Контрольные задания для курсового проекта по дисциплине «Теория механизмов и машин» 151000 – Технологические машины и оборудование. Варианты задания выбираются по списочному номеру группы Вариант 12

Задание №1

На рис.1-Х показаны схемы зубчатых передач. Входное колесо 1 в данный момент имеет угловую скорость ω₁ и постоянное угловое ускорение ɛ₁, направленное по движению или против движения. Определить:

1.передаточное отношение между входным и выходным звеньями и его знак (если их оси вращения параллельны);

2. угловую скорость и угловое ускорение выходного звена, их направление показать на схеме передачи;

3. время, в течение которого угловая скорость увеличится в два раза (если движение ускоренное), или уменьшится до нуля (если движение замедленное)

4. общи коэффициент полезного действия передачи.

В таблице заданных величин z-число зубьев колес приводится с индексом, соответствующим их номеру на схеме механизма, для червяка z-число заходов, а направление витков червяка указано буквами: л - левое, п – правое.

Для расчетов принять следующее значение КПД (учитывающего потери и в зацепление, и в подшипниках): для пары цилиндрических колес =0,97; для пары конических колес =0,95; для планетарной передачи с внешним зацеплением ее колес =0,5, а для имеющей внутреннее зацепление одной из пар =0,96; для червячной передачи при одно-, двух- и трехзаходном червяке – соответственно =0,7;0,75;0,8.

Вариант 12

Задача 1, Схема 1, Данные 2

Исходные данные

z₁=16

z₂=30

zʹ₂=15

z₄=20

zʹ₄=14

z₅=22

z₆=58

ω₁=180

ɛ₁=60

Решение.

На схеме 3 ступени:

1. Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением (1 и 2)

2. Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением(2ʹ ,3ʹ и 4)

3. Планетарная передача (4 ,4ʹ,5 и 7)

1. Находим передаточное отношение механизма.

   1. Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением

U₁=z₂/z₁=30/16=1.875

2. Зубчатая цилиндрическая с внешним зацеплением

U₂= (zʹ₃/zʹ₂)∙(z₄ ∙zʹ₃)= z₄/ zʹ₂=20/15=1.33

3. Планетарная передача

U₃=1-( z₆/ zʹ₄)=1-(58/14)=3.14

1.4. Общее передаточное отношение:

U= U₁∙ U₂ ∙U₃=1.875∙1.33∙3.14=7.84

2. Угловая скорость ведомого звена:

= ω₁/U=180/7.84=23

Угловое ускорение:

= ɛ₁/U=60/7.84=7.66

3.движение замедленное . До остановки движения ,т.е =0

t= / =23/7.66=3c

4 Общий КПД

η= ∙ ∙ =0.97∙ ∙0.96=0.876

Задание №2

Выходное звено механизма, показанного на рис.5, 1-Х, совершает обратно -поступательное (или возвратно-вращательное) движение и направлено на рабочем ходу постоянной (или моментом ) полезно-вредные сопротивления. На холостом ходу, при обратном направлении движения одного звена, полезное сопротивление отсутствует, но продолжают участвовать вредные сопротивления. Учитывая трение в кинематических энергиях и, зная КПД η механизма определить:

Движущий момент постоянный по величине, который нужно приложить к входному звену при установившемся движении с циклом, состоящем из рабочего и холостого ходов;

Работа сил трения на рабочем и холостом ходах, считая, что вредное сопротивление постоянно на каждом из ходов, но на рабочем оно в три раза больше чем на холостом.

Изменение кинетической энергии механизма за время рабочего и за время холостого хода.

Мощность требуемую от привода при вращении выходного звена со средней скоростью ω₁ и средние (за целый оборот) мощность полезного сопротивления и мощности сил трения.

Решение задачи основано на уравнении движения механизма устанавливающем связь между изменением кинетической энергии и работами (законе кинетической энергии). Работами сил и моментов определяется соответственно по линейным или угловым перемещениям звеньев, на конечные они действуют, для чего нужно найти положения механизма при различных положениях выходного звена. Перемещение звеньев, линейные и круговые, можно определить по чертежу, выполненному в масштабе, или считать аналитически. Чтобы определить зоны время рабочего холостого хода для входного звена нужно учитывать связь движения с показанным направлением действия полезного сопротивления, которое на разном ходу должно препятствовать движению выходного звена. Размеры звеньев согласно их обозначению на схеме механизма, и другие необходимые величины приведены в таблицах числовых данных, где η- коэффициент полезного действия, а в варианте 4-m- модуль расчетного зацепления, z –число зубьев колеса. В Вариантах 5 и 1 применено геометрическое замыкание звеньев в высшей паре, предупреждающее отход звеньев друг от друга: в варианте 5 ролик радиус r перекатывается в

круговом пазу, в варианте 1 круглый эксцентрик охвачен рамкой выходного звена.

Примечание. Сначала необходимо построить механизм в крайних положениях и по заданным направлениям угловой скорости входного звена ω₁ и постоянной силы (или момента ) полезного сопротивления установить рабочие и холостые ходы.

С этого чертежа при графическом определении линейных и угловых перемещений звеньев необходимо снять:

1.для входного звена его углы поворота на рабочем ходу и на холостом ходу .

2.для выходного звена при его возвратно поступательном движении линейное перемещение, т.е. ход S, или его возвратно-вращательном движении угол размаха

ВЕЛИЧИНА	ВАРИАНТЫ
	1	2		3		4		5		6		7	8	9			10
R, мм	40		45		20		50		42		25	30	20		15	35
ОА, мм	18		20		10		20		20		15	18	14		7	22
η	0,81		0,72		0,82		0,84		0,80		0,85	0,83	0,80		0,81	0,80
, H	55		80		50		100		90		60	65	45		30	70
ω₁,рад/с	80		90		100		80		90		110	180	120		140	70

Задача 2,схема 1, Данные 2

Исходные данные:

R=45 мм

ОА=20 мм

η=0.72

=80H

ω₁=90

Решение :

1)Рабочий и холостой ход для входного звена и выходного. Разсности наибольшего и наименьшего удаления от точки О .

Для входного звена :

S=(R+OA)-(R-OA)=(45+20)-(45-20)=40mm

2)Весь цикл работы входного звена

+ =2

= = =3.14

3)определение движущего момента

ɳ=( ∙S)/ ∙ ), =( ∙S)/ ∙ ɳ)=(80∙40)/(3.14∙0.72)=1415.4 H∙mm

4) Работа сил трения на рабочем и холостом ходе.

=3

ɳ=1- / )=1- / ∙ ))

=(1- ɳ)∙ ∙ =(1-0.72)∙1415.4∙3.14=1244 H∙mm

Работа сил трения на холостом ходу в 3 раза меньше

=1/3∙1244.44=414.8H∙mm

5)изменение кинетической энергии механизма за время рабочего и холостого хода

= - - =0

= - =0

=4444.356-3200 -1244=0

= - = 4444.356-414.8=4029.6 Дж

6)Мощность требуема от привода

= ∙ ω=1415.4∙90=127.386

t=2 / ω₁=2∙3.14/90=0.07 c

= =3200/0.07=45.9 Вт

= + )=(244+414.8)/0.07=23.8 Вт

Задание № 3

Исследование эвольвентного зацепления (проектирование зубчатой передачи из условия получения на меньших ее габаритов и определение некоторых характеристик этой передачи)

№ задания	Передаточное число =	Модуль зацепления m,мм	Масштаб	Скорость колеса 1 n, об/мин	Примечание
1	1,00	3	10:1	2850	Обработка копированием , =m, =1,25m, зацепление внешнее
2	1,08	“	“	“
3	1,15	“	“	“
4	1,23	“	“	“
5	1,29	“	“	“
6	1,36	“	“	“
7	1,43	“	“	“
8	1,50	“	“	“
9	1,57	“	“	“
10	1,64	5,5	5:1	1450
11	1,72	“	“	“
12	1,79	“	“	“
13	1,94	4,5	“	“
14	2,00	“	“	“
15	2,07	“	“	“
16	2,13	“	“	“
17	2,20	“	“	“

Задача 3,Данные 12

Исходные данные:

U₁₂=1,79 передаточное отношение

m=5.5 мм модуль зацепления

n₁=1450 скорость вращения колеса 1

=20 угол зацепления, обработка копированием, зацепление внешнее

=m₁ высота головки зуба

=1,25 m высота ножки

Масштаб 5:1

1.Определяем число зубьев колес

При нарезании колес копированием, при этом подрезание зубьев исключается .Подбор зубьев для шестеренки и колеса

Минимально допускаемое число зубьев меньшего колеса =17

= U

z₁	17	18	19
	30.41	32.22	34.01

Принимаем =19.

Принимаем z₂=34 -ближайшее целое число

2. Формулы для расчета основных размеров зубчатого зацепления.

2.1. Диаметры делительные:

• Шестерни = m =5.5∙19=104.5

• Колеса = m =5.5∙34=187

2.2. Высота головки зуба =m=5.5 мм

2.3. Высота ножки зуба =1,25m= 1.25∙5.5=6.875 мм

2.4. Диаметры окружностей вершин зубьев:

• Шестерни: =d₁+2 =104.5+2∙5.5=115. 5мм

• Колеса: =d₂+2 =187+2∙5.5=198 мм

2.5. Диаметры окружностей впадин:

• Шестерни: =d₁ - 2 =104.5-2∙6.875=90.75 мм

• Колеса: =d₂ - =187-2∙6.875=173.25 мм

2.6. Окружной шаг: = m=5.5∙3.14 =17.27 мм

2.7. Толщина зуба по делительной окружности:

0.49∙17.27=8.46 мм

2.8. Ширина впадин: = =0.51∙17.27=8.81 мм

2.9. Диаметры начальных окружностей:

• Шестерни =d₁ cos =104.5∙0.94=98

• Колеса = cos =187∙0.94=175.6

2.10. Угловая скорость шестерни:

ω₁=

2.11. Межосевое расстояние:

=145.75 мм

2.12. Частота вращения колеса:

2.13. Угловая скорость колеса:

Определим замером по чертежу АВ=27 мм

2.14. Определим замером по чертежу АВ=27 мм

Находим коэффициент перекрытия:

=

2.15. Окружная скорость:

= =

Данные расчетов заносим в таблицу

Параметр	Единицы измерения	Единицы измерения	шестерня	колесо
Межосевое расстояние		мм	145.75
Модуль зацепления	m	мм	5.5
Передаточное отношение	U	-	1.79
Высота головки зубы		мм	5.5
Высота ножки зуба		мм	6.875
Высота зуба	h	мм	12.375
Окружной шаг		мм	17.27
Толщина зуба		мм	8.46
Ширина впадины		мм	8.81
Число зубьев	z	-	19	34
Диаметр делительный	d	мм	104.5	187
Диаметры Вершины зубьев		мм	115.5	198
Диаметр впадин		мм	90.75	173.25
Диаметр начальных окружностей		мм	98	175.6

Задание №4

Плоский механизм состоит из стержней 1-4 и ползуна В, соединенных друг с другом и с неподвижными опорами О₁ и О₂ шарнирами (рис.К2.0-К2.9). Длины стрежней: l₁=0,4м, l₂=1,2м, l₃=1,4м, l₄=0,8м. Положение механизма определяется углами , , , , , которые вместе с другими величинами заданы в табл.К2. Точка D на всех рисунках и точка К на рис.К2.7-К2.9 в середине соответствующего стержня. Определить величины, указанные в таблице «Найти». Найти также ускорение точки А стержня 1, если стержня 1 имеет в данный момент времени углового ускорения =10 с⁻²

Таблица К2

Условия	Углы					Дано			Найти
						1/с	1/с	м/с
0	30	150	120	0	60	10	-	-		, ,
1	60	60	60	90	120	-	10	-		, ,
2	0	120	120	0	60	-	-	10		, ,
3	90	120	90	90	60	10	-	-		, ,
4	0	150	30	0	60	-	10	-		, ,
5	60	150	120	90	30	-	-	10		, ,
6	30	120	30	0	60	10	-	-		, ,
7	90	150	120	90	30	-	10	-		, ,
8	0	60	30	0	120	-	-	10		, ,
9	30	120	120	0	60	10	-	-		, , ₃

Задача 4, Схема 1, Данные 2

Исходные данные:

=60

=60

=60

=90

=120

=10 рад/c

ɛ₁=10

Определить: , ,

Решение:

⊥  Е

= ∙ ₄=10∙0.8=8м/c

Проектируем на ось х и

Находим скорость т.Д

⊥D

Находим скорость т.A

⊥A

Находим скорость т.В

⊥B

Угловая скорость звена 2

= /E =0

E =0

Тангенциальное ускорение т.А: =ɛ₁∙ =10∙0,4=4 м/с²

⊥ → =0

Ответы: =8м/c, =0, : =4 м/с², , =0, =0

Векторы ускорения показаны на схеме механизма.

Схема механизма

Задание 6

1. Построить схему механизма и показать на ней 24 положения кривошипа и соответствующие им положения поршня.

2. Построить график скорости и ускорения поршня.