604

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА»

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Методические указания для самостоятельной работы для студентов по специальности

23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства

Воронеж 2019

2

УДК 621.01

Драпалюк М. В. Теория механизмов и машин: методические указания для самостоятельной работы для студентов специальности 23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства / М.В. Драпалюк, Р.В. Юдин; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2019. – 12 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № ___ от __________ г.)

Рецензент заведующий кафедрой прикладной механики ФГБОУ ВО «Воронежский ГАУ имени императора Петра I» канд. техн. наук, доц. А.Н. Беляев

3

ВВЕДЕНИЕ

Одной из активных и эффективных форм подготовки квалифицированного специалиста инженерно-технического профиля является самостоятельная работа студента.

В этой связи с учетом специфики учебных дисциплин по специальности 23.05.01 предлагается вынести на самостоятельное изучение ряд вопросов, указанных в настоящих методических указаниях и тесно связанных со смежными или базовыми учебными дисциплинами.

Для качественного и осмысленного изучения материала указанных тем следует строго соблюдать и выполнять комплекс следующих организационнометодических требований и правил:

-тщательно изучить и уяснить план темы занятий;

-выбрать из рекомендуемого списка литературы при помощи преподавателя минимум один основной и один дополнительный источник информации;

-изучить в соответствии с планом лекции конкретные вопросы, критически и творчески оценив их сущность, практичность и перспективность;

-ответить на конкретные контрольные вопросы, указанные к теме;

-сделать выводы и представить свои собственные предложения по практическому применению изученного материала.

Реализация предложенных организационно-методических форм самостоятельной работы и ее действенный контроль позволит активизировать учебный процесс и повысить качество освоения компетенций, определенных Федеральным государственным образовательным стандартом.

4

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

Целью дисциплины «Теория механизмов и машин» является изучение общих методов исследования и проектирования схем механизмов для понимания процессов, происходящих в механизмах, а также принципов работы отдельных механизмов и их взаимодействия в машине.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

-ознакомление с основными понятиями теории механизмов и машин, структурой основных видов механизмов, их кинематическими и динамическими свойствами;

-изучение и усвоение методик определения параметров механизмов, а также методов проектирования механизмов и машин по требуемым условиям;

-ознакомление с областью применения различных механизмов и принципами их проектирования.

Таблица 1 Объем дисциплины и виды учебной работы по дисциплине

«Теория механизмов и машин»

5

ТЕМЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН»

Тема 1. Структурный анализ механизмов

План

1.Основные виды механизмов.

2.Структурные формулы механизмов.

3.Влияние избыточных связей на работоспособность и надежность машин.

4.Синтез структурных групп с помощью структурных формул.

5.Классификация структурных групп.

6.Разновидность четырехзвенных рычажных механизмов.

7.Зубчатые, кулачковые и фрикционные механизмы.

Литература: основная [1], дополнительная [3].

Контрольные вопросы

1.Дать определение для машины и механизма.

2.Какие механизмы называются передаточным и направляющим?

3.Шарнирно-рычажные механизмы.

4.Кулачковый механизм и его разновидности.

5.Сфера применения винтовых, клиновых и фрикционных механизмов.

6.Какой механизм называется зубчатым?

7. Для чего в конструкциях машин используют зубчатые механизмы? 8. Пояснить принцип действия мальтийского и храпового механизмов. 9. Особенности использования структурных формул механизмов.

10. Как влияют избыточные связи на работоспособность и надежность машин?

11. Методика определения и устранения избыточных связей в кинематических цепях.

12. Каким образом выполняется синтезирование структурных групп? 13. Какие кинематические пары называются внутренними и внешними? 14. Пояснить суть классификации структурных групп.

15.Как образуются плоские четырехзвенные механизмы?

16.Пять модификаций четырехзвенных механизмов.

6

Тема 2. Графический метод кинематического анализа

План

1.Построение планов положений механизма.

2.Построение кинематических диаграмм.

3.Методы определения кинематических характеристик.

Литература: дополнительная [3].

Контрольные вопросы 1. Пояснить суть графического метода кинематического анализа.

2. Какие особенности имеет графический способ определения кинематических характеристик механизма методом кинематических диаграмм?

3.Последовательность графического метода определения кинематических характеристик.

4.Недостатки графического метода кинематического анализа.

Тема 3. Графоаналитический и аналитический методы кинематического анализа

План

1.Аналитический метод исследования открытой кинематической цепи.

2.Кинематическое исследование рычажных механизмов с замкнутыми

цепями.

3.Методы определения кинематических характеристик..

4.Построение планов скоростей и ускорений.

Литература: дополнительная [3].

Контрольные вопросы

1.Пояснить суть аналитического метода исследования открытой кинематической цепи.

2.Метод преобразования координат для аналитического исследования кинематики рычажных механизмов.

3.Последовательность графоаналитического метода определения кинематических характеристик.

7

4. Построение планов скоростей и ускорений.

Тема 4. Кинетостатический анализ механизмов

План

1.Силы, действующие в механизмах.

2.Приведение сил и масс в механизмах.

3.Кинетостатический анализ механизма.

Литература: основная [2], дополнительная [3].

Контрольные вопросы

1.Определение сил действующих на звенья механизма.

2.Понятие о приведенной силе и массе.

3.Последовательность кинетостатического анализа механизмов.

Тема 5. Понятие механического КПД. Уравнение движения и его решение

План 1.Понятие механического КПД.

2.Уравнения движения механизма.

3.Основные режимы движения машины.

4.Неустановившееся движение механизма.

5.Определение продолжительности переходного процесса.

Литература: основная [1, 2].

Контрольные вопросы

1.Что такое КПД и как его повысить на стадии проектирования машины?

2.Какое движение называется установившимся?

3.Какие факторы вызывают периодические и непериодические колебания угловой скорости динамической модели?

4.Основные режимы движения машин.

5.Чем характеризуются переходные режимы движения машины?

8

6.Записать уравнение движения машины в дифференциальной форме и показать, как им можно пользоваться.

7.Как определяется продолжительность переходного процесса?

Тема 6. Кулачковые механизмы

План

1.Взаимосвязь угла давления и размеров кулачкового механизма.

2.Свойство отрезка передаточной функции и правило его построения.

3.Проектирование кулачкового механизма с прямолинейно движущимся роликовым толкателем.

4.Построение графика перемещения толкателя.

5.Построение области допустимого расположения центра вращения ку-

лачка.

6.Выбор положения центра вращения кулачка, определение его начального радиуса.

7.Построение центрового и конструктивного профилей кулачка.

8.Проектирование кулачкового механизма с коромысловым роликовым толкателем.

9.Определение размеров кулачкового механизма с тарельчатым толкателем.

10.Определение основных размеров кулачкового механизма.

11.Построение профиля кулачка.

Литература: основная [1], дополнительная [3].

Контрольные вопросы

1.Какие особенности кулачковых механизмов обусловили их широкое применение в различных машинах и приборах?

2.Основные недостатки кулачковых механизмов.

3.Подразделение кулачковых механизмов по способу замещения высшей кинематической пары.

4.Перечислить фазы движения толкателя кулачкового механизма и соответствующие им углы поворота кулачка.

5.Способы уменьшения угла давления толкателя в кулачковом механизме.

6.Основные этапы синтеза кулачковых механизмов.

9

7.Какие законы движения толкателя целесообразно использовать в быстроходных кулачковых механизмах?

8.Методика определения положения центра вращения кулачка в механизме с поступательно движущимся толкателем при заданном допустимом угле давления.

9.Методика определения положения центра вращения кулачка при заданном допустимом угле давления и межосевом расстоянии в механизме с качающимся толкателем.

10.Как выбирается величина радиуса ролика кулачкового механизма?

11.Построение конструктивного профиля кулачка по его центровому

профилю.

Тема 7. Колебания и уравновешивание механизмов

План

1.Понятие о неуравновешенности механизма.

2.Метод замещающих масс.

3.Полное статическое уравновешивание различных механизмов.

4.Частичное уравновешивание различных механизмов.

5.Эквивалентная схема.

6. . Роторы и их классификация.

7.Балансировка роторов при различных видах неуравновешенности.

8.Статическая балансировка роторов при проектировании.

9.Динамическая балансировка роторов при проектировании.

Литература: основная [1, 2].

Контрольные вопросы

1.Что является целью уравновешивания механизмов?

2.Какой механизм считается уравновешенным?

3.Условия уравновешивания.

4.В чем заключается метод замещающих масс?

5.Каковы условия перехода от звена с распределенной массой к модели с точечными массами?

6.Методика статического уравновешивания шарнирного четырех-

звенника.

7.Как выполняется полное статическое уравновешивание кривошип-

10

но-ползунного механизма?

8.В чем особенности уравновешивания вертикальной составляющей сил инерции?

9.Методика частичного уравновешивания для случая, когда центр масс движется по дуге, хорда которой перпендикулярна оси направляющей ползуна.

10.Когда для уравновешивания применяется эквивалентная схема?

11.В связи с чем уравновешивание вращающихся масс приобрело важное значение в машинах и оборудовании?

12.Что называется ротором в теории уравновешивания?

13.Какой ротор называется неуравновешенным?

14.Виды неуравновешенности роторов. Жесткие и гибкие роторы.

15.От чего зависит неуравновешенность ротора?

16.Какой процесс называется балансировкой?

17.Статическая неуравновешенность ротора и выполнение его статической балансировки.

18.Когда возникает моментная неуравновешенность ротора?

19.Динамическая неуравновешенность ротора и выполнение его динамической балансировки.

20.Какие особенности имеет статическая балансировка роторов при проектировании?

21.Выполнение динамической балансировки ротора при проектировании?

Библиографический список

Основная литература

1.Тимофеев Г.А. Теория механизмов и машин [Текст] : учеб. пособие для бакалавров: доп. УМО в качестве учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений обучающихся по техническим специальностям. / Г.А. Тимофеев, Моск. гос. ун-т., им. Н.Э. Баумана. – 2е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2013. – 351 с.

2. Соболев А.Н.Теория механизмов и машин (проектирование и моделирование механизмов и их элементов) [Электронный ресурс]: Учебник. / Соболев А.Н., Некрасов А.Я., Схиртладзе А.Г. - М.:КУРС, НИЦ ИНФРА-М, 2016. - 256 с., - ЭБС "Знаниум".