Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
7
Добавлен:
13.02.2023
Размер:
3.02 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сыктывкарский лесной институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С. М. Кирова»

(СЛИ)

Кафедра электрификации и механизации сельского хозяйства

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальностей

190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство», 150405 «Машины и оборудование лесного комплекса», 190603 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования», 250403 «Технология деревообработки», 110301 «Механизация сельского хозяйства» 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»,

250401 «Лесоинженерное дело» всех форм обучения

Самостоятельное учебное электронное издание

Сыктывкар 2012

УДК 531.8 ББК 34.41

Т33

 

Рекомендован к изданию в электронном виде

 

кафедрой электрификации и механизации сельского хозяйства

 

Сыктывкарского лесного института

 

Утвержден к изданию в электронном виде советом сельскохозяйственного

 

факультета Сыктывкарского лесного института

 

С о ст а вит ели :

 

кандидат технических наук И. Н. Сухоруков

 

От в . р ед акт о р :

 

Кандидат геолого-минералогических наук Л. Л. Ширяева

Т33

Теория механизмов и машин [Электронный ресурс] : учеб.-метод. комплекс по

 

дисциплине для студ. специальностей: 190601 «Автомобили и автомобильное хо-

 

зяйство», 150405 «Машины и оборудование лесного комплекса», 190603 «Сервис

 

транспортных и технологических машин и оборудования», 250403 «Технология

 

деревообработки», 110301 «Механизация сельского хозяйства», 110302 «Элек-

 

трификация и автоматизация сельского хозяйства», 250401 «Лесоинженерное де-

 

ло» всех форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ; сост.: И.

 

Н. Сухоруков. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа:

 

http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.

В издании помещены материалы для освоения дисциплины «Теория механизмов и машин». Приведены рабочая программа курса, методические указания по различным видам работ.

УДК 531.8 ББК 34.41

_______________________________________________________________________________

Самостоятельное учебное электронное издание

Составители: Сухоруков Игорь Николаевич

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Электронный формат – pdf. Объем 6,7 уч.-изд. л. Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С. М. Кирова» (СЛИ),

167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, institut@sfi.komi.com, www.sli.komi.com

Редакционно-издательский отдел СЛИ

© СЛИ, 2012

Сухоруков И. Н., составление, 2012

2

 

 

Содержание

 

1

Рабочая программа

4

2

Cодержание курса

10

 

2.1

Конспект лекций

10

 

2.2. Практические занятия

76

 

2.3

Лабораторный практикум

77

3

Самостоятельная работа

108

 

3.1

Курсовой проект (работа). Сборник заданий и методические указания для

 

 

курсового проектирования по ТММ

108

 

3.2

Аудиторная контрольная работа. Задания

135

 

3. 3 Контрольные вопросы

142

4

Методические указания для студентов

144

5

Библиографический список

146

3

1. Рабочая программа дисциплины Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

1.1. Цель преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины "Теория механизмов и машин" является обеспечение теоретической подготовки в области механики, необходимой студенту для успешного изучения других технических дисциплин.

1.2. Задачи изучения дисциплины

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-изложить теоретический материал в лекционной форме;

-

закрепить теоретический материал проведением практических занятий, самостоя-

 

тельным выполнением курсового проекта;

-

развить навыки самостоятельной работы и пользования литературными источни-

 

ками.

 

1.3. Место дисциплины в учебном процессе

«Теория механизмов и машин» является одной из общепрофессиональных технических дисциплин, на материале которой базируются такие дисциплины как «Детали машин» и многие инженерные дисциплины специализации. Изучается на 3 курсе.

 

1.4. Требования к знаниям студентов.

В результате изучения курса ТММ студент должен иметь представление:

о понятии машина и механизм;

о подразделении машин и механизмов по их функциональному назначению;

знать и уметь использовать:

основные понятия и законы структурного, кинематического и динамического анализа

механизмов;

законы и методы синтеза механизмов.

1.5. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых необходимо для изучения данной дис-

циплины.

Для полноценного усвоения учебного материала по ТММ студентам необходимо иметь прочные знания по высшей математике, физике, теоретической механике и сопротивлению материалов.

1.6. Нормы государственного стандарта 2001 г. по дисциплине "Теория механизмов и ма-

шин".

Трудоёмкость по стандарту – 130 часов, аудиторных занятий – 64 часов, самостоятельная работа – 66 часа.

Основные понятия теории механизмов и машин; основные виды механизмов; структурный анализ и синтез механизмов; кинематический анализ и синтез механизмов; кинетостатический анализ механизмов; динамический анализ и синтез механизмов; колебания в механизмах; линейные уравнения в механизмах; нелинейные уравнения движения в механизмах; колебания в рычажных и кулачковых механизмах; вибрационные транспортёры; вибрация; динамическое гашение колебаний; динамика приводов; электропривод механизмов; гидропривод механизмов; пневмопривод механизмов; выбор типа привода; синтез рычажных механизмов; методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ; синтез механизмов по методу приближения функций; синтез передаточных механизмов; синтез по положениям звеньев; синтез направляющих механизмов.

2.Содержание дисциплины, примерный объем в часах

1)Наименование тем, их содержание, объём в часах лекционных занятий

Введение

ТММ как наука. Становление и развитие. Роль и место в создании новых машин и развитии техники. Задачи курса ………………….........................................…. .... 1 ч. лекц.

Раздел I. Структурный и кинематический анализ и синтез механизмов

1.1. Структурный анализ механизмов.

1.1.1. Кинематические пары и их классификация. Условные обозначения кинематических пар.

4

1.1.2.Кинематические цепи. Механизм и его кинематическая схема. Структура и структурная формула плоских механизмов..1 ч. лекц.

1.1.3.Замена высших пар низшими. Пассивные звенья, избыточные связи. Основной принцип образования механизмов. Структурная классификация плоских механизмов. Структурный син-

тез механизмов….................................................. ................................................................... 1 ч. лекц. 1.2. Кинематический анализ механизмов.

1.2.1. Кинематический анализ плоских рычажных механизмов графическим методом. Центры вращения в абсолютном и относительном движениях. Кинематика начальных звеньев. Аналоги скоростей и ускорений. Определение положений звеньев и построений траекторий точек звеньев. Определение скоростей и ускорений групп Ассура методом планов. Мгновенный центр

ускорений. Кинематический анализ механизмов методом диаграмм……………………….2

ч.

лекц.

 

1.2.2. Кинематический анализ плоских рычажных механизмов аналитическим методом на

примере кривошипно-ползунного механизма………………………………………………….2

ч.

лекц.

 

1.2.3. Кинематический анализ кулачковых механизмов. Основные элементы кулачковых механизмов. Виды кулачковых механизмов. Определение положений, скоростей и

ускорений……………………………........................................

........................................................ 2 ч.

лекц.

 

1.2.4. Кинематическое исследование механизмов передач. Основные кинематические соотношения. Фрикционные передачи. Зубчатые передачи с неподвижными и подвижными

осями.

Передачи

с

гибкими

звеньями

………………………………………………………………….2

 

 

ч. лекц.

 

Раздел II. Динамический анализ механизмов и машин

 

 

2.1. Силовой анализ механизмов.

 

 

 

2.1.1. Задачи силового расчёта. Силы, действующие на звенья. Движущие силы и силы

полезных сопротивлений. Диаграммы сил, работ и мощностей……………………………..…2

ч.

лекц.

 

2.1.2. Трение в механизмах. Виды трения. Трение в кинематических парах. Трение качения и скольжения в высших парах. Трение во фрикционных передачах и передачах с гибкими

звеньями………………………..........................................

..................................................................2

ч. лекц.

 

 

2.1.3. Силы инерции звеньев. Определение сил инерции звеньев………………………...2

ч. лекц.

2.1.4. Кинетостатический расчёт плоских механизмов. Условия статической определимости кинематических цепей. Определение реакций в кинематических парах групп Ассура. Расчёт начального звена. Уравновешивание масс звеньев. Определение положения общего центра масс механизма. Уравновешивание сил инерции звеньев. Уравновешивание вращающихся

звеньев………………………….…………………………………………………………………....2

ч.

лекц.

 

2.2. Анализ движения механизмов и машин.

 

2.2.1. Режимы движения механизмов. Определение КПД типовых механизмов. Приведенные силы и моменты. Определение приведённых и уравновешивающих сил методом Жуковского. Кинетическая энергия механизма. Приведенная масса и приведённый момент инерции

механизма………………..................……………………………………………………………….2

ч.

лекц.

 

2.2.2. Основные формы уравнений движения. Исследование движения с помощью уравнения кинетической энергии………………………………………………….……………………..2 ч. лекц. 2.2.3. Неравномерность движения механизмов, средняя скорость и коэффициент неравномерности движения. Связь между приведённым моментом инерции, приведёнными силами и коэффициентом неравномерности. Определение момента инерции махового колеса…………...2 ч. лекц.

Раздел III. Синтез механизмов

5

3.1. Проектирование типовых плоских и пространственных механизмов.

3.1.1. Синтез плоских зубчатых механизмов с круглыми цилиндрическими колёсами. Основные сведения по теории зацепления. Геометрические элементы зубчатых колёс. Проектирование эвольвентных профилей. Дуга зацепления, угол перекрытия и коэффициент перекрытия.

Подрезание профилей зубьев………………………………………………………….…............... 2 ч.

лекц.

3.1.2. Синтез кулачковых механизмов. Основные типы кулачковых механизмов. Исходные данные для проектирования. Законы движения выходных звеньев. Определение основных

размеров. Проектирование профилей кулачков…………………………….................................2

ч.

лекц.

 

Раздел IV. Виброактивность и виброзащита машин

 

4.1. Источники колебаний. Влияние механических воздействий на технические объекты.

Анализ действия вибраций………….……………………………………………………….…..2

ч.

лекц.

 

4.2. Основные методы виброзащиты. Демпферирование колебаний. Принципы виброизоляции. Динамическое гашение колебаний. Поглотители колебаний. Ударные гасители колебаний.

Схемы активных виброзащитных систем……………….……………………………………..2

ч.

лекц.

 

Итого: 34 часа

 

2)Практические занятия, их наименование и объем в часах

1.Определение структурных групп и построение планов положений рычажных

механизмов……................................................. ..........................................................………………….

 

...…1

ч.

 

2.

Построение планов скоростей и ускорений рычажных механизмов.…….................…..1

ч.

3.

Построение кинематических диаграмм……………...…….....……….………….....….....1

ч.

4.

Построение планов скоростей и ускорений кулисных механизмов………………….....1

ч.

5.Определение внешних сил в рычажных механизмах….................................................. ...2 ч.

6.Определение реакций в кинематических парах и уравновешивающих сил в рычажных

механизмах……………………………………………..........…………….…………………..…...2

 

ч.

7.

 

Расчёт КПД механизмов…………………………….................…………................…….

 

.1 ч.

8.

 

Кинематический анализ многоступенчатых и планетарных зубчатых передач………..2

ч.

9.

 

Проектирование эвольвентного зубчатого зацепления…………………..................……1

 

ч.

10.

Определение параметров динамической модели механизма………………………..… ..1

 

ч.

11.

Определение маховых масс…………………………………………………………...……1

 

ч.

12.

Решение задач по кинематике и динамике………………………………… ……….……2

 

ч.

Всего часов………………………………………………………………………………….……...16

 

ч.

 

 

3) Лабораторные работы

 

 

1.

 

Составление кинематической схемы. Структурный анализ и классификация

механизма

.....................................................................................................................................................

 

 

2 ч.

2.

Кинематический анализ зубчатых механизмов ................................................................

2 ч.

3.

Определение основных параметров зубчатых колес с помощью инструментов ..........

2 ч.

4.

Построение эвольвентных профилей зубьев методом обката .......................…..............2

ч.

5.

 

Определение центра тяжести и момента инерции звена способом физического маятника

.....................................................................................................................................................

 

 

2 ч.

6.

Определение коэффициента трения скольжения с помощью наклонной плоскости .....

2 ч.

7.

Кинематический анализ кулачковых механизмов ............................................................

2 ч.

8.

Синтез кулачкового механизма (построение профиля кулачка) .....................................

2 ч.

 

 

Всего часов: 16 ч.

 

 

4) Курсовой проект

6

Курсовой проект содержит задание, направленное на проведение анализа и синтеза механизмов и машин, тип которых определяется специальностью студента (двигатели внутреннего сгорания, прессы, компрессора, лесопильные рамы, деревообрабатывающие станки и пр.).

Этапы курсового проекта:

1)силовой анализ основного механизма;

2)кинематический анализ механизма привода;

3)структурный и кинематический анализ основного механизма;

4)расчёт момента инерции махового колеса;

5)синтез кулачкового механизма.

Объём курсового проекта: пояснительная записка и 3-4 листа А1; трудоёмкость курсового проекта около 30 часов. Курсовой проект выполняется по методическому пособию: дополнительная учебная литература [7].

7

5) Самостоятельная работа и контроль успеваемости для студентов очной ф/о

Вид самостоятельной работы

Число

Вид контроля

 

часов

успеваемости

 

 

 

1. Проработка лекционного материала по кон-

4

КО,

спекту и учебной литературе.

 

экз.

2. Подготовка к практическим и лабораторным

4

КО,

занятиям

 

экз

3.Выполнение курсового проекта

40

КП

 

 

 

 

4. Подготовка к экзамену

18

Экз.

Всего:

66

 

Текущая успеваемость студентов контролируется контрольными опросами (КО), проверкой выполнения курсового проекта (КП). Итоговая успеваемость определяется на экзамене (экз).

6) Самостоятельная работа и контроль успеваемости для студентов очно-заочной формы обучения

Вид самостоятельной работы

Число

Вид контроля

 

 

часов

успеваемости

 

 

 

 

1.

Проработка лекционного материала по кон-

8

КО,

спекту и учебной литературе

 

экз.

2.

Подготовка к практическим занятиям

8

КО, экз

 

 

 

3.Выполнение курсового проекта

40

КП

 

 

 

 

 

 

4.

Выполнение домашних заданий

16

КО

5.

Подготовка к экзамену

18

Экз.

Всего:

90

 

 

 

 

 

7) Самостоятельная работа и контроль успеваемости для студентов заочной и заочной сокращенной ф/о

 

 

Вид самостоятельной работы

 

 

Число

Вид контроля

 

 

 

 

 

 

 

 

часов

успеваемости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Проработка лекционного материала по

кон-

16

 

КО, экз.

 

 

 

спекту и учебной литературе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Подготовка к практическим и лабораторным

16

 

КО, экз.

 

 

 

занятиям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Выполнение курсового проекта

 

 

40

 

КП.

 

 

 

 

4. Выполнение домашних заданий

 

 

22

 

КО

 

 

 

 

5.Подготовка к экзамену

 

 

18

 

Экз.

 

 

 

 

Всего:

 

 

 

 

112

 

 

 

 

8)

Распределение часов по темам и видам занятий для

студентов

очной ф/о

 

 

 

 

Объём работ студента, ч

 

 

 

Форма контроля

 

Наименование темы

Лекции

 

Прак. и

Самосто-

 

Всего

успеваемости

 

 

 

 

 

лаб. за-

тельная ра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нятия

бота

 

 

 

 

 

 

1. Структурный анализ

4

 

4

1

 

 

9

КО, экз

 

2.Кинематический анализ

8

 

8

2

 

 

18

КП, экз

 

3. Силовой анализ

8

 

8

1

 

 

17

КП, экз

8

4.Анализ движения меха-

 

4

4

 

1

9

КП, экз

низмов

 

 

 

 

 

 

 

5.

Синтез механизмов

 

4

4

 

2

10

КП, экз

6.

Виброактивность и виб-

 

4

4

 

1

9

КО, экз

розащита машин

 

 

 

 

 

 

 

7.

Выполнение курсового

 

 

 

 

40

40

КП

проекта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Подготовка к экзамену

 

 

 

 

18

18

Экз.

Всего:

 

32

32

 

66

130

 

 

9) Распределение часов по темам и видам занятий для студентов очно-заочной ф/о

 

 

 

Объём работ студента, ч

 

Форма контроля

Наименование темы

 

Лекции

Прак.

и

Самосто-

Всего

успеваемости

 

 

 

 

 

лаб.

за-

тельная ра-

 

 

 

 

 

 

 

нятия

 

бота

 

 

1.

Структурный анализ

 

4

4

 

3

11

КО, экз

2.Кинематический анализ

 

4

4

 

7

15

КП, экз

3.

Силовой анализ

 

4

4

 

6

14

КП, экз

4.Анализ движения меха-

 

4

4

 

7

15

КП, экз

низмов

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Синтез механизмов

 

2

4

 

6

12

КП, экз

6.

Виброактивность и виб-

 

2

-

 

3

5

КО, экз

розащита машин

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Выполнение курсового

 

 

 

 

 

40

40

КП

проекта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Подготовка к экзамену

 

 

 

 

 

18

18

 

Всего:

 

20

20

 

90

130

 

10) Распределение часов по темам и видам занятий студентов заочной и заочной сокращенной ф/о

№ и наименование темы дисци-

Объем работ студента, ч.

 

Форма контроля

плины

Лекции

Практические

Сам-я

Всего

успеваемости

 

 

и лаб. зан.

работа

 

 

Структурный анализ механиз-

1

2

8

11

КО, Экз.

мов

 

 

 

 

 

Кинематический анализ

 

 

 

 

КП, Экз.

1.Рычажных механизмов графи-

1

2

3

6

 

ческим методом.

 

 

 

 

 

2.Рычажных механизмов анали-

1

 

4

5

 

тическим методом.

 

 

 

 

 

3.Кулачковых механизмов.

 

 

4

4

 

 

 

 

 

 

 

4.Механизмов передач.

1

 

3

4

 

Силовой анализ

 

 

 

 

КП, Экз.

1.Движущие силы и силы по-

 

 

2

2

 

лезн. сопротивления.

 

 

 

 

 

2.Трение в механизмах.

1

 

3

4

 

3.Силы инерции.

1

 

3

4

 

4.Кинетостатический расчет.

1

-

3

4

КП, Экз.

Анализ движения механизма

 

 

 

 

 

1.Приведенные силы и моменты

0,5

2

3

5,5

 

инерции.

 

 

 

 

 

9

2.Уравнения движения.

 

1

3

4

 

3.Неравномерность

движения.

0,5

 

3

3,5

 

Момент инерции маховых ко-

 

 

 

 

 

лес

 

 

 

 

 

 

Синтез механизмов

 

 

 

 

 

КП, Экз.

1.Зубчатых механизмов

0,5

0,5

3

4

 

2.Кулачковых механизмов.

0,5

0,5

3

4

 

Виброактивность и

виброза-

 

 

 

 

КП, Экз

щита машин

 

 

 

 

 

 

1.Вибрация и ее воздействие на

0,5

 

3

3,5

 

технические объекты

 

 

 

 

 

 

2.Методы вибразащиты

0,5

 

3

3,5

 

Выполнение курсового проекта

 

 

40

40

 

Подготовка к экзамену

 

 

18

18

 

Всего

 

10

8

112

130

 

11) Примерный перечень вопросов для подготовки к экзамену по дисциплине «Теория механизмов и машин»

1.Кинематическое исследование зубчатых механизмов с подвижными осями.

2.Силовой анализ механизмов. Метод кинетостатики.

3.Кинематическое исследование методом графического дифференцирования.

4.Исследование движения с помощью уравнения кинематической энергии.

5.Зубчатые механизмы. Основной закон зацепления.

6.Теорема И.Е.Жуковского о жестком рычаге.

7.Классификация кинематических пар.

8.Уравновешивание вращающихся звеньев.

9. Кулачковые механизмы. Типы. Циклограммы работы. Кинематический анализ.

10.Коэффициент полезного действия. КПД сложной машины при последовательном и параллельном соединении её составляющих.

11.Определение скоростей и ускорений групп Ассура III класса методом планов.

12.Силовой анализ группы Ассура с поступательной парой.

13.Инерционные силы звеньев механизма, совершающих сложное плоско-параллельное движение.

14.Жидкостное трение. Основные требования.

15.Кинематическое исследование звеньев механизма методами планов.

16.Трение в передачах с гибкими звеньями.

17.Кинематический анализ кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем.

18.Вид трения. Трение скольжения. Законы трения скольжения. Угол и конус трения.

19.Эвольвентное зацепление. Основные геометрические параметры зубчатых колёс.

20.Силовой анализ ведущего звена.

21.Структура и классификация плоских механизмов. Формула П.Л.Чебышева.

22.Приведённая масса и приведённый момент инерции механизма.

23.Передаточные механизмы. Классификация. Передаточное отношение и передаточное число.

24.Уравнение движения машины и его анализ.

25.Понятие о звеньях, кинематических парах и кинематических цепях. Машина. Классификация механизмов и машин. Механизм.

26.Неравномерность хода машины при установившемся движении. Маховое колесо.

27.Графо-аналитические методы кинематического анализа плоских рычажных механизмов.

28.Приведение сил в механизмах.

29.Инерционные силы звеньев механизма, совершающих поступательное движение.

30.Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма графо-аналитическим методом.

31.Кинематические исследования методом графического интегрирования.

10

Соседние файлы в папке Учебная литература