Добавил:
все ссылки-вк: vk.com/id326771771 vk.com/a777big vk.com/a.arefyev0 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ИДЗ2

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
05.06.2023
Размер:
654.42 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»

Школа базовой инженерной подготовки Отделение общетехнических дисциплин

Структурный и кинематический анализ механизма

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 2

Вариант 70716

по дисциплине:

МЕХАНИКА

Исполнитель:

 

 

 

студент группы

5А07

Сергеев Алексей Сергеевич

24.10.2021

Руководитель:

Черемискина Мария Сергеевна

 

преподаватель

 

Томск – 2021

Задание 1. Определение скоростей и ускорений точек многозвенного механизма.

Вычертить механизм с учетом масштабного коэффициента, по заданным параметрам, приведенным со схемой механизма.

Для вычерченного механизма определить:

1.Названия звеньев, количество кинематических пар и групп Ассура.

2.Линейные скорости всех точек механизма и угловые скорости звеньев методом планов.

3.Линейные ускорения точек механизма и угловые ускорения звеньев методом планов.

4.Ускорение точки М располагающейся на звене АВ

Дано:

Длины звеньев и расстояния между опорами:

O1A=210 мм; O2B=310 мм; O3D=250 мм; O3E=210 мм; KE=290 мм; AB=650 мм; CB=620 мм; CD=310 мм; DE=110 мм a=230 мм; b=190 мм; c=200 мм; d=280 мм; e=210 мм

Угол поворота: φ=230˙

Сила полезного сопротивления: F=100 кН Угловая скорость: ω=4 рад/с

AM:MB=2:3

Рис. 1 Схема

Рис. 2 Схема в KOMPAS

Структурный анализ механизма.

Подвижные звенья

 

 

 

Таблица 1

 

 

 

 

Схема

Название

Схема

Название

 

 

 

 

 

Кривошип

 

Коромысло

 

 

 

 

 

Шатун

 

Шатун

 

 

 

 

 

Коромысло

 

Ползун

 

 

 

 

 

Шатун

 

 

 

 

 

 

Число подвижных звеньев n=7.

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

Схема

Вид

Степень

Символ

Клас

 

Высша

 

 

Подвиж.

 

с

 

я или

 

 

 

 

пары

 

низшая

 

Вращ.

1

B0,1

P5

 

Низш.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вращ.

1

B1,2

P5

 

Низш.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вращ.

1

B2,3

P5

 

Низш.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вращ.

1

B3,0

P5

 

Низш.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вращ.

1

B3,4

P5

 

Низш.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вращ.

1

B4,5

P5

 

Низш.

 

 

 

 

 

 

 

Вращ.

1

B5,0

P5

Низш.

Вращ.

1

B5,6

P5

Низш.

Вращ.

1

B6,7

P5

Низш.

Поступ.

1

П7,0

P5

Низш.

Число кинематических пар: всего - 10, из них пятого класса Р5 - 10

Степень подвижности механизма: W=3n-2P5-P4=3·7-2·10-0=1

Начальный механизм и структурные группы (группы Ассура).

Схема

Название,

Число

Число

Формула

 

класс,

звеньев

кинематических

строения

 

порядок, вид

 

 

пар

 

 

 

 

Всего

 

Поводко

 

 

 

 

 

 

вых

 

 

Начальный

1

1

 

-

В0,1

 

вращательный

 

 

 

 

 

 

механизм 1

 

 

 

 

 

 

класса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двухзвенная

2

3

2

1,22,33,0]

 

двухповодков

 

 

 

 

 

ая группа 2

 

 

 

 

 

класса, 2

 

 

 

 

 

порядка, 1

 

 

 

 

 

вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двухзвенная

2

3

2

3,44,55,0]

 

двухповодков

 

 

 

 

 

ая группа 2

 

 

 

 

 

класса, 2

 

 

 

 

 

порядка, 1

 

 

 

 

 

вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двухзвенная

2

3

2

5,66,77,0]

 

двухповодков

 

 

 

 

 

ая группа 2

 

 

 

 

 

класса, 2

 

 

 

 

 

порядка, 2

 

 

 

 

 

вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Начальных механизмов - 1.

 

 

 

 

Структурных групп (групп Ассура) - 3, соединение групп - последовательное.

Механизм второго класса.

Формула строения:

вобщем виде - 1-[2-3]-[4-5]-[6-7];

вразвернутом - В0,1-[В1,22,33,0]- [В3,44,55,0]- [В5,66,77,0].

План скоростей

Скорости точек O1, O2 и O3 равны 0, так как точки находятся в опорах.

Определим скорость точки А.

= 1 1 = 4 ∙ 0,21 = 0,84 м/с

С учетом масштабного коэффициента = 0,004 мммопределяем длину

вектора = = 0,84 = 210 мм

0,004

На плане скоростей выбираем произвольную точку Р, которая будет являться полюсом плана скоростей. Скорости в этой точке будут равны 0.

Проводим из полюса отрезок О1 и отмечаем точку a.

Составим систему уравнений для точки B:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+

, где

 

{

 

 

 

 

/

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+

,

 

= 0 =>

=

 

, где

 

2

2

2

 

 

2

2

2

На плане скоростей через точку a проводим прямую прямую O2B. На пересечении прямых находится скоростей определяем длины векторов VBA и VBO2:

AB, через точку P точка b. По плану

/ = ∙ = 0,004 ∙ 184,33 = 0,737 м/с

= ∙ = 0,004 ∙ 67,33 = 0,269 м/с

Так как точки B и C принадлежат коромыслу и расстояния BO2 и O2C равны, скорости точек равны по модулю, а их направление противоположно.

= ∙ = 0,004 ∙ 67,33 = 0,269 м/с

Построим отрезок pc из полюса P.

Составляем систему уравнений для точки D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

+

, где

 

{

 

 

 

/

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+

,

= 0 =>

=

 

, где

 

3

3

3

 

 

 

3

3

3

На плане скоростей через точку c проводим прямую cd, через точку p проводим прямую o3d. На пересечении прямых находится точка d. Из плана скоростей определяем VD и VD/C.

= ∙ = 0,004 ∙ 74,97 = 0,3 м/с

/ = ∙ = 0,004 ∙ 18,96 = 0,076 м/с

Так как точки D и E принадлежат цельному треугольнику DEO3, то по правилу пропорции строим отрезки pe и ed.

3 =

3

= 3 3 = 74,97 ∙ 0,21 = 62,97 мм3 0,25

Откладываем из полюса отрезок pe EO3.

= ∙ = 0,004 ∙ 62,97 = 0,25 м/с

Соединяем точки d и e, получаем отрезок de.

= ∙ = 0,004 ∙ 32,99 = 0,132 м/с

Составляем систему уравнений для точки K.

 

 

 

 

 

 

=

+

, где

{

 

/

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На плане скоростей через точку e проводим прямую EK, через точку P прямуюxx. На пересечении прямых находится точка k. Из плана скоростей определяем VK/E и VK.

/ = ∙ = 0,004 ∙ 33,02 = 0,13 м/с

= ∙ = 0,004 ∙ 48,21 = 0,19 м/с

На отрезке ab через пропорцию находим точку m. Соединяем точку p и m и находим VM.

= ∙ = 0,004 ∙ 141,84 = 0,57 м/с

Найдем угловые скорости звеньев

 

 

 

 

 

 

0,737

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

=

/

=

 

 

 

 

 

= 1,13 рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,269

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

=

2

=

 

 

 

 

 

= 0,87 рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,076

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

/

=

 

 

 

 

 

= 0,25 рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

0,31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

=

3

 

=

 

 

 

= 1,2 рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

=

/

=

 

 

 

= 0,448 рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точка

 

 

 

 

 

A

 

 

 

B

 

C

 

D

 

E

K

M

V, м/с

 

 

0,84

 

 

 

0,269

 

0,269

 

0,3

 

0,25

 

0,19

 

0,57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звено

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

4

 

5

 

6

 

ω, 1/с

 

 

 

4

 

 

 

 

1,13

 

 

0,87

 

0,25

 

1,2

 

0,448

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План ускорений

 

 

 

 

 

 

Полные ускорения точек O1, O2 и O3 равны 0, так как точки находятся в опорах. Рассмотрим движение точки А относительно точки О1, принадлежащей стойке. Запишем уравнение в векторной форме:

 

 

 

 

 

=

+

 

+

 

 

1

/ 1

/ 1

– вектор абсолютного ускорения движения точки O1, принадлежащей

1

неподвижной стойке O1, 1 = 0.

 

 

 

 

 

- вектор нормального ускорения движения точки А, направленный

/ 1

 

 

параллельно кривошипу O1A.

 

= 2

∙ = 42 ∙ 0,21 = 3,36 м/с2

/ 1

1

1

- вектор касательного ускорения движения точки A, направленный

/ 1

перпендикулярно кривошипу O1A в сторону вращения углового ускорения ε1. Учитывая, что кривошип O1A вращается с постоянной угловой скоростью

=0.

/ 1

Учитывая, что угловая скорость кривошипа постоянная, ω1 = const, абсолютное ускорение точки A кривошипа O1A равняется его нормальному

ускорению:

=

= 3,36 м/с2

 

/ 1

 

На плане ускорений выбираем произвольную точку Pa, которая будет полюсом плана скоростей. Ускорения в этой точке будут равны 0. Проводим из полюса отрезок o1a O1A.

Длина o1a с учетом масштабного коэффициента: = 0,025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

/ 1

=

 

= 134,4 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составим систему уравнений для точки B:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= +

 

 

 

 

+

 

 

, где

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

/

/

/

{

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+

 

 

 

+

 

 

, где

 

и

 

 

 

 

/ 2

/ 2

/ 2

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

= 0, так как это вектор ускорения опоры O2.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вектор

 

 

 

нормального ускорения движения

точки B, направленный

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

параллельно шатуну AB от точки B к точке A.

 

 

 

 

 

 

= 2

∙ = 1,132 ∙ 0,65 = 0,83 м/с2

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина вектора

 

 

для плана ускорений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,83

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

/

=

 

 

= 33,2 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вектор касательного ускорения движения точки B, направленный

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перпендикулярно шатуну AB в сторону вращения углового ускорения ε2.

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вектор

нормального

ускорения

движения

точки

B,

направленный

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

параллельно коромыслу O2B от точки B к точке O2.

 

 

 

 

 

 

 

= 2

= 0,872 ∙ 0,31 = 0,24 м/с2

 

 

 

 

 

 

 

/ 2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина вектора

 

 

для плана ускорений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ′′ =

/ 2

=

 

 

= 9,6 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вектор

касательного

ускорения

движения

точки

B,

направленный

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перпендикулярно коромыслу O2B в сторону вращения углового ускорения ε3.

 

 

 

=

 

 

= 0,025 ∙ 89 = 2,225 м/с2

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

′′

= 0,025 ∙ 167,34 = 4,18 м/с2

 

 

 

 

 

 

 

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

∙ = 0,025 ∙ 167,6 = 4,19 м/с2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем через пропорцию ускорение точки M, построим его и рассчитаем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,26 ∙ 95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

; =

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

= 38 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

∙ = 0,025 ∙ 141,09 = 3,52 м/с2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составим систему уравнений для точки D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= +

 

 

+

 

 

, где

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

/

/

/

 

 

{

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+

 

 

 

 

 

+

 

 

 

, где

 

и

 

 

 

 

 

 

 

/ 3

/ 3

/ 3

/ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

3 = 0, так как это вектор ускорения опоры O3.

вектор нормального ускорения движения точки D, направленный параллельно шатуну СD от точки D к точке С. Рассчитаем его значение:

 

= 2

∙ = 0,252 ∙ 0,31 = 0,02 м/с2.

 

/

 

 

 

4

 

 

 

 

Длина вектора

для плана ускорений:

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

0,02

 

 

=

 

/

=

 

= 0,8 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вектор касательного ускорения движения точки D, направленный

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перпендикулярно шатуну CD в сторону вращения углового ускорения ε4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вектор нормального ускорения движения точки D, направленный

/ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

параллельно коромыслу O3D от точки D к точке O3. Рассчитаем его значение:

Соседние файлы в предмете Механика