
50
35
40
25
15
28
18
т1, мм
2
3
3
3
2
3
2
3
2
3
za
14
13
12
15
13
14
13
12
11
10
zb
20
19
18
21
18
21
20
19
20
22
m, мм
3
4
5
3
4
5
3
4
5
3
nдв
3000
2950
2940
2930 2920 3000
2950
2940 2930 2900
n1
750
650
655
700
615
580
680
63
600
600
630
Вариант 7
Механизмы двухкривошипного шарнирного четырехзвенника
(рисунок 4.7, таблица 4.7)
Рисунок 4.7
Таблица 4.7
Величина
Предпоследняя цифра шифра
3
4
5
6
0
1
2
7
8
9
ОА,мм
150
200
50
240
70
80
35
60
60
50
ОС,мм
ВС,мм
АВ,мм
BE,мм
55
170
120
50
100
240
200
80
20
60
52
30
75
200
160
85
40
80
75
40
50
100
90
60
20
40
37
30
10
80
70
40
24
64
40
20
30
60
55
35
ω 1, рад/с
15
12
40
10
15
30
50
40
35
45
т1, мм
3
3,5
4
3,5
3
4
3,5
3
4
3
za
10
12
9
10
12
9
11
10
9
zb
32
34
30
30
35
28
34
36
29
24
m, мм
6
7
8
7
6
8
7
6
8
6
nдв
770
770
1000
1000
770
770
1520
1000
n1
8
9
12
13
10
7
20
14
64
12
1520 1520
21
24
Вариант 8
Механизмы кривошипно-ползунного механизма с большим
дезаксиалом (рисунок 4.8, таблица 4.8)
Рисунок 4.8
Таблица 4.8
Величи
на
Предпоследняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ОА, мм
40
100
200
150
80
60
120
70
110
30
е, мм
60
120
220
210
90
120
150
80
130
40
АВ, мм
160
320
650
550
250
280
400
220
360 110
BE, мм
50
80
200
150
60
100
120
60
110
40
ω 1, рад/с
m= т1,
мм
za
60
30
20
15
35
40
12
37
26
80
2,5
3
3
3
3,5
3
2,5
3
3,5
3
10
10
9
8
8
9
10
10
9
8
zb
26
28
27
26
28
25
27
30
26
27
u1H
3
3,5
4
4,5
5
4,5
4
3,5
3
5
65
Вариант 9
Механизмы двухкривошипного шарнирного четырехзвенника
(рисунок 4.9, таблица 4.9)
Рисунок 4.9
Таблица 4.9
Величина
Предпоследняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ОА,ММ
ОС,мм
ВС,мм
АВ,мм
АЕ,мм
ω 1, рад/с
60
25
50
55
30
35
80
10
60
70
35
28
64
20
60
40
25
30
40
20
35
36
26
45
100
50
80
90
40
25
80
40
70
75
40
30
200
75
240
160
70
15
60
20
50
52
25
32
240
100
200
200
120
12
170
60
150
130
60
16
т1, мм
2
4
3
3,5
3
3
2
3,5
4
4
za
12
12
10
13
9
14
11
12
13
10
zb
24
27
20
20
18
22
22
18
26
17
m, мм
8
6
8
8
10
8
8
8
6
10
u1H
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
5
4
3
66
Вариант 10
Механизмы шарнирного
четырехзвенника
коромыслом (рисунок 4.10, таблица 4.10)
с
большим
Рисунок 4.10
Таблица 4.10
Величина
ОА,мм
ОС,мм
ВС,мм
АВ,мм
BE,мм
ω 1, рад/с
т1, мм
za
zb
m, мм
u1H
Предпоследняя цифра шифра
0
1
40
80
160
140
40
30
3
14
22
5
10
20
30
60
60
15
35
3
13
23
5
10
2
3
100 60
180 100
350 200
320 190
50 40
12 15
3
3
12 15
18 28
5
4,5
8
9
67
4
5
6
7
8
9
50
150
250
200
100
20
4
11
22
6
12
80
200
400
300
100
16
4
14
28
5
10
25
100
150
90
40
40
4
12
15
6
8
100
400
550
300
75
20
4
14
26
5
9
120
300
420
350
100
15
3
13
26
4,5
10
90
315
315
250
65
22
4
11
24
6
12
Литература
Основная:
1 Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. – М., 1987.
– 683 с.
2 Попов С.А., Тимофеев Г.А. Курсовое проектирование по
теории механизмов механике машин. – М., 2002. – 362 с.
3 Фролов К.В. Теория машин и механизмов, для вузов. – М., 1998.
– 421 с.
Дополнительная:
1 Баранов Г.Г. Курс теории механизмов и машин. – М., 1974. –
327 с.
2 Гавриленко Г.С. Теория механизмов. – М. : «Высшая школа»,
1988. – 544 с.
3 Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин. – М., 1972. –
576 с.
4 Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. – М. : Наука,
1990. – 489 с
5 Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных
двигателей. – М. : Высшая школа, 1970. – 173 с.
6 Юдин В.А., Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин. – М.,
1977. – 289 с.
68
К.П. 250340. 2206.06. 12.
H

1
Rf1
Rb1

R1
R1
Ra1
 Р1

а
f
 Р2
Перв. примен.
Ra 2
R 2
R2
P  m
Rf 2
P
2
P
2

Справ. №
Rb 2
0
1
Ra1
2


R1
Rb1
3600

z1
0  
Rf1
К.П. 250340. 2206.06. 12.
Инв.№подл. Подп. и дата
Взам.инв.№ Инв.№дубл. Подп. и дата

Изм. Лист №докум.
Разраб.
Пров.
Т.контр.
Н. контр.
Утв.
69
Подп. Дата
Лит.
Масса Масштаб
Синтез зубчатого
зацепления
1:1
Лист
Копировал
Листов
Формат A1
70
71