18956

СОСТАВЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МЕХАНИЗМА И СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Приобретение студентами навыков к составлению кинематических схем с модели механизма или конструктивного чертежа. Уяснить из каких структурных групп состоит данный механизм и в каком порядке эти группы присоединяются в процессе образования механизма.

Русский

2014-12-19

790 KB

23 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

СОСТАВЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МЕХАНИЗМА

И СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ

Продолжительность аудиторного изучения темы – 2 часа

1.1 Цель работы

1. Приобретение студентами навыков к составлению кинематических схем с модели механизма или конструктивного чертежа;

2. Уяснить из каких структурных групп состоит данный механизм и в каком порядке эти группы присоединяются в процессе образования механизма.

3. Изучить последовательность операций при определении класса механизма и формулы строения механизма.

1.2 Материальное обеспечение

1. Комплект учебных плакатов.

2. Макеты машин и механизмов.

3. Методические указания

1.3 Литература

  1.  Фролов К.В. Теория механизмов и механика машин, М.: Высшая школа, 2003;
    1.  Лачуга Ю.Ф. Теория механизмов и машин, М.: Высшая школа, 2006;
      1.  Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин, М.: Высшая школа, 1975;
        1.  Суслов В.И. Теория механизмов и машин, М.: Высшая школа, 2006;
        2.  Методические указания.

1.4 Методические указания

Машина – это устройство, создаваемое человеком для изучения и использования законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его производительности и облегчения путем частичной или полной замены человека в его трудовых и физиологических функциях

Всякая машина состоит из механизмов.

Механизм – система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел.

Всякий механизм состоит из отдельных тел (деталей).

Деталь - изделие, которое не разбирается на составные части без нарушения возможности выполнения им предусмотренных функций.

Деталь или несколько неподвижно соединённых между собой деталей, движущихся как одно целое, называется звеном.

Стойка - неподвижное звено механизма.

Входное звено - звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев.

Выходное звено - звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Кинематическая пара - соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.

Все кинематические пары разделяются на пять классов. Номер класса кинематической пары определяется числом связей, которые наложены на движение одного звена пары относительно другого.

Числом степеней свободы механической системы называется число независимых параметров определяющих положение системы.

По числу степеней свободы в относительном движении звеньев кинематические пары делятся на одно, двух, трех, четырёх и пятиподвижные, которые налагают на относительное движение звеньев соответственно пять, четыре, три, две и одну связь. В таблице 1 приведены изображения и характеристики некоторых кинематических пар

Таблица 1 – Примеры кинематических пар

Кинематическая цепь – система звеньев, связанных между собой кинематическими парами.

Механизмявляется кинематической цепью с неподвижным звеном, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев все остальные звенья совершают вполне определенные движения.

Все механизмы можно разделить на плоские и пространственные механизмы, состоящие из четырех звеньев, называются четырехзвенными механизмами.

Наиболее часто встречающиеся плоские четырехзвенные механизмы, указанные на рисунке 1и называются соответственно:

1. Кривошипно-ползунный механизм.

2. Механизм шарнирного четырехзвенника.

3. Кулисный механизм.

4. Синусный механизм.

5. Тангенсный механизм.

Рисунок – Структурные схемы типовых механизмов

Основной принцип образования механизмов был впервые сформулирован в 1914 году русским ученым Л.В.Ассуром. Он состоит в следующем: схема любого механизма может быть составлена последовательным присоединением к ведущему звену (к ведущим звеньям) групп звеньев с нулевой степенью подвижности относительно тех звеньев, к которым группа присоединяется.

Для плоских механизмов, звенья которых входят в пары IV и V классов, это условие можно выразить так:

,     (1.1)

где n – число подвижных звеньев;

     P5 – число пар пятого класса;

     P4 - число пар четвертого класса;

Известно, что высшие пары ΙV класса можно заменить парами V класса. В основе замены высших пар низшими лежит условие, что бы механизм, полученный после такой замены, обладал прежней степенью подвижности и что бы сохранить мгновенные относительные движения всех его звеньев.

Каждая высшая пара эквивалентна одному звену, входящему в две низшие кинематические пары.

Рассмотрим примеры замены механизмов с высшими парами низшими. На рисунках 7,8 приведена замена механизма с высшей парой низшими, элементы звеньев которой представляют собой произвольно заданные кривые или две окружности.

Проводим нормаль NN в точке касания С кривых, находим центры  кривизны О2 и О3. Получим механизм АО2 О3 В. Замена правильна для заданного положения. В другом положении размеры звеньев изменятся, так как центры кривизны  О2 и О3 займут новое положение.

На рисунках 9, 10 показана замена механизма с высшей парой низшей, элементы звеньев которой представляют собой производную заданную кривую и прямую или произвольно заданную кривую и точку. В первом случае находим центр кривизны О2  . Центром кривизны звена 3 бесконечно удален, а вращательная пара заменяется поступательной парой V класса. Во втором случае находим центр кривизны О2, а центр кривизны О3 находим  в точке С.

На рисунке 11 показана замена механизма с высшей парой низшей, когда элементами звена являются прямая и точка. А в этом случае замена сводится к постановке условного звена 4.

На рисунке 12 показана замена высшей  пары, входящей в зубчатое зацепление, низшей парой. В этом случае ось заменяемого звена 4 совпадает с общей нормалью к профилям зубьев в точках касания. Длина звена ЕD при внешнем зацеплении  равны:

                                                     (рис. 12 а)

Для внутреннего зацепления:

                                                     (рис. 12 б)

Заменив, таким образом, пары IV класса парами V класса формула (1.1) примет вид:

                                                    (1.2)

Из равенства (1.2) следует, что условие, которому должны удовлетворить группы, можно записать так:

                                                            (1.3)

Так как числа звеньев и пар могут быть только целыми, то условию (1.3) могут удовлетворять только следующие сочетания чисел звеньев и кинематических пар, входящих в группу

                                                                           (1.4)

Задаваясь различными сочетаниями чисел, удовлетворяющие условию (1.4), мы можем получать группы различного вида. Таким образом, получаемые группы можно разбить на классы, указать порядок и вид.

 

3 Порядок выполнения лабораторной работы

1. Имея перед собой машинку или ее модель, необходимо, прежде всего, разобраться в характере относительного движения отдельных звеньев. Для этого необходимо медленно проворачивать ведущее звено и наблюдать за движением отдельных звеньев. Наблюдая за относительным движением звеньев, надо установить, какими кинематическими парами они соединены. При этом надо быть внимательным, чтобы не допустить ошибки, так как относительные перемещения звеньев могут быть настолько малы, что они могут остаться незамеченными.

2.  Вычертить структурную схему механизма. Начинать ее надо с нанесения на чертеж неподвижных элементов кинематических пар, т.е. элементов, принадлежащих стойке. Далее вычерчиваются ведущие звенья, входящие в кинематические пары со стойкой. Затем надо нанести на чертеж кинематическую цепь, образующую ведомую часть механизма.

3. Подсчитать  число подвижных звеньев и кинематических пар.

По формуле П.Л.Чебышева (1.1) подсчитать степень подвижности механизма.

Пассивные звенья и пара, в состав которых они входят, надо исключить и в уравнение для подсчета числа степеней свободы не включать.

4. Если имеется высшие пары, то необходимо заменить их низшими парами  и снова подсчитать степень подвижности механизма. При  правильной замене высших пар низшими степенями  подвижности механизма не изменяется.

5.  Разбить механизм на структурные группы. Определение структурных  групп необходимо начинать с последней группы в порядке их присоединения.

6.  Определить класс, порядок, вид каждой группы.

7.  Определить класс механизма.

8.  Составить формулу строения механизма.

9.  Убедившись в правильности составления структурной схемы, следует построить  кинематическую схему с соблюдением в всех  вышеизложенных правил. Масштабные  коэффициенты целесообразнее всего взять согласно ГОСТ такими, чтобы подсчет размеров был облегчен. Рекомендуется, чтобы масштабные коэффициенты содержали одну значащую цифру, например: 1; 10; 100; 0,1; 0,01; 0,001; 2; 20; 200; 0,2; 0,02; 0,002; 5; 50; 500; 0,5; и т.д.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22628. Явище Доплера в оптиці і в акустиці 50.5 KB
  Акустичні хвилі розповсюджуються в середовищі газі всередині якого можуть рухатись джерело і приймаючий пристрійтак що потрібно розглядати не тільки їх рух відносно одинодного а й по відношенню до середовища. Швидкість хвилі в середовищі С=const не залежить від руху джерела. Отже хвилі що вийшли за час τ=t2t1 дійдуть до пристрію протягом часу Θ=Θ2Θ1=τ1V с. Вона рівна: у випадку віддалення від джерела у випадку наближення до джерела Так як швидкість хвилі в середовищі визначається властивостями хвилі тобто не залежить від руху...
22629. Закони збереження та фундаментальні властивості простору і часу 62.5 KB
  Однорідний простір всі точки еквівалентні: L не змінюється при перенесені на нескінченно малий 1 довільне → Рівняння Лагранжа просумуємо по і тоді тобто оскільки закон збереження імпульсу є наслідком варіаційного принципу і однорідності простору. Однорідність часу = закон збереження енергії для ізольованих систем а також для незамкнених систем якщо зовнішні умови не змінюються з часом. Ізотропність простору еквівалентність всіх напрямків: L не зміниться якщо систему повернути на нескінченно малий кут навколо довільної...
22630. Рух тіл в інерціальних та неінерціальних системах відліку. Сили інерції. Коріолісове прискорення 75.5 KB
  Система відліку в якій прискорення матеріальної точки цілком обумовлено лише взаємодією її з іншими тілами а вільна матеріальна точка яка не підлягає дії ніяких інших тіл рухається відносно такої системи прямолінійно і рівномірно називається інерціальною системою відліку ІСВ. Твердження про те що такі системи відліку існують складає зміст 1ого закону Ньютона. Принцип відносності Галілея говорить про те що закони механіки не змінюють свого вигляду при переході від однієї системи відліку до іншої яка рухається рівномірно і прямолінійно....
22631. Закон руху матеріальних точок та твердого тіла 74 KB
  Запишемо другий закон Ньютона для матеріальної точки з даної системи: 1 де зовнішня сила що діє на іту м. Записавши 1 для кожної точки системи та просумувавши всі отриманні рівняння по і маємо: 2. Уведемо задає точкуцентр мас системи Центр мас рухається так ніби в ньому зосереджена вся маса системи. Повна кількість руху системи: = це математичне формулювання закону збереження імпульсу.
22632. Хвилі у пружному середовищі. Хвильове рівняння. Звукові хвилі 66 KB
  Хвилі у пружному середовищі. Звукові хвилі. Хвильовий процес характеризується фазовою швидкістю або швидкістю розповсюдження хвилі с груповою швидкістю або швидкістю розповсюдження хвильового пакету довжиною хвилі частотою або періодом коливань; між цими величинами існує простий звязок: . Довжина хвилі це відстань між частинками які коливаються з однаковою фазою.
22633. Рух ідеальної рідини. Рівняння Бернуллі 75 KB
  Рух ідеальної рідини. Ідеальна рідина внутрішнє тертя відсутнє сила тертя між окремими шарами рідини що тече рідина нестислива. Рівняння 1 для такої рідини має вигляд: Лінії потоку це лінії дотичні до яких в кожній точці співпадають за напрямом з вектором . При стаціонарному русі рідини її частинки при своєму русі не перетинають трубку потоку.
22634. Рух в’язкої рідини. Число Рейнольдса 39.5 KB
  Рух вязкої рідини. Розглянемо стаціонарну течію вязкої рідини в прямій горизонтальній трубі з постійним перерізом. Модуль сили внутрішнього тертя що прикладена до площини S яка лежить на границі між шарами:; або оскільки вісь z напрямлена вздовж радіусу η коефіцієнт вязкості залежить від природи і стану рідини. Виділимо з обєму рідини що тече циліндр радіусу r довжини l та запишемо умови його руху.
22635. Принцип найменшої дії та рівняння Лагранжа 80.5 KB
  Принцип найменшої дії та рівняння Лагранжа. функцією Лагранжа системи. Ці рівняння називаються рівняннями Лагранжа. Властивості функції Лагранжа: Якщо домножити функцію Лагранжа на деяку константу вигляд рівнянь руху не зміниться; Якщо система складається з двох не взаємодіючих частин A і B з функціями Лагранжа та то система описується функцією Лагранжа .
22636. Гамільтонова форма рівнянь руху класичної механіки 75.5 KB
  Тут величина являє собою енергію системи що виражена через координати і імпульси і називається функцією Гамільтона системи. Ці шукані рівняння в змінних і називаються рівняннями Гамільтона. Розглянемо повну похідну фції Гамільтона по часу . Підставимо сюди та з рівнянь Гамільтона.