
- •Кафедра «Теория механизмов и машин» теория механизмов и машин конспект лекций
- •Лекция 31. Пространственные зубчатые передачи.
- •1.2. Механизмы современной техники.
- •1.3. Задачи и основные методы теории механизмов и машин.
- •План лекции
- •1. 5. 2 Классификация кинематических пар по числу связей.
- •1.5.3 Степень подвижности кинематической цепи.
- •5. 7 Избыточные связи.
- •План лекции
- •1. 5. 5 Образование механизма из кинематической цепи.
- •1. 5. 6 Принцип образования механизмов по Ассуру.
- •1. 5. 6 Принцип образования механизмов по Ассуру.
- •1. 5. 7 Избыточные связи
- •1. 5. 8 Классификация механизмов по общим свойствам.
- •1.5.9 Виды механизмов.
- •Тема 2
- •Лекция 4 План лекции
- •2. 2 Графический метод кинематического анализа - метод кинематических диаграмм.
- •2. 2. 1 Определение положений звеньев, построение траекторий точек и кинематических диаграмм.
- •2. 2. 2 Графическое дифференцирование.
- •2.2.3 Графическое интегрирование.
- •2.3.1 Построение планов скоростей.
- •2.3.2 Построение планов ускорений.
- •2.5 Метод преобразования координат.
- •2.5.1. Определение положений точек в незамкнутых кинематических цепях.
- •2.5.2 Определение положений точек в замкнутых кинематических цепях.
- •2. 14 Преобразование координатных систем.
- •2 .5.4 Уравнения преобразования координат для конкретных кинематических пар,
- •5. 5 Определение положения захвата пространственного манипулятора в неподвижной системе координат.
- •Лекция 8
- •2.5.6 Определение положения точек в плоских механизмах
- •2.5.7 Определение положений точек, скоростей и ускорений
- •2.5.6 Определение положений точек в плоских механизмах векторным методом.
- •2.5.7 Определение угловых скоростей и ускорений звеньев и линейных скоростей и ускорений точек плоских механизмов. Аналоги скоростей и ускорений.
- •3.1. Введение в динамику машин.
- •3.2.1 Классификация сил.
- •3.1 Введение в динамику машин.
- •3.2. Силы, действующие в машинах.
- •3.2.1 Классификация сил.
- •Внешние и внутренние силы.
- •2. Силы движущие и силы сопротивления.
- •3.2.2 Определение сил инерции.
- •3.4.Кинетостатический расчет механизмов.
- •3.4.1 Задачи кинетостатики механизмов.
- •3.4.2 Условия статической определимости групп звеньев.
- •3.4.3 Графоаналитический метод кинетостатического расчета групп второго класса.
- •2. Группа 2-го вида
- •3.4.4 Аналитический метод кинетостатического
- •3.4.5 Кинетостатика ведущего звена.
- •3.4.4 Аналитический метод кинетостатического
- •Лекция 12. План лекции.
- •3.5.1 Трение в поступательных кинематических
- •3.5.2 Трение во вращательной кинематической паре.
- •3. 6. Передача работы и мощности. Кпд машин. Коэффициент потерь.
- •3.6.1 Кпд поступательной кинематической пары.
- •3.6.3. Определение кпд механизма.
- •3.6.4 Кпд соединенных машин.
- •3.7.1 Общие условия уравновешивание вращающихся масс.
- •3.7.2 Статическое уравновешивание.
- •Уравновешивание в общем случае или динамическое уравновешивание.
- •3.7.4 Статическая и динамическая балансировка вращающихся масс.
- •3.7.6. Уравновешивание шарнирного четырехзвенника.
- •3.8. Движение машин под действием заданных сил.
- •3.8.1. Режимы движения машины.
- •3.8.2. Характеристика внешних сил.
- •Кинетическая энергия звеньев и работа сил, действующих в машинах.
- •Приведение сил и масс .Динамические модели машины.
- •Определение приведенных моментов инерции и моментов сил кривошипно-ползунного механизма.
- •Приведение сил и масс. Динамические модели машины.
- •3.8.5 Определение приведенных моментов инерции и моментов сил кривошипно – ползунного механизма.
- •Лекция 16.
- •3.8.7. Уравнения движения машины в форме интеграла энергии.
- •3.8.8 Уравнения движения в дифференциальной форме.
- •Разрешим уравнение (3.57) относительно углового ускорения
- •3.8.13 Определение момента инерции маховика.
- •3.8.16 Уравнения движения машины с учетом упругости звеньев.
- •Тема 4. Общие методы синтеза механизмов. (4 часа).
- •План лекции
- •4. 1. Основные задачи и метода синтеза.
- •4. 2. Основные и дополнительные условия синтеза. Ограничения при синтезе.
- •4. 3. Методы оптимального синтеза.
- •4. 4. Синтез механизмов на основании заданной целевой функции.
- •4. 5. Интерполяционный метод синтеза механизмов.
- •Лекция 20.
- •4.6. Синтез механизмов методом наилучшего приближения функций.
- •4.7. Метод квадратичного приближения.
- •4.6. Синтез механизмов методом наилучшего приближения функций.
- •4.7. Метод квадратичного приближения.
- •Тема 5 Синтез плоских рычажных механизмов (4 часа) Лекция 21 План лекции
- •5.1 Основные условия и ограничения при синтезе.
- •5.2 Синтез четырехзвенного кривошипно-коромыслового. Механизма по трем положениям, аналитическим методом.
- •5.3 Синтез четырехзвенного кривошипно-коромыслового механизма по двум крайним положениям коромысла, коэффициенту изменения средней скорости и допускаемому углу давления.
- •5.1 Основные условия и ограничения при синтезе.
- •5.2 Синтез четырехзвенного кривошипно-ползунного коромыслового механизма по трем положениям аналитическим методом.
- •5.3 Синтез четырехзвенного кривошипно-коромыслового механизма по двум крайним положениям коромысла, коэффициенту изменения средней скорости и допускаемому углу давления.
- •План лекции
- •5.4.L Синтез кривошипно-коромыслового механизма.
- •5.4.2 Синтез кривошипно-ползунного механизма.
- •5.4.З Синтез кулисного механизма.
- •9.2. Фазы движения толкателя
- •9.3. Обоснование выбора закона движения
- •Лекция 24. План лекции.
- •6.4. Кинематический анализ кулачковых механизмов.
- •6.5 Синтез кулачковых механизмов.
- •6.6 Проектирование по кинематическим параметрам. Построение профиля кулачка при поступательном движении толкателя.
- •6.4 Проектирование по динамическим параметрам. Определение текущих углов давления. Аналог скорости
- •Лекция 25 План лекции.
- •6.10. Графическое определение текущих углов давления.
- •6.11 Аналитический метод определения основных размеров кулачкового механизма по заданному допускаемое углу давления.
- •6.12. Силовой расчет кулачкового механизма.
- •Глава 7. Синтез зубчатых зацеплений. (12 часов).
- •7.2. Основная теорема зацепления. Полюс зацепления. Центроиды колес.
- •7.3. Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача..
- •7.1 Виды зубчатых механизмов
- •7.2. Основная теорема зацепления. Полюс зацепления. Центроиды колес.
- •7.3. Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача.
- •Окружность
- •Окружность
- •5. Эвольвента - кривая без перегибо Лекция 27. План лекции
- •7.4. Элементы эвольвентного зубчатого колеса
- •Элементы и свойства эвольвентного зацепления
- •7.6 Коэффициент перекрытия
- •7.4. Элементы эвольвентного зубчатого колеса
- •7.5 Элементы и свойства эвольвентного зацепления
- •7.6. Коэффициент перекрытия
- •Лекция 28. План лекции
- •7.7. Интерференция зубьев. Условие отсутствия заклинивания
- •7.8. Внутреннее зацепление (рис.7.9)
- •7.9. Реечное зацепление (рис.7.10)
- •7.10. Изготовление зубчатых колес.
- •Лекция 29. План лекции
- •Смещение исходного контура и его влияние на форму нарезаемых зубьев.
- •Определение размеров колеса
- •7.14. Толщина зуба по произвольной окружности.Условие отсутствия заострения
- •7.15. Условие отсутствия подрезания
- •7.16 Эвольвентное беззазорное зацепление. Определение межосевого расстояния и угла зацепления. Воспринимаемое и уравнительное смещение.
- •7.17 Проектирование зубчатых передач. Выбор коэффициента смещения.
- •7.18 Косозубая цилиндрическая передача,
- •7.17 Проектирование зубчатых передач. Выбор коэффициента смещения.
- •7.18 Косозубая цилиндрическая передача.
- •7.21 Передачи с перекрещивающимися осями.
- •7.21.1 Винтовая передача.
- •7.21.2 Червячная передача.
- •Тема 8. Синтез механизмов с подвижными осями. Лекция 32.
- •Кинематическое исследование планетарных механизмов графическим методом Куцбаха – Смирнова.
- •Тема 9. Основы теории машин - автоматов. ( 4 часа)
- •План лекции:
- •9.1.2. Управление от копиров.
- •9.1.3. Следящий привод.
- •Промышленные роботы
- •9.3. Рабочий объем манипулятора и классификация движений захвата
- •9.4. Влияние расположения кинематических пар манипулятора на его маневренность
- •9.5 Структурный синтез манипуляторов
- •9.6 Зоны обслуживания, угол и коэффициент
- •Список литературы.
3.7.6. Уравновешивание шарнирного четырехзвенника.
Для рассматриваемого механизма (рис.3.36) условие будет выполняться, если установить определение соотношения между главными векторами, зависящими от величин масс и положения центра масс звеньев.
Для этого массу каждого из звеньев можно заменить сосредоточенными в центрах О, А, В и С шарниров массами, сохраняя при этом заданное положение центров масс звеньев. Для определения величины сосредоточенных масс, согласно условиям статической замены распределенной массы звена сосредоточенными массами, имеем
=
;
=
=
;
=
=
;
=
Откуда
=
;
=
=
;
=
=
;
=
Суммируя массы в шарнирах А и В, получим
|
|
|
(3.35) |
Массы, сосредоточенные в шарнирах 0 и С, неподвижны, поэтому для полного уравновешивания механизма необходимо уравновесить противовесами только массы ma и mB. Рассматривая их во вращении вместе с кривошипом ОА и коромыслом ВС, можно найти противовесы из условия, что центры масс уравновешенных коромысла и кривошипа должны совпасть с центрами их вращения.
Массы противовесов G1 и G111 могут быть найдены из условия.
|
и |
|
если задаться величиной радиусов r1 и r111. После подстановки противовесов G1 и G111 в точках 0 и С.
|
и |
|
(3.36) |
Тогда центр масс механизма и противовесов будет лежать на линии центров и делить его на отрезки, обратно пропорциональные массам тo и mc .
Рис.3.36 Статическое
уравновешивание механизма
Рис. З.37 Симметричный механизм
Уравновешивать механизмы не всегда выгодно, поэтому на практике часто используются различные симметричные механизмы (рис.3,37). В этих механизмах главные вектора и главные моменты сил инерции правой и левой части равны друг другу по величине и противоположны по направлению. Следовательно, главный вектор и главный момент сил инерции всего механизма равны нулю, т.е. механизм уравновешен.
3.8. Движение машин под действием заданных сил.
Изучение закона движения машины под действием заданных сил является одной из основных задач динамики машин.
При решении задач кинематики и кинетостатики в первом приближении предполагают, что закон движения ведущего звена известен, и обычно принимают скорость его постоянной. В действительности кинематические параметры являются функцией действующих внешних сил и масс подвижных звеньев. Определение истинного закона движения необходимо для учета динамических нагрузок.
Для решения этой задачи составляются уравнения движения машин, основанные на теореме об изменении кинетической энергии. Решение этих уравнений может быть осуществлено графоаналитическим или аналитическим методами для одного из режимов движения машины.
3.8.1. Режимы движения машины.
Полное время движения машины или механизма от момента начала движения до конца его движения состоит из трех частей.
1) Время разгона, когда скорость ведущего звена возрастает от нуля до некоторого среднего значения.
2) Время установившегося движения, когда скорость ведущего звена колеблется около среднего значения.
3) Время выбега - время убывания скорости ведущего звена от среднего значения до нуля.
Режимы движения машины удобно изобразить в виде тахограммы, т.е. зависимости w=w(t) где T - полное время движения; tp - время разгона ; tу.д.- время установившегося движения; tв.- время выбега. В установившемся режиме движения колебания угловой скорости ведущего звена носит периодический характер.
Время, по истечении которого кинематические параметры, характеризующие движение ведущего звена, принимают первоначальные значения, носит название цикла движения (tц). Установившееся движение есть повторяющиеся циклы tу.д =k tц. К- число циклов.
С энергетической точки зрения период разгона характерен возрастанием кинетической энергии. Работа движущих сил в этот период больше работ сил сопротивления (Aд>AC).
Рис.3.38 Режимы движения машины.
В период установившегося движения угловая скорость w ведущего звена колеблется около среднего положения. За цикл движения Ад=Aп.с.+Aв.с., однако внутри цикла равенство работ не обязательно.
В период выбега w изменяется от рабочей скорости до нуля, а работа Aд>AC.
Из трех режимов движения машины наиболее важен режим установившегося движения, т.к. при этом режиме производятся операции, для которых и предназначена машина.
Однако, не учитывать переходные режимы (разгон и выбег) нельзя, т.к. в этих режимах на элементы машины действуют большие динамические нагрузки.