Методичка

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Кафедра будівельних машин та обладнання ім. Олександра Онищенка

Методичні вказівки та завдання

до курсового проекту з дисципліни «Теорія механізмів і машин»

для студентів механічних спеціальностей денної та заочної форми навчання

Полтава 2011

3

1. Вступ

Створення нових, більш досконалих механізмів і машин вимагає розвитку існуючих та розроблення сучасних інженерних методів дослідження і проектування цих машин. У розв’язанні вищеназваних завдань важлива роль належить курсу «Теорія механізмів і машин», який є безпосередньою складовою вивчення питань машинобудування.

Курсовий проект із дисципліни «Теорія механізмів і машин» – це перша самостійна робота студента із комплексного проектування й дослідження механізмів, котрі є складовими частинами транспортних і спеціальних машин та технологічного обладнання для їх технічного обслуговування і ремонту.

Виконання курсового проекту з теорії механізмів і машин вимагає від студентів відповідної підготовки з математики, фізики, теоретичної механіки, інженерної графіки, обчислювальної техніки та теорії механізмів і машин. У процесі виконання курсового проекту студенти отримують навички використання сучасних методів дослідження та проектування механізмів і машин длярозв’язанняпрактичних завдань.

Курсове проектування з дисципліни «Теорія механізмів і машин» готує студентів до виконання курсових проектів із дисциплін «Деталі машин», «Підйомно-транспортні машини» та ін., а в кінцевому результаті – до дипломного проектування, а також привчає студентів до розв’язання конкретних інженерних задач, використання навчальних посібників, довідкової літератури, виробляє навички науково-дослідницької роботи та використання сучасних ЕОМ і програмного забезпечення.

1.1. Тематика йобсяг курсового проектування

Курсовий проект включає в себе задачі з проектування і дослідження найбільш розповсюджених важільних, кулачкових та зубчастих механізмів і передбачає закріплення, поглиблення й узагальнення теоретичних знань, набутих при вивченні курсу «Теорія механізмів і машин».

Курсовий проект виконується згідно з індивідуальним завданням, яке отримує студент від керівника курсового проектування.

Відповідно до навчального плану і робочої програми курсовий проект складається з п’яти аркушів креслень: трьох формату А1 (594 841 мм) та двох формату А2 (420 594 мм) і розрахунково-пояснювальної записки обсягом 30 –

4

35 аркушів формату А4 (210 297 мм). На кресленнях обов’язково зберігаються всі допоміжні лінії, робляться надписи та проставляються прийняті масштаби.

Виконання курсового проекту вимагає розв’язання низки задач кінематичного і динамічного аналізу важільного механізму, динамічного синтезу кулачкового та геометричного синтезу зубчастого механізмів.

Убільшості випадків ці задачі взаємопов’язані: правильність розв’язання наступної задачі значною мірою залежить від вихідних даних, які є результатом розв’язання попередньої задачі. Тому курсовий проект повинен виконуватися в певній послідовності.

Перед тим як почати розроблення того чи іншого етапу курсового проекту, необхідно чітко вияснити постановку задачі, потім, користуючись навчальною літературою та конспектом лекцій із курсу «Теорія механізмів і машин», вивчити методи її розв’язання, ознайомитися з прикладами вирішення подібних задач і лише після цього починати виконання даного етапу. В більшості випадків можна застосовувати графоаналітичні методи розв’язання задач. А тому розрахункову і графічну частину проекту слід виконувати паралельно. Особливо уважно необхідно ставитися до визначення масштабів креслення, оскільки від правильності їх підрахунків безпосередньо залежить результат розв’язання тієї чи іншої задачі.

Терміни виконання окремих етапів необхідно планувати так, щоб завершення й остаточне оформлення всього курсового проекту відповідало графіку виконання курсового проектування, розробленого кафедрою.

Завершений і відповідно оформлений курсовий проект у повному обсязі, який відповідає всім вимогам даних методичних указівок, здається керівникові проекту для перевірки.

Упояснювальній записці необхідно стисло і чітко викласти всі етапи курсового проекту з аргументацією вибору тих чи інших методів синтезу та аналізу заданого механізму, а також виконати докладні мотивовані розрахунки, які застосовувалисьпри виконанні креслень.

Усі розрахунки за кожним наступним розділом курсової роботи потрібно починати з нової сторінки.

Узаписці також наводиться вступ, зміст та список використаної літератури.

5

Кожний аркуш записки повинен мати основний напис: аркуш вступу – штамп основного напису 40 185 мм (ГОСТ 2.104–2006), а всі наступні – 15 185 мм. Текст розміщується з одного боку аркуша. Сторінки слід пронумерувати та зробити посилання у змісті на відповідну сторінку початку кожного розділу.

Розрахунково-пояснювальна записка за необхідності ілюструється ескізами. При використанні даних, узятих із стандартів чи літературних джерел, у тексті мають бути відповідні посилання.

Усі розрахунки повинні бути виконані в міжнародній системі одиниць (СІ) із вказанням розмірностей отриманих величин. Числові значення, одержані в результаті графічних побудов ірозрахунків, зводятьсядо таблиць.

Після закінчення розрахунків усі аркуші записки скріплюються разом із титульним аркушем.

Завдання на курсовий проект розміщується на початку розрахунковопояснювальної записки після титульного аркуша.

1.2. Захист курсового проекту

Допущений до захисту курсовий проект студент подає на захист.

Захист курсового проекту відбувається перед кафедральною комісією в складі двох – трьох викладачів, у тому числі керівника проекту.

Під час захисту студент повинен коротко розповісти про зміст курсового проекту, призначення важільного, кулачкового та зубчастого механізмів, принципи їх роботи й особливості розрахунків, а також обґрунтувати вибір застосованих методів дослідження і відповісти на поставленізапитання.

Опитування проводиться по кресленнях та записці з метою вияснити, наскільки студент засвоїв вибрані методи розрахунків, чи знає теоретичні обґрунтування і фізичну суть величин, якідосліджуються.

2. Вибір масштабів графічних побудов

Масштаб – це відношення натуральної величини будь-якого геометричного або фізичного параметра до довжини відрізка в міліметрах, що відображає його на кресленні. Масштаб позначають на кресленні буквою з індексом, який характеризує величину, що зображується. Наприклад: масштаб довжини

6

L, ммм ; масштаб швидкості V , ммм/с ; масштаб прискорення a, ммм/ с2 ;

масштаб сили P, ммH ; масштаб кута повороту , радмм і т.д.

У таблиці 1 наведений ряд масштабів за ГОСТ 2.302-68 та відповідні їм масштаби довжин.

Таблиця 1

Відповідність масштабів довжин стандартному ряду масштабів

3. Рекомендовані умовні позначення

Під час виконання курсової роботи пропонується використовувати такі умовні позначення:

n – кількість рухомих ланок механізму; р4 – кількість вищих кінематичних пар; р5 – кількість нижчих кінематичних пар; W – ступінь рухливості механізму;

LAB – довжина відповідної ланки, м;

VA – швидкість відповідної точки, м/с; аА – прискорення відповідної точки, м/с2;

1 – кутова швидкість відповідної ланки, рад/с;1 – кутове прискорення відповідної ланки, рад/с2;– коефіцієнт нерівномірності руху механізму; ISj – момент інерції відповідної ланки, кг м2;

МС , МD – момент відповідно сил опорів та рушійних сил, Н м;

АС , АD – робота відповідно сил опорів і рушійних сил, Дж.

7

4.Порядок виконання курсового проекту

4.1.Структурний аналіз важільного механізму

Уцьому розділі курсової роботи необхідно виконати наступне.

1.Накреслити в пояснювальній записці у довільному масштабі схему важільного механізму.

2.Підрахувати кількість ланок та кінематичних пар у механізмі.

3.Установити клас пар.

4.Побудувати структурну схему механізму.

5.Визначити ступінь рухливості механізму за формулою Чебишева.

6.Розділити механізм на структурні одиниці та визначити їх клас і

порядок.

7.Написати формулу будови механізму.

Рекомендована література: [1, §3, 4, 6, 8–10, 12, 13],[2, §3, 8, 10].

4.2.Кінематичне дослідження важільного механізму

1.У масштабі L, ммм , на першому аркуші (формату А1) побудувати 12

положень механізму, що відповідають рівновіддаленим положенням ведучої ланки. За початкове (нульове) прийняти положення, у якому робоча ланка (найчастіше повзун) знаходиться на початку робочого ходу, тобто у самому крайньому положенні. Якщо серед побудованих планів механізму не знаходиться положення, що відповідає другому крайньому положенню робочої ланки, добудувати його.

2.Накреслити траєкторію центрів мас ланок механізму.

3.У пояснювальній записці написати векторні рівняння для визначення швидкостей усіх точок механізму та за ними побудувати плани швидкостей для

всіх положень механізму в масштабі V , ммм/с . Визначити абсолютне значення

швидкостей, м/с, усіх точок і дані занести до таблиці.

4. У пояснювальній записці написати рівняння для визначення прискорень усіх точок механізму та за ними побудувати плани прискорень для чотирьох положень механізму (будь-яких, окрім нульового) в масштабі

8

a, ммм/ с2 . Визначити абсолютне значення прискорень, м/с2, усіх точок і дані занести до таблиці.

5.Обчислити кутові швидкості ланок для відповідних положень. Результати занести до таблиці.

6.Обчислити кутові прискорення ланок для відповідних положень. Результати занести до таблиці.

7.Побудувати в масштабі S графік S =f ( ) переміщення повзуна за

цикл руху механізму.

8.Методом графічного диференціювання діаграми S =f ( ) побудувати графік V= f1 ( ) швидкості повзуна.

9.Методом графічного диференціювання діаграми V= f1 ( ) побудувати графік a = f2 ( ) прискорення повзуна.

10.Визначити масштаби отриманих діаграм.

11.Використовуючи числові значення швидкості для вихідної ланки,

отримані методом планів швидкостей, на графіку V = f1 ( ) у такому ж масштабі у тій самій системі координат побудувати штриховою лінією графік V= f'1 ( ) та зробити висновок про похибку обчислень. Те ж саме зробити для діаграми прискорення.

Рекомендована література: [1, §17-19, 21, 22], [2, §21, 22, 24, 26, 27, 30–

32].

4.3.Силовий аналіз механізму

1.Накреслити на аркуші 2 (формат А1) кінематичну схему механізму в масштабі L в одному з положень, що належить робочому ходу, пронумерувати

ланки та позначити кінематичні пари і центри мас ланок.

2.Перенести з аркуша 1 або побудувати план швидкостей та прискорень для цього положення механізму.

3.На схемі механізму вказати напрямки кутових швидкостей і кутових прискорень всіх ланок.

4.Визначити невідомі силові характеристики ланок: сили тяжіння – Gj ,

Н; сили інерції – Fij , Н; моменти пар сил інерції – Mij , Н∙м.

9

5.Прикласти всі сили у відповідних точках ланок механізму (без урахування масштабу) і моменти пар сил інерції.

6.Накреслити в порядку, зворотному до послідовності утворення

механізму, окремо кожну групу Асура в масштабі L з прикладеними до її ланок силами і моментами пар сил інерції.

7.Визначити загальні реакції в кінематичних парах у кінцевій групі

Асура.

8.Скласти векторне рівняння рівноваги сил групи.

9.Визначити з урахуванням масштабу F відрізки, які відповідають

іншим відомим силам векторного рівняння.

10.Побудувати план сил (бажано в тій послідовності, в якій записане векторне рівняння) та визначити з нього загальну реакцію.

11.Перенести цю реакцію на наступну групу Асура (із зміною напрямку на протилежний) і повторити пункти 7 – 10.

12.Розглянувши групу Асура 0–1, визначити силу корисного опору.

13.Провести аналіз механізму методом «важіль Жуковського» з урахуванням сил інерції та моментів пар сил інерції й порівняти силу корисного опору з тією, що була знайдена методом планів сил.

14.На основі отриманої похибки зробити висновок щодо правильності виконаних розрахунків.

Рекомендована література: [2, §126,127,128,130].

4.4.Визначення моменту інерції маховика

1.Побудувати на аркуші 3 (формат А2) діаграму приведених моментів заданих сил для періоду сталого руху машини, попередньо визначивши їх величину.

2.Методом графічного інтегрування одержати діаграму робіт заданих

сил.

3.Побудувати діаграму робіт рушійних сил (для робочої машини) або сил опору (для двигунів), прийнявши, що приведений момент рушійних сил (сил опору) є постійною величиною. Методом графічного диференціювання одержаної діаграми накреслити діаграму приведених моментів рушійних сил (сил опору).

4.Побудувати діаграму прирощення кінематичної енергії машини.

10