
MB_Shtanko_Teormex_2013_old
.pdf
Таблиця 2.4
Варіант |
3(t), рад |
|
(до K.2.1) |
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
10t 0.1t2
0.2t3 t
0.75t 1.5t3
5t–3t2
0.25t2–2t
4t2+2t
4t–0.5t2
3t+2t2
cos t3
1+2sin(2t)
t–0.2t2
1.4t–t2
4t–6t2
3t–1.5t2
8t2–4.5t
1+sin(3t)
4cos t
2sin2 (t)+t
2cos(2t)+1
ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
z1(t), м |
R2, м |
Час, с |
||
(до K.2.2) |
t1 |
t2 |
||
|
||||
2t 0.02 t2 |
0.20 |
2 |
1 |
|
0.02t3 0.1t |
0.10 |
2 |
1 |
|
0.075t 0.15t3 |
0.10 |
2 |
1 |
|
t–0.3t2 |
0.20 |
1 |
0.5 |
|
0.025t2–0.2t |
0.10 |
2 |
1 |
|
1.2t2+0.6t |
0.30 |
0.25 |
0.5 |
|
1.2t–0.15t2 |
0.30 |
1 |
3 |
|
1.2t+0.8t2 |
0.40 |
0.25 |
0.3 |
|
0.45cos t 3 |
0.15 |
1 |
3 |
|
0.3sin(2t) |
0.15 |
6 |
4 |
|
0.1t–0.02t2 |
0.1 |
2 |
1 |
|
0.28t–0.2t2 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
|
0.8t–1.2t2 |
0.2 |
1 |
0.5 |
|
0.3t–0.15t2 |
0.1 |
2 |
3 |
|
0.8t2–0.9t |
0.2 |
1 |
4 |
|
0.1sin(3t) |
0.1 |
6 |
9 |
|
0.8cos t |
0.2 |
4 |
6 |
|
0.6sin(2t)+4 |
0.3 |
2 |
6 |
|
0.8sin(2t)+1 |
0.4 |
8 |
6 |
|
|
|
|
|
71

2 КІНЕМАТИКА
Варіант
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Продовження таблиці 2.4
3(t), рад |
z1(t), м |
R2, м |
Час, с |
||
(до K.2.1) |
(до K.2.2) |
t1 |
t2 |
||
|
|||||
1.5sin(2t) |
0.75sin(2t)+5 |
0.5 |
12 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
2t2+3t |
0.28t2+0.42t |
0.14 |
0.5 |
0.25 |
|
3t2–4t |
0.9t2–1.2t |
0.30 |
1 |
2 |
|
0.5 t2 |
0.1 t2 2 |
0.20 |
1 |
2 |
|
0.5e2t 1 |
0.25e2t 5 |
0.10 |
0.5 |
1 |
|
2 t 1.2 t2 |
0.36 t 0.22 t2 |
0.18 |
0.3 |
1.2 |
|
2cos t 6 1 |
0.8cos t 6 5 |
0.40 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
5t2+3t |
0.6t2+0.36t |
0.12 |
0.25 |
0.5 |
|
4e3t 2 |
0.96e3t 6 |
0.24 |
1/3 |
0 |
|
4 cos t 6 1 |
0.56 cos t 6 |
0.14 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
5(t–0.25t2) |
t–0.05t2 |
0.2 |
1 |
2 |
2.8Приклад виконання завдання K.2.1
Задано: |
3 |
t 4 sin t |
рад; R |
R |
0.1 м; |
|
2 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
r2 0.5R2 0.05 м.
Визначити:
для заданого моменту часу t=0.5 c:
кутові швидкості і прискорення коліс 2 i 3;
швидкості та прискорення тіла 1 і точки М;
показати на рисунку вектори 3 , ε3 , 2 , 2 , aMn , aMτ ,
аM , VM , V1 , a1 ;
закон поступального руху тіла 1 z1 t .
72

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
Розв’язання.
За вихідними даними викреслюємо задану схему механізму
(рис. 2.6).
|
z2 |
z3 |
2 |
2 |
3 |
|
|
|
VK |
K |
|
3 |
R3 O3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
O2 |
2 |
R2 |
|
a n |
3 |
y2, y3 |
||
|
V |
|
|
|
r2 |
|
3 |
|
VM |
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
M |
|
|||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
aM |
|
|
|
z1 |
Q |
x2 |
|
|
|
|
|
a |
|
||
1 |
2 |
|
|
x3 |
|
|
|
M |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V1
Рисунок 2.6
Кутові швидкість та прискорення колеса 3
|
3 |
d 3 |
3 |
2 cos |
|
t ; |
||||||
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 3 |
2 |
sin |
|
t. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
При t=0.5 c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1.414 рад/с; |
||||||||
3 2 cos |
|
0.5 |
||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
0.707 |
2 рад/с2. |
|||||
2 sin |
2 |
0.5 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Швидкість та прискорення точки М
VM 3 R3 1.414 0.1 0.1414 м/с;
73

2 КІНЕМАТИКА
aM 3 R3 0.707 2 0.1 0.0707 2 м/с2; aMn ω32 R3 1.414π 2 0.1 0.2π2 м/с2;
аM аMn 2 аMτ 2 R3
ω34 ε32
0.1 1.414π 4 0.707π2 2 0.212 2 м/с2 .
Через те, що швидкості на ободах коліс 2 і 3 і на пасовій передачі
однакові, то VK VM , VK 2r2 і VK 3R3 . Звідси кутова швид-
кість колеса 2
|
|
R3 |
|
|
0.1 |
2 cos t 4 cos t . |
|
|
|
||||||
2 |
|
r2 |
3 |
0.05 |
2 |
2 |
|
|
|
|
Кутове прискорення тіла 2
|
|
|
2 |
2 |
При t=0.5 c |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
4 cos |
|||
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
|
|
2 sin |
||||
|
|
|
|
2 |
2 2 sin 2 t .
|
2.828 рад/с; |
0.5 |
|
|
|
|
1.414 2 |
рад/с2. |
0.5 |
||
|
|
|
Швидкість на зовнішньому ободі колеса 2 дорівнює швидкості
тіла 1
V1 V2 2 R2 4 cos 2 t 0.1 0.4 cos 2 t .
Прискорення тіла 1
a a |
V |
|
2 |
R ; |
a 0.2 2 sin t . |
||
1 |
2 |
1 |
|
2 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
При t=0.5 c
74

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2828 м/с; |
|
|||
|
V1 0.4 cos |
0.5 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1414 2 |
м/с2. |
||
0.2 2 sin |
0.5 |
|
||||||||||
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Закон поступального руху тіла 1 |
|
|
|
|
||||||||
Через те, що V |
|
dz1 |
, то dz V dt |
i |
|
|
||||||
|
|
|
||||||||||
|
1 |
|
dt |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
t м. |
|
z1 V1dt |
0.4 cos |
2 |
t dt 0.8 sin |
2 |
||||||||
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
Вектори швидкостей та прискорень тіла 1 і точки М, а також вектори кутових швидкостей і прискорень тіл 2 і 3 наведено на рис. 2.6.
Вектори кутових швидкостей 2 і 3 лежать на осях обертання
(відповідно на осях х2 і х3) і направлені в ту сторону, звідки обертання тіла бачимо як таке, що відбувається проти ходу годинникової стрілки (правило гвинта).
Вектори кутових прискорень 2 і 3 співпадають з напрямками векторів кутових швидкостей 2 і 3 при обертаннях з прискоренням, тобто якщо знаки і співпадають.
2.9 Приклад виконання завдання K.2.2
Задано: z1 0.2t2 2t м; R2 R3 0.1 м; r2 0.5R2 0.05 м.
Визначити для заданого моменту часу t=0.5 c:
швидкість і прискорення тіла 1;
кутові швидкість і прискорення тіл 2 і 3;
швидкість і прискорення точки М;
закон обертального руху колеса 3.
Показати на рисунку вектори швидкостей та прискорень тіла 1
іточки М, а також вектори кутових швидкостей і прискорень тіл 2 і 3.
Розв’язання.
За вихідними даними викреслюємо задану схему механізму
(рис. 2.7).
75

2 |
КІНЕМАТИКА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
z2 |
|
|
z3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
2 |
K |
|
3 |
R3 |
|
|
|
|
|
|
VK |
R2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
|
O3 |
|
|
||||
|
|
|
O2 |
|
3 |
aM |
|
3 |
y2, y3 |
|
|
|
2 |
|
r2 |
|
VM |
||||
|
|
|
|
|
|
aMn |
|
|||
|
z1 |
V2 |
|
|
|
3 |
aM |
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
x3 |
|
M |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Швидкість та прискорення тіла 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
V1 |
|
dz1 |
z1 0.4t 2 м/с; |
|
|
dV1 |
|
|
|
2 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a1 |
|
|
V1 |
z1 |
0.4 м/с |
|
. |
|||||||||
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
При t=0.5 c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V 0.4 0.5 2 2.2 м/с; |
|
a 0.4 м/с2. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Через те, що швидкості точок на зовнішньому ободі колеса 2 і тіла |
|||||||||||||||||||||||
1 однакові, то V2 V1 |
2R2 . Звідси кутові швидкість і прискорен- |
||||||||||||||||||||||
ня колеса 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2 |
|
V1 |
|
0.4t |
|
2 |
4t 20 |
рад/с |
і |
2 2 |
4 |
2 |
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
рад/с |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
При t=0.5 c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 рад/с; |
|
2 |
4 рад/с2. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Через |
|
|
те, що |
швидкість |
на паску |
постійна, |
то |
VK VM , |
|||||||||||||||
VK 2r2 |
|
і |
VM 3R3 . Звідси кутові |
швидкість |
і прискорення |
||||||||||||||||||
колеса 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

|
|
|
|
|
|
|
ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА |
ω |
ω2r2 |
|
4t 20 0.05 |
2t 10 рад/с; |
|||
|
|||||||
3 |
R3 |
0.1 |
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 рад/с . |
|||
|
|
|
3 3 |
При t=0.5 c
2 0.5 10 11 рад/с; |
2 рад/с2. |
3 |
|
Швидкість, нормальне, тангенціальне і повне прискорення точки М визначаються за формулами
V R 11 0.1 1.1 м/с; аn |
2 |
R 112 0.1 12.1 м/с2; |
||||||||||||||||||
M |
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
M |
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
3 |
R 2 0.1 0.2 м/с2; |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
M |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
a |
M |
|
an |
|
2 |
a |
2 |
R |
4 |
2 |
0.1 |
114 22 |
12.101 м/с2. |
|||||||
|
|
M |
|
M |
|
|
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Закон обертального руху колеса 3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Через |
|
|
те, |
що |
|
|
d 3 |
, |
|
то |
d |
3 |
dt , |
а |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
dt |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
t |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 3dt |
2t 10 dt t2 10t рад. |
|
|
|
|
|
|
0 0
Вектори швидкостей та прискорення тіла 1 і точки М, а також вектори кутових швидкостей і прискорень тіл 2 І 3 наведено на рис. 2.7.
2.10Завдання K.3. Визначення швидкостей і прискорень точок твердого тіла, що виконує плоский рух
Для заданого положення механізму визначити швидкості та прискорення точок А, В, С.
Кривошип ОА радіуса r обертається навколо точки О з кутовим
прискоренням , маючи в даний момент кутову швидкість .
Числові дані для розрахунку наведені в таблиці 2.5, схеми механізмів – на рисунку 2.8.
77
2 КІНЕМАТИКА
Таблиця 2.5
Схема |
ОА=r |
|
АB=l |
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
рад/с2 |
|
|
град (°) |
|
||
1 |
0.20 |
|
0.30 |
1 |
|
|
30 |
45 |
– |
2 |
0.24 |
|
0.36 |
2 |
|
|
45 |
60 |
– |
3 |
0.30 |
|
0.40 |
3 |
|
|
60 |
60 |
– |
4 |
0.36 |
|
0.48 |
4 |
|
|
30 |
30 |
– |
5 |
0.40 |
|
0.50 |
5 |
|
|
45 |
15 |
– |
6 |
0.48 |
|
0.56 |
6 |
|
|
60 |
15 |
– |
7 |
0.50 |
|
0.60 |
7 |
|
|
30 |
30 |
– |
8 |
0.56 |
|
0.64 |
8 |
|
|
45 |
45 |
– |
9 |
0.60 |
|
0.70 |
9 |
|
|
60 |
30 |
– |
10 |
0.64 |
|
0.72 |
10 |
|
|
30 |
45 |
– |
11 |
0.25 |
|
0.50 |
1 |
|
2 |
30 |
15 |
30 |
12 |
0.30 |
|
0.60 |
2 |
|
3 |
60 |
45 |
30 |
13 |
0.35 |
|
0.70 |
3 |
|
2 |
30 |
60 |
– |
14 |
0.40 |
|
0.60 |
1 |
|
3 |
15 |
30 |
– |
15 |
0.20 |
|
0.45 |
2 |
|
3 |
30 |
45 |
30 |
16 |
0.25 |
|
0.60 |
1 |
|
2 |
30 |
60 |
30 |
17 |
0.30 |
|
0.65 |
2 |
|
1 |
60 |
30 |
– |
18 |
0.35 |
|
0.60 |
3 |
|
1 |
30 |
45 |
– |
19 |
0.30 |
|
0.80 |
1 |
|
2 |
15 |
60 |
– |
20 |
0.20 |
|
0.50 |
2 |
|
1 |
30 |
30 |
– |
21 |
0.30 |
|
0.60 |
3 |
|
1 |
30 |
45 |
30 |
22 |
0.10 |
|
0.70 |
2 |
|
3 |
60 |
45 |
– |
23 |
0.15 |
|
0.45 |
1 |
|
4 |
30 |
60 |
30 |
24 |
0.20 |
|
0.60 |
2 |
|
1 |
30 |
45 |
– |
25 |
0.30 |
|
0.50 |
1 |
|
2 |
– |
30 |
– |
26 |
0.35 |
|
0.80 |
1 |
|
3 |
30 |
30 |
– |
27 |
0.40 |
|
0.80 |
1 |
|
2 |
30 |
15 |
– |
28 |
0.10 |
|
0.40 |
2 |
|
4 |
15 |
60 |
– |
29 |
0.15 |
|
0.70 |
3 |
|
4 |
30 |
60 |
– |
30 |
0.20 |
|
0.60 |
4 |
|
1 |
60 |
30 |
– |
78

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
1 |
|
A |
|
|
90 |
|
B |
|
|
|
|
O |
|
|
3 |
|
A |
|
|
B |
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
B |
|
|
|
|
7 |
|
A |
O B
2 |
|
A |
|
|
|
|
B |
|
|
|
O
4 |
A |
|
|
O
B
6 A
B
|
|
O |
|
8 |
|
A |
B |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
x |
AB║x |
|
|
9 |
|
|
|
10 |
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
A |
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
O |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.8 |
|
|
|
79

2 |
КІНЕМАТИКА |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
O |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
||||
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
B |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
A |
|
|
14 |
B |
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
A |
||||
|
B |
|
|
|
|
O 90 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
A |
|
16 |
|
|
A |
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
O |
|
B |
O |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
A |
|
||
B |
|
|
|
||
|
90 |
O |
|
|
18 |
|
A |
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
O 90 |
|
19 |
|
|
O |
20 |
90 |
|
|
A |
A |
|
|
O |
|
|
|||
|
|
90 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продовження рисунка 2.8
80