Н.И.Наумкин Е.А.Школкин
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТЕОРИИ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
Саранск 2008
УДК 631.3(076)
Составители: Наумкин Николай Иванович
Школкин Евгений Александрович
В указаниях приводятся техническое задание, объем, содержание и последовательность выполнения курсового проекта, а также рассматривается примеры исследования механизмов. Такая их структура позволит студентам заочного отделения самостоятельно выполнить курсовой проект, обеспечит их подготовку к дальнейшему изучению курса теории механизмов и машин.
ВВЕДЕНИЕ
Теория механизмов и машин (ТММ) относится к циклу общетехнических дисциплин и является комплексной, в которой проблемы структуры, кинематики и динамики машин, их анализа и синтеза тесно переплетаются с проблемами оптимального проектирования и управления.
При ее изучении следует всегда помнить, что в ТММ обеспечение студентов знаниями, умениями и навыками реализуются, при постановке конкретных профессиональных задач, прежде всего посредством фундаментальных понятий, законов и теорем физики и других предметов естественнонаучного цикла, которые присутствуют, хотя бы фрагментарно, во всех ее разделах, получая в них свое развитие и прикладное предназначение, как это показано ниже.
При изучении структуры механизмов ключевыми являются такие понятия как: звено, кинематическая пара, кинематическая цепь, подвижность механизмов, система координат. Этим понятиям ТММ тождественны фундаментальные понятия физики, соответственно: абсолютно твердое тело, система тел, связь, степень свободы, система координат. При решении производственных задач они трансформируются соответственно в: деталь, шарнир (соединение), механическую цепь, количество приводимых в движение деталей, систему отсчета.
Выполняя кинематический анализ механизмов, при изучении ТММ, с целью решения практических задач передачи движения от двигателя к исполнительным органам машины, обеспечивая требуемые режимы их работы, используются такие понятия, определения и законы физики как: траектория движения; вращательное, поступательное, сложные виды движения точки и тела; линейные и угловые скорости движения; правило правого винта; сложение скоростей и ускорений и другие.
При динамическом исследовании механизмов в ТММ решаются следующие основные задачи: определение реакций связей; определение необходимой мощности механизма; определение энергокинематических параметров; обеспечение заданного закона движения; установление закона движения механизма; и другие. Все они преследуют одну цель - проектирование и создание конкретной машины для выполнения определенной производственной функции. В основе этих работ, также лежат основные положения физики, а именно: понятие силы, момента пары сил, реакции связей; принцип статической определимости; принцип Даламбера; принцип возможных перемещений; условие и уравнения равновесия тела и системы тел; законы Ньютона; уравнения Лагранжа; теорема об изменении кинетической энергии и др.
Из представленного материала следует, что теория механизмов и машин, занимает особое место среди общетехнических дисциплин. В ней не только в самой широко используются фундаментальные понятия и представления естественнонаучного цикла, но и при помощи ее они ретранслируются, как среди общепрофессиональных дисциплин, так и в специальные. Тем самым, достигается обеспечение студентов фундаментальными знаниями и профессиональными умениями.
В пособии на примере шарнирного четырехзвенника, в рамках курсового проектирования рассматривается комплексное исследование механизма. Аналогичные схемы механизмов наиболее распространенны в современных механизмах.
1 Общие указания к выполнению курсовго проекта
1.1 Техническое задание на проект
Вариант задания и темы выбирается по первой букве фамилии студента, а вариант числовых значений – по последней цифре шифра студента, либо по указанию преподавателя (см. приложение).
Задание оформляется на стандартных листах писчей бумаги формата А4. Изображается схема механизма, в таблицу заносятся исходные данные, заполняется основная надпись в соответствии с ЕСКД.
1.2 Содержание и объем проекта
Курсовой проект выполняется в следующей последовательности:
1 Структурный анализ механизма
2 Кинематический анализ механизма
2.1 Построение заданного положения механизма
2.2 Построение плана скоростей
2.3 Построение плана ускорений
3 Силовой расчет механизма
3.1 Определение сил, действующих на звенья механизма
3.2 Расчет группы 2-3
3.3 Расчет ведущего звена
3.4 Расчет ведущего звена по методу Жуковского
4 Синтез кулачкового механизма
5 Синтез зубчатого механизма
5.1 Геометрическое проектирование
5.2 Проектирование эвольвентного зубчатого зацепления
1.3 Оформление курсового проекта
Курсовой проект состоит из двух частей: расчетно-пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка, объемом 20-25 листов, представляется в рукописном или отпечатанном виде на одной стороне листа писчей бумаги формата А4 с отступом слева (2,5 см) и справа (1,5 см). Она включает следующие разделы:
Титульный лист.
Задание.
Оглавление.
Введение.
Основную часть (расчеты, пояснения).
Заключение.
Библиографический список.
Текст основной части делится на разделы, подразделы, пункты. Все необходимые для расчета уравнения и формулы пишутся в общем виде, а затем в них подставляются числовые значения и фиксируется конечный результат (с указанием размерности). Для повторяющихся вычислений приводится расчетная формула, а результаты представляются в табличной форме.
Графическая часть состоит из 3-х листов листах чертежной бумаги формата А 1: 1-й – Исследование рычажного механизма, 2-й – синтез зубчатого механизма, 3-й – синтез кулачкового механизма. Построения на них выполняются простым карандашом с соблюдением всех требований ГОСТа. На чертежах требуется обязательно сохранять все вспомогательные построения, делать соответствующие надписи и проставлять принятые масштабы. Листы должны иметь угловой штамп.
2. Пример выполнения курсового проекта
Комплексное исследование проведем на примере кривошипно-ползунного механизма, широко применяющегося в технике (двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, режущие аппараты косилок и т.д.). Схема представлена на рисунке 1, исходные данные, приведены ниже.
Рис. 1. Схема механизма
Исходные данные
Параметр |
lOA, м |
lAB, м |
e, м |
FC, Н |
, рад/с |
m2, кг |
m3, кг |
IS2, кгм2 |
φ, град |
Значение |
0,04 |
0,12 |
0,01 |
150 |
5 |
3 |
6 |
0,02 |
45 |