modul.TMM

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ

В.В.Шишкин

Контрольные вопросы

для подготовки к модульным контрольным работам по теории курса ТММ

(Для самостоятельной работы

студентов дневной формы обучения специальностей МЗ, ПТМ, МД, ТМ, СИ)

МАРИУПОЛЬ, 2008

Контрольные вопросы для подготовки к модульным контрольным работам по теории курса Теория механизмов и машин (Для самостоятельной работы студентов дневной формы обучения специальностей МЗ, ПТМ, МД, ТМ, СИ)/ Сост. В.В.Шишкин – Мариуполь, ПГТУ, 2008. - 33с.

В сборник включены контрольные вопросы для подготовки к четырем контрольным работам по теории курса Теория механизмов и машин (ТММ). Вопросы охватывают темы, изучаемые студентами-механиками в двух семестрах: к.р. 1 и 2 – для первого семестра, к.р. 3 и 4 – для второго. Каждая контрольная работа проводится накануне соответствующего аттестационного периода. Результаты контрольных работ, наряду с оценками за курсовой проект и решение практических задач, учитываются при выставлении аттестационных оценок и автоматической итоговой оценки за весь курс.

Составитель: В.В.Шишкин, доц., к.т.н.

Ответственный за выпуск: И.Н.Музыка, ст.преподаватель.

2

3

Контрольные вопросы для подготовки к КР-1

1.Объясните смысл понятий «Структурный синтез» и «Структурный анализ» механизмов?

2.Объясните смысл понятий «Кинематический синтез» и «Кинематический анализ» механизмов?

3.Объясните смысл понятий «Динамический синтез» и «Динамический анализ» механизмов?

4.Дайте определение понятиям «машина» и «механизм». Что в этих понятиях общего и чем они отличаются? Приведите пример принципиальной схемы машины, принципиальной схемы механизма.

5.Дайте определение понятиям «звено» и «кинематическая цепь». Виды кинематических цепей. Примеры.

6.Что такое «кинематическая пара»? Чем отличаются «высшие» кинематические пары от «низших»? Достоинства и недостатки. Примеры.

7.Как определяется класс кинематической пары? Сколько этих классов?

8.Как определить степень подвижности кинематической пары? Сколько степеней подвижности может иметь кинематическая пара?

9.Объясните разницу в понятиях «класс» кинематической пары и ее «степень подвижности»? Можно ли определить степень подвижности кинематической пары, если известен ее класс?

10.В винтовой кинематической паре (винт-гайка) винт относительно гайки совершает 2 движения (поворот и осевое перемещение). Почему эту кинематическую пару считают одноподвижной?

11.Понятие масштаба механических характеристик в ТММ. Масштаб длин, скоростей, ускорений, сил, моментов сил, работ и т.д. Их размерность. Физический смысл масштабного коэффициента. Его определение. Использование при решении задач.

12.Смысл понятий «принципиальная схема механизма» и «кинематическая схема механизма». В чем сходство и различие? Для чего используются?

13.Нарисуйте схему кривошипно-ползунного механизма. Охарактеризуйте вид движения каждого звена. Как называют эти звенья в ТММ?

14.Нарисуйте схему кривошипно-коромыслового механизма. Охарактеризуйте вид движения каждого звена. Как называют эти звенья в ТММ?

15.Нарисуйте схему кривошипно-кулисного механизма. Охарактеризуйте вид движения каждого звена. Как называют эти звенья в ТММ?

16.Смысл понятия «обобщенная координата». Что принимается в качестве обобщенной координаты? Сколько обобщенных координат необходимо иметь для кинематического исследования механизма? Примеры.

17.Что называют «структурной формулой» механизма? Какие структурные формулы Вы знаете?

18.Сколько степеней подвижности имеет пространственный механизм ма-

4

нипулятора, состоящий из трех подвижных звеньев, присоединенных к стойке последовательно тремя кинематическими парами 5-го класса? Нарисуйте этот механизм. Укажите ведущее звено и обобщенную координату.

19.Как заменить плоский механизм с высшей кинематической парой на кинематически эквивалентный механизм с низшими парами? В чем смысл такой замены? Как при этом изменится степень подвижности механизма? Приведите пример.

20.Что называют структурной группой Л.В.Ассура? Сколько звеньев и кинематических пар она может содержать?

21.Что такое «диада»? Сколько видов диад существует? Почему диада с тремя поступательными кинематическими парами не является структурной группой Л.В.Ассура?

22.Как определяется класс структурной группы Ассура? Приведите примеры гр.Ассура ІІ, ІІІ и IV классов. С какой целью определяется класс гр.Ассура?

23.Как классифицируют группы Ассура по порядку? Приведите примеры гр.Ассура 2-го и 3-го порядка.

24.Как определяют класс механизма? Меняется ли класс механизма при изменении ведущего звена? Подтвердите ответ примером.

25.Каков общий принцип образования механизмов? Что показывает формула строения механизма? Приведите пример.

26.Каков порядок структурного анализа механизма? Какая схема механизма используется для этого?

27.Нарисуйте группу Ассура, состоящую из 2-х звеньев и 3-х вращательных кинематических пар (диада первого вида). Крайними парами присоедините ее к стойке. Определите степень подвижности этой кинематической цепи используя формулы: а) Чебышева; б) Сомова-Малышева. Нет ли противоречия между результатами? Как объяснить это противоречие?

28.Плоские механизмы. Область применения этих механизмов. Примеры принципиальных схем.

29.Плоские механизмы с низшими кинематическими парами. Достоинства и недостатки низших кинематических пар, как способов подвижного соединения звеньев.

30.Задачи структурного и метрического синтеза. Основные критерии структурного синтеза. Основные критерии метрического синтеза.

31.Что такое кривошип? Условия существования кривошипа в шарнирном четырехзвеннике.

32.Угол давления в кинематической паре шатун-ползун. Максимальный угол давления, его смысл и значение. Использование максимального угла давления при метрическом синтезе.

33.По какому критерию выбирается направление вращения кривошипа в плоских механизмах кривошипно-ползунного, кривошипно-

5

коромыслового и кривошипно-кулисного типов?

34.Порядок метрического синтеза плоского рычажного механизма с разветвленной структурой (можно на примере главного исполнительного механизма качающегося конвейера из курсового проекта).

35.Задачи и методы кинематического анализа механизмов.

36.Нарисуйте кривошипно-ползунный механизм. По каким траекториям движутся центры тяжести кривошипа 1, шатуна 2 и ползуна 3? Как построить эти траектории? Чему равны ширина и высота траекторий в каждом из этих случаев?

37.Нарисуйте схемы кривошипно-ползунного, кривошипно-коромыслового и кривошипно-кулисного механизмов, изобразив их в крайних положениях. Как располагаются звенья в крайних положениях? Какое из крайних положений принимают за нулевое?

38.Длины звеньев кривошипно-коромыслового механизма равны: кривошип ОА – lОА = 0,5 м ; шатун АВ - lАВ = 1, 0 м ; коромысло ВС - lВС = 0,8 м ; расстояние между базовыми (неподвижными) точками lОС = 1, 0 м . Задавшись масштабом, изобразите кинематическую схему механизма в крайнем левом, крайнем правом и в одном из промежуточных положений.

39.Длины звеньев кривошипно-ползунного механизма равны: кривошип ОА

– lОА = 0,5 м ; шатун АВ - lАВ = 1, 2 м ; направляющая для перемещения ползуна горизонтальна и смещена относительно оси О вращения кривошипа вниз на расстояние 0,2м. Задавшись масштабом, изобразите кинематическую схему механизма в крайнем левом, крайнем правом и в одном из промежуточных положений.

40.Длины звеньев кривошипно-кулисного механизма равны: кривошип ОА

– lОА = 0,5 м ; кулиса СВ - lСВ = 2, 4 м ; кулисный камень прикреплен к точке А кривошипа; ось О вращения кривошипа находится на одной вертикали с осью С вращения кулисы; причем точка О выше точки С, а расстояние ОС - lОС = 1,5 м . Задавшись масштабом, изобразите кинематическую схему механизма в крайнем левом, крайнем правом и в одном из промежуточных положений.

41.Нарисуйте четырехзвенный кривошипно-ползунный механизм с горизонтальным перемещением ползуна и кривошипом, расположенным под углом 600 к горизонту. Постройте для данного положения механизма схематичный план скоростей. Покажите на нем скорости центров тяжести всех звеньев. Покажите на схеме механизма направления угловых скоростей звеньев. Как они вычисляются?

42.Нарисуйте четырехзвенный кривошипно-коромысловый механизм с кривошипом, расположенным под углом 450 к горизонту, и вертикальным коромыслом. Постройте для данного положения механизма схематичный план скоростей. Покажите на нем скорости центров тяжести всех звень-

6

ев. Покажите на схеме механизма направления угловых скоростей звеньев. Как они вычисляются?

43.Нарисуйте четырехзвенный кривошипно-кулисный механизм с кривошипом, расположенным под углом 450 к горизонту. Постройте для данного положения механизма схематичный план скоростей. Покажите на нем скорости центров тяжести всех звеньев и скорость незакрепленного конца кулисы. Покажите на схеме механизма направления угловых скоростей звеньев. Как они вычисляются?

44.Нарисуйте четырехзвенный кривошипно-ползунный механизм с горизонтальным перемещением ползуна и кривошипом, расположенным под углом 600 к горизонту. Постройте для данного положения механизма схематичный план ускорений. Покажите на нем ускорения центров тяжести всех звеньев. Покажите на схеме механизма направления угловых ускорений звеньев. Как они вычисляются?

45.Нарисуйте четырехзвенный кривошипно-коромысловый механизм с кривошипом, расположенным под углом 450 к горизонту, и вертикальным коромыслом. Постройте для данного положения механизма схематичный план ускорений. Покажите на нем ускорения центров тяжести всех звеньев. Покажите на схеме механизма направления угловых ускорений звеньев. Как они вычисляются?

46.Классификация сил по знаку выполняемой работы и мощности. Работа силы, работа момента, мощность силы, мощность момента. Как вычисляются? Когда равны нулю?

47.Силы полезного сопротивления и вредного сопротивления. Примеры. Силы полезного трения и вредного трения. Примеры.

48.Почему деление сил на движущие, сопротивления и безразличные является условным? Каким образом в ТММ могут задаваться силы?

49.Нарисуйте кривошипно-ползунный механизм в положениях, когда сила веса шатуна имеет положительную, отрицательную и нулевую мощность.

50.Что такое динамическая модель механизма? Динамические характеристики динамической модели. Критерии для вычисления приведенной массы динамической модели и приведенной силы, приложенной к ней.

51.Динамическая модель механизма. Приведение сил. Рычаг Н.Е.Жуковского.

52.Динамическая модель механизма. Приведение масс для динамической модели с поступательным и вращательным движением звена.

53.Уравнение движения машины для динамической модели с поступательным и вращательным движением звена. Какая теорема лежит в основе вывода уравнения движения машины?

54.Задачи динамического исследования: динамический синтез, динамический анализ, силовой анализ. Как Вы понимаете эти понятия? Что определяется в результате решения каждой задачи?

55.Режимы движения механизма. Время цикла. Как изменяется скорость

7

ведущего звена и кинетическая энергия механизма на различных режимах движения? Соотношение между движущими силами и силами сопротивления.

56.Средняя скорость движения ведущего звена. Ее определение. Неравномерность хода ведущего звена. Коэффициент неравномерности. Как определяется. Пределы изменения.

57.Диаграмма «Энергия-масса». Почему так называется? Для чего она используется?

58.Алгоритм построения диаграммы «Энергия-масса» (на примере задачи из курсового проекта).

59.Нарисуйте схему диаграммы «Энергия-масса». Как определить угловую скорость ведущего звена в произвольном положении механизма? Отметьте положения на диаграмме «Энергия-масса», соответствующие максимальной и минимальной скорости ведущего звена.

60.Нарисуйте схему диаграммы «Энергия-масса». Всегда ли эта диаграмма является замкнутой? Сколько раз (по Вашей диаграмме) за один полный цикл значение угловой скорости ведущего звена достигает: а) максимального значения; б) минимального значения; в) значения средней угловой скорости?

61.Почему неравномерное движение ведущего звена механизма является вредным явлением? Можно ли избавиться от этой неравномерности? Если да, то как?

62.Что является причиной неравномерности хода ведущего звена? Какой показатель определяет величину неравномерности? Как он определяется? В каких пределах изменяется?

63.Маховик. Его назначение. По каким параметрам подбирается?

64.Как подобрать маховик по известной диаграмме «Энергия-масса» и заданному коэффициенту неравномерности хода ведущего звена?

65.Рациональная форма маховика. Момент инерции маховика и его определение. Определение массы маховика и радиуса маховика по его моменту инерции.

66.Проанализируйте различные варианты мест установки маховика в линии привода машины. Укажите достоинства и недостатки установки маховика: а) непосредственно за двигателем; б) непосредственно перед исполнительным механизмом; в) за редуктором; г) перед редуктором.

67.Можно ли за счет установки маховика сделать движение ведущего звена равномерным? Если можно, то какой момент инерции должен иметь этот маховик?

Контрольные вопросы для подготовки к КР-2

1.Силовой анализ механизма. Постановка задачи (что задается, что необходимо определить).

8

2.Какие силы определяют в ходе силового анализа. Для чего могут использоваться его результаты?

3.Как Вы понимаете смысл понятий «Статический» и «Кинетостатический» силовой анализ? В каких случаях эти виды силового расчета используются?

4.Как Вы понимаете смысл понятий «Аналитический» и «Графоаналитический» методы силового анализа? Преимущества и недостатки этих методов.

5.При силовом анализе механизмов используют метод кинетостатики. Объясните смысл этого метода.

6.Что такое «силы инерции Д'Аламбера»? Реальны ли эти силы? Как эти силы определяются? Для чего они используются?

7.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-ползунного механизма с вертикально расположенным кривошипом; шатуном, расположенным

под углом 300 к горизонту и горизонтально перемещающимся ползуном. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к кривошипу при кинетостатическом расчете механизма. Как определить величины этих сил и моментов сил?

8.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-ползунного механизма с горизонтально расположенным кривошипом; шатуном, расположенным

под углом 450 к горизонту и вертикально перемещающимся ползуном. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к шатуну при кинетостатическом расчете механизма. Как определить величины этих сил и моментов сил?

9.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-ползунного механизма с вертикально расположенным кривошипом; шатуном, расположенным

под углом 450 к горизонту и горизонтально перемещающимся ползуном. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к ползуну при кинетостатическом расчете механизма. Чему равны величины этих сил и моментов сил?

10.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-ползунного механизма с расположенным под углом 450 кривошипом; шатуном, расположенным

под углом 300 к горизонту и горизонтально перемещающимся ползуном. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инер-

9

ции, которые следует приложить к кривошипу при кинетостатическом расчете механизма. Как определить величины этих сил и моментов сил?

11.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-ползунного механизма с расположенным под углом 45º кривошипом; шатуном, расположенным под углом 60º к горизонту и горизонтально перемещающимся ползуном. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к шатуну при кинетостатическом расчете механизма. Как определить величины этих сил и моментов сил?

12.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-ползунного механизма с расположенным под углом 450 кривошипом; горизонтальным шатуном и вертикально перемещающимся ползуном. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к ползуну при кинетостатическом расчете механизма. Чему равны величины этих сил и моментов сил?

13.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-коромыслового механизма с вертикально расположенным кривошипом; шатуном, расположенным под углом 300 к горизонту и горизонтальным коромыслом. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к кривошипу при кинетостатическом расчете механизма. Как определить величины этих сил и моментов сил?

14.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-коромыслового механизма с вертикально расположенным кривошипом; шатуном, расположенным под углом 450 к горизонту и горизонтальным коромыслом. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к шатуну при кинетостатическом расчете механизма. Как определить величины этих сил и моментов сил?

15.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-коромыслового механизма с вертикально расположенным кривошипом; шатуном, расположенным под углом 600 к горизонту и горизонтальным коромыслом. Задайтесь направлением углового ускорения ведущего звена. Постройте для этого положения механизма схему плана ускорений. Покажите на схеме механизма направления Д'Аламберовых сил и моментов сил инерции, которые следует приложить к коромыслу при кинетостатическом расчете механизма. Чему равны величины этих сил и моментов сил?

10