Теория механизмов и машин. Сборник задач
Обзор задач по теории механизмов и машин: от основ до динамики
Данное учебное пособие, разработанное в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана, представляет собой сборник задач по курсу "Теория механизмов и машин". Цель пособия – помочь студентам 2-3 курсов, изучающим данную дисциплину, а также "Основы проектирования машин", закрепить теоретические знания и развить практические навыки решения задач, охватывающих ключевые разделы предмета.
Структура и кинематика механизмов
Первый раздел посвящен основам теории механизмов. Здесь рассматриваются задачи, направленные на анализ структуры плоских рычажных механизмов, определение их степеней свободы, а также преобразование структурных схем для достижения заданной подвижности. Отдельное внимание уделяется проектированию кинематических схем, в частности, кривошипно-ползунных и кулисных механизмов. Студенты учатся определять параметры звеньев, исходя из заданных кинематических характеристик, таких как скорость ползуна или угловая скорость кулисы. Далее следует блок задач по кинематическому анализу плоских рычажных механизмов, где необходимо определять функции положения, аналогов скоростей и истинных скоростей звеньев.
Динамика механизмов и коэффициент полезного действия
Второй блок задач посвящен динамике плоских рычажных механизмов. Рассматриваются прямая и обратная задачи динамики. В прямой задаче студенты учатся определять силы инерции звеньев, главный вектор и главный момент сил инерции. Обратная задача включает в себя построение динамических моделей механизмов, определение приведенных моментов и инерции, а также анализ энергетических характеристик, таких как изменение кинетической энергии и работа сил. Отдельное внимание уделяется определению коэффициента полезного действия (КПД) машинных агрегатов, состоящих из последовательно или параллельно соединенных механизмов.
Уравновешивание и высшие кинематические пары
Следующий раздел посвящен уравновешиванию механизмов. Рассматриваются задачи по уравновешиванию роторов и плоских рычажных механизмов, включая определение корректирующих масс и их расположения. Далее следует блок задач, посвященных высшим кинематическим парам, в частности, зубчатым передачам. Здесь изучаются основная теорема плоского зацепления, свойства эвольвенты окружности, а также задачи по анализу рядовых эвольвентных зубчатых передач и планетарных зубчатых механизмов. Студенты учатся определять передаточные отношения, числа зубьев, межосевые расстояния и другие параметры зубчатых передач.
Кулачковые механизмы
Завершает сборник раздел, посвященный кулачковым механизмам. Рассматриваются задачи по определению параметров кулачковых механизмов, таких как скорость толкателя, угол давления. Также представлены задачи по проектированию плоских кулачковых механизмов, где необходимо определить параметры движения толкателя, исходя из заданных кинематических характеристик.
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
- 15.03.03: Прикладная механика
- 15.03.04: Автоматизация технологических процессов и производств
- 15.03.05: Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
- 15.03.06: Мехатроника и роботехника
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН СБОРНИК ЗАДАЧ Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э Баумана в качестве учебного пособия Под редакцией И.Н. Чернышевой М о с к в а Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2 0 1 0
УДК 621.01
ББК 34.41
Т34
Рецензенты: М.М. Ильин, Ю.С. Иванов
Теория механизмов и машин. Сборник задач : учеб.
пособие / В.В. Кузенков, И.В. Леонов, В.В. Панюхин и др. ;
под ред И.Н. Чернышевой. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. — 63, [1] c. : ил.
В учебном пособии представлены типовые задачи и решения некоторых из них по дисциплине «Теория механизмов и машин», охватывающие основные разделы по структуре, кинематическому синтезу
и анализу механизмов, определению закона движения механизма, кинетостатике, а также по синтезу и анализу зубчатых, планетарных и
кулачковых механизмов.
Для студентов 2-го и 3-го курсов, изучающих дисциплины «Теория механизмов и машин» и «Основы проектирования машин».
УДК 621.01
ББК 34.41
Учебное издание
Кузенков Владимир Васильевич
Леонов Игорь Владимирович
Панюхин Виктор Вадимович
Самойлова Марина Валерьевна
Чернышева Ирина Николаевна
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
СБОРНИК ЗАДАЧ
Редактор Е.К. Кошелева
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой
Подписано в печать 29.03.2010. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 3,72. Изд. № 117. Тираж 200 экз. Заказ .
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
Т34
Глава 1. МЕХАНИЗМЫ С НИЗШИМИ КИНЕМАТИЧЕСКИМИ ПАРАМИ 1.1. Структура механизмов. Устранение избыточных связей Задачи 1 – 4 Даны структурные схемы плоских рычажных механизмов с низшими кинематическими парами, в которых первичный механизм состоит из звеньев 0 и 1 (рис. 1 – 4). Заданная подвижность механизмов W0 = 1. Рис. 1 Рис. 2 Рис. 3 Рис. 4
Определить число степеней свободы механизмов и преобразовать их структурные схемы путем введения новых или удаления имеющихся звеньев и кинематических пар таким образом, чтобы механизмы обрели заданную подвижность. Задачи 5 – 8 Даны структурные схемы плоских четырехзвенных рычажных механизмов с низшими кинематическими парами (рис. 5 – 8). Рис. 5 Рис. 6 Рис. 7 Рис. 8 Преобразовать данные схемы в структурные схемы плоских шестизвенных рычажных механизмов с низшими кинематическими парами таким образом, чтобы число степеней свободы механизмов не изменило бы своего значения.
1.2. Проектирование кинематических схем плоских рычажных механизмов Задача 9 Дана схема плоского кривошипно-ползунного механизма, длины звеньев которого связаны соотношением 2 1 4 l l = . Угловая скорость кривошипа постоянна и равна ω1 = 2π рад/с. Средняя скорость ползуна V3 ср = 0,2 м/с. Определить длины звеньев 1 и 2. Рис. 9 Задача 10 Дана схема плоского кривошипно-ползунного механизма, длины звеньев которого связаны соотношением 2 1 2 . l l = Частота вращения кривошипа постоянна и равна n1 = 60 об/с. За время поворота кривошипа из положения ϕ1 = 0° в положение Рис. 10 ϕ1 = 90° ползун перемещается из положения C1 в положение C2 со средней скоростью VС ср = 30,43 м/с. Определить длины звеньев 1 и 2. Задача 11 Дана схема плоского кулисного механизма, рабочий ход которого осуществляется при повороте кулисы 3 по ходу часовой стрелки. Длина кривошипа l1 = 0,1 м. Коэффициент изменения средней угловой скорости кулисы при холостом и рабочем ходах Kω = 2. Определить межосевое расстояние lAD. Рис. 11
Задача 12 Дана схема плоского кулисного механизма, кривошип которого имеет длину l1 = 0,1 м, причем l1 = 4lAD. Цилиндрический шарнир B расположен посередине кулисного камня 2 длиной l2 = 0,05 м. Рис. 12 Определить минимальную длину кулисы 3, обеспечивающую непрерывный контакт между звеньями 2 и 3 по всей длине кулисного камня. 1.3. Кинематика плоских рычажных механизмов Задача 13 Дана схема плоского рычажного механизма. Угловая скорость кривошипа постоянна и равна ω1 = 10 рад/с, координата yC = 0,2 м. Заданному положению механизма соответствует угол ϕ1 = 45°. Получить зависимости для определения функций положения и аналогов скоростей механизма. Для заданного положения найти значения этих функций и скорость звена 3, используя формулу пе- рехода от аналога к истинной скорости. Задача 14 Дана схема плоского рычажного механизма. Угловая скорость кривошипа постоянна и равна ω1 = 20 рад/с, его длина l1 = 0,1 м, координата 3 0 Sx = . Заданному положению механизма соответст вует угол ϕ1 = 30°. Рис. 13
Получить зависимости для определения функций положения и аналогов скоростей механизма. Для заданного положения найти значения этих функций и скорость звена 3, используя формулу перехода от аналога к истинной скорости. Задача 15 Дана схема плоского рычажного механизма. Длина кривошипа l1 = = 0,1 м, координата yK = 0. Заданному положению механизма соответствуют угол ϕ1 = 45° и угловая скорость кривошипа ω1 = 10 рад/с. Определить для заданного положения механизма скорость звена 3 методом построения плана скоростей. Задача 16 Дана схема плоского рычажного механизма, в котором 3 0,1 BS l = м, 3 Sx = = 0. Заданному положению механизма соответствуют угол ϕ1 = 60° и угловая скорость кривошипа ω1 = 10 рад/с. Определить для заданного положения механизма скорость звена 3 методом построения плана скоростей. Рис. 14 Рис. 15 Рис. 16
Похожие