modul.TMM

16.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-коромыслового механизма с расположенным под углом 45º кривошипом; шатуном, расположенным под углом 30º к горизонту и вертикальным 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?

17.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-коромыслового механизма с расположенным под углом 45º кривошипом; горизонтальным шатуном и вертикальным 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?

18.Нарисуйте кинематическую схему кривошипно-коромыслового механизма с расположенным под углом 45º кривошипом; вертикальным шатуном 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?

19.Почему равновесие всего механизма, отдельных кинематических цепей и отдельных звеньев механизма в методе кинетостатики считают условным (несуществующим)?

20.Как правильно приложить Д'Аламберовые силы и моменты сил инерции к звеньям плоского механизма, совершающим вращательное, поступательное и плоское движение? Изобразите эти случаи на рисунке. Как определить величины этих сил и моментов сил?

21.Почему одна из сил при силовом расчете механизма называется «уравновешивающей»? Каков ее физический смысл? Что она уравновешивает?

22.Поясните смысл понятий «приведенная заменяющая сила» и «приведенная уравновешивающая сила». Реальны ли эти силы? В какой точке механизма эти силы прикладывают? Что можно сказать об их направлении?

23.Что значит статическая определимость задачи при определении сил? Докажите статическую определимость задачи силового анализа в аналитическом методе расчета.

24.Что значит статическая определимость задачи при определении сил? Докажите статическую определимость задачи силового анализа в графоаналитическом методе расчета.

25.Каков порядок решения задачи силового анализа рычажного механизма?

11

Что является целью силового расчета? Какими методами эту задачу решают?

26.Равновесие каких объектов рассматривается в методе планов сил и методе Н.Е.Жуковского? Когда применяются эти методы? В чем их «преимущества» и «недостатки»?

27.Какой основной постулат лежит в основе метода планов сил? Почему в графоаналитическом методе силового расчета планы сил строят для структурных групп? Почему не строят план сил для отдельных звеньев или всего механизма?

28.Какие принципы лежат в основе силового расчета по методу Н.Е.Жуковского? Почему при этом используется план скоростей? Скорости каких точек необходимо изобразить на этом плане скоростей?

29.Нарисуйте кривошипно-коромысловый механизм с вертикальным кривошипом 1 и коромыслом 3, наклоненным под углом 45º. В центрах тяжести шатуна 2 и коромысла 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Задавшись направлением угловой скорости кривошипа, постройте схему плана скоростей точек механизма. Силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Используя метод Жуковского, напишите выражение для определения уравновешивающей силы, перпендикулярной кривошипу и приложенной в точке соединения кривошипа и шатуна. В какую сторону направлена эта сила?

30.Нарисуйте кривошипно-коромысловый механизм с горизонтальным кривошипом 1 и коромыслом 3, наклоненным под углом 45º. В центрах тяжести шатуна 2 и коромысла 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Задавшись направлением угловой скорости кривошипа, постройте схему плана скоростей точек механизма. Силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Используя метод Жуковского, напишите выражение для определения уравновешивающей силы, перпендикулярной кривошипу и приложенной в точке соединения кривошипа и шатуна. В какую сторону направлена эта сила?

31.Нарисуйте кривошипно-коромысловый механизм с кривошипом 1, наклоненным под углом 45º к горизонту, и вертикальным коромыслом 3. В центрах тяжести шатуна 2 и коромысла 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Задавшись направлением угловой скорости кривошипа, постройте схему плана скоростей точек механизма. Силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Используя метод Жуковского, напишите выражение для определения уравновешивающей силы, перпендикулярной кривошипу и приложенной в точке соединения кривошипа и шатуна. В какую сторону направлена эта сила?

32.Нарисуйте кривошипно-коромысловый механизм с кривошипом 1, наклоненным под углом 45º к горизонту, и горизонтальным коромыслом 3. В центрах тяжести шатуна 2 и коромысла 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Задавшись направлением угловой скорости кривошипа, по-

12

стройте схему плана скоростей точек механизма. Силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Используя метод Жуковского, напишите выражение для определения уравновешивающей силы, перпендикулярной кривошипу и приложенной в точке соединения кривошипа и шатуна. В какую сторону направлена эта сила?

33.Нарисуйте кривошипно-коромысловый механизм с вертикальным кривошипом 1 и коромыслом 3, наклоненным под углом 45º. В центрах тяжести шатуна 2 и коромысла 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Нарисуйте схему плана сил для группы Ассура (2,3). Какие силы являются неизвестными? Как они определяются?

34.Нарисуйте кривошипно-коромысловый механизм с вертикальным кривошипом 1 и горизонтальным коромыслом 3. В центрах тяжести шатуна 2 и коромысла 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Нарисуйте схему плана сил для группы Ассура (2,3). Какие силы являются неизвестными? Как они определяются?

35.Нарисуйте кривошипно-коромысловый механизм с кривошипом 1, наклоненным под углом 45º к горизонту, и вертикальным коромыслом 3. В центрах тяжести шатуна 2 и коромысла 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Нарисуйте схему плана сил для группы Ассура (2,3). Какие силы являются неизвестными? Как они определяются?

36.Нарисуйте кривошипно-ползунный механизм с вертикальным кривошипом 1 и ползуном 3, перемещающимся под углом 45º. В центрах тяжести шатуна 2 и ползуна 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Силами трения, а также силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Нарисуйте схему плана сил для группы Ассура (2,3). Какие силы являются неизвестными? Как они определяются?

37.Нарисуйте кривошипно-ползунный механизм с вертикальным кривошипом 1 и ползуном 3, перемещающимся горизонтально. В центрах тяжести шатуна 2 и ползуна 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Силами трения, а также силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Нарисуйте схему плана сил для группы Ассура (2,3). Какие силы являются неизвестными? Как они определяются?

38.Нарисуйте кривошипно-ползунный механизм с горизонтальным кривошипом 1 и ползуном 3, перемещающимся вертикально. В центрах тяжести шатуна 2 и ползуна 3 приложите силы тяжести этих звеньев. Силами трения, а также силами и моментами сил инерции Д'Аламбера пренебрегаем. Нарисуйте схему плана сил для группы Ассура (2,3). Какие силы являются неизвестными? Как они определяются?

39.Каким образом, имея план сил структурной группы, можно определить усилие в кинематической паре, соединяющей звенья группы? Ответ по-

13

ясните примером с геометрическими построениями.

40.Как понимать двойную индексацию при обозначении реакций в кинематических парах. Чем схожи и чем отличаются силы R34 и R43 ?

41.Передаточные механизмы. Виды. Назначение. Область применения. Передаточное отношение.

42.Зубчатые механизмы. Основные преимущества. Классификация по форме колес, профилю рабочей поверхности зуба, наклону зуба, виду зацепления.

43.Трехзвенные зубчатые механизмы. Определение степени подвижности и класса.

44.Передаточное отношение трехзвенных зубчатых механизмов при внешнем, внутреннем и реечном зацеплении.

45.Классификация многозвенных зубчатых механизмов по подвижности осей вращения колес. Что такое рядовой редуктор, редуктор Джемса, редуктор Давида? В чем разница между планетарной и дифференциальной передачами?

46.Нарисуйте схему рядового редуктора, состоящего из 4-х зубчатых колес, находящихся в зацеплении. Радиусы колес соответственно равны: колеса

1 – ( R1 ); колеса 2 – ( R2 и r2 ); колеса 3 – ( R3 и r3 ); колеса 4 – ( R4 ). Напишите выражения для определения передаточных отношений

u14 , u41 , u24 , u34, u42 .

47.Докажите на примере расчета передаточного отношения трехзвенного механизма, что угловые скорости колес обратно пропорциональны радиусам колес, длинам окружностей, числам зубьев.

48.Для кинематического расчета планетарных и дифференциальных передач используют метод Виллиса. В чем суть этого метода? Выведите формулу Виллиса для передаточного отношения планетарной передачи.

49.Нарисуйте схему планетарного редуктора Джемса. Пронумеруйте зубча-

тые колеса (солнечное – 1; сателлит – 2; опорное – 3), обозначьте водило (Н). Используя формулу Виллиса, напишите выражение для опреде-

ления передаточного отношения редуктора u1(3)H . Чему равны передаточные отношения uH(3)1 , u13( Н ) ? Что обозначает (3) или (Н) в верхнем индек-

се?

50. Нарисуйте схему планетарного редуктора Давида. Пронумеруйте зубчатые колеса (солнечное – 1; сателлиты – 2 и 2'; опорное – 3), обозначьте водило (Н). Используя формулу Виллиса, напишите выражение для оп-

ределения передаточного отношения редуктора u1(3)H . Чему равны передаточные отношения uH(3)1 , u13( Н ) ? Что обозначает (3) или (Н) в верхнем индексе?

51.Нарисуйте схему дифференциального редуктора Джемса. Чем он отличается от планетарного редуктора? Как определить передаточное отноше-

14

ние дифференциального редуктора Джемса?

52.Сформулируйте основную теорему зубчатого зацепления. В каком случае передаточное отношение при зацеплении пары колес будет постоянным? Какой профиль зубьев удовлетворяет этому требованию?

53.Эвольвента окружности. Построение эвольвенты (рисунок). Основные свойства эвольвенты. Преимущества зубчатого зацепления колес с эвольвентным профилем зубьев. Как давно для зубчатого зацепления используется эвольвентный профиль зубьев?

54.Что такое теоретическая линия зацепления? Как ее построить? В чем ее физический смысл? Докажите, что теоретическая линия зацепления является общей нормалью к эвольвентным поверхностям зубьев в точке их касания.

55.Почему передаточное отношение пары зубчатых колес при эвольвентном профиле зубьев является постоянным?

56.Докажите, что незначительное изменение расстояния между осями зубчатых колес при эвольвентном зацеплении не изменяет величины передаточного отношения механизма. Что изменяется при изменении межцентрового расстояния между колесами?

57.Дайте определение теоретической линии зацепления. Что такое активная часть линии зацепления? Где находится полюс зацепления? Что такое угол зацепления? Ответ пояснить рисунком.

58.Перечислите окружности, которые используются при проектировании нормальных зубчатых колес. Чему равны их радиусы? Чем примечательны эти окружности, почему они так важны для проектирования зубчатого зацепления? Эквивалентны ли понятия «начальная окружность» и «делительная окружность»?

59.Нарисуйте фрагмент нормального зубчатого колеса, изобразив на нем 2-3 зуба. Укажите на рисунке основные размеры (шаг зубьев, ширина зуба, ширина впадины, высота зуба, высота головки, высота ножки, радиусы характерных окружностей). Чему равны эти размеры для нормального зубчатого колеса? Что такое модуль зацепления?

60.Напишите формулы для расчета радиусов основной окружности и окружности впадин зубьев в нормальном зубчатом колесе. Проанализировав эти формулы, сделайте вывод о том, какая из окружностей больше при малом и большом числе зубьев. При каком числе зубьев размеры этих окружностей приблизительно равны?

61.Что такое активная часть линии зацепления, дуги зацепления, рабочие участки профиля зуба? Ответ пояснить рисунком.

62.Что такое шаг зубьев по делительной окружности и шаг зубьев по основной окружности. Как они связаны? Как можно измерить шаг зубьев по основной окружности любого зубчатого колеса, используя свойства эвольвенты? Как определить модуль этого зубчатого колеса? Ответ пояснить рисунком.

15

63.Перечислите основные качественные показатели эвольвентного зубчатого зацепления. Как их определить? Поясните физический смысл этих показателей. К каким показателям следует стремиться? Как они могут быть изменены?

64.Способы изготовления зубчатых колес. Опишите кратко технологию изготовления по каждому из способов. Приведите рисунки режущего инструмента. Дайте характеристику каждому из способов с указанием достоинств, недостатков, области применения.

65.Что такое корригирование зубчатых колес? В чем его смысл и для чего используется? Что такое относительное и абсолютное смещение режущего инструмента? Как понимать положительное и отрицательное смещение? Равносмещенное и неравносмещенное зацепление. Высотное и угловое корригирование.

66.Что такое кинематический синтез передаточного механизма? Определите параметры колес трехзвенного зубчатого механизма с требуемым передаточным отношением u12 = 2,8 . Учтите при этом, что минимальное число зубьев шестерни, при котором отсутствует подрезание ножки зуба, равно 17. Определите для шестерни при модуле зацепления m = 10 мм радиусы окружностей выступов и впадин зубьев.

67.Нарисуйте кинематическую схему трехзвенного зубчатого механизма с

радиусами начальных окружностей rw1 = 100 мм и rw2 = 250 мм . Определите передаточные отношения механизма u12 и u21 аналитическим ме-

тодом. Определите те же передаточные отношения графическим методом, построив план угловых скоростей.

68. Нарисуйте кинематическую схему трехзвенного зубчатого механизма с радиусами начальных окружностей rw1 = 200 мм и rw2 = 300 мм . Опре-

делите передаточные отношения механизма u12 и u21 аналитическим ме-

тодом. Определите те же передаточные отношения графическим методом, построив план угловых скоростей.

69.Нарисуйте кинематическую схему планетарного редуктора Джемса с радиусами начальных окружностей солнечного колеса rw1 = 100 мм и сателлитов rw2 = 100 мм . Определите передаточные отношения механизма

u12 и u21 аналитическим методом. Определите те же передаточные отношения графическим методом, построив план угловых скоростей.

70.Нарисуйте кинематическую схему планетарного редуктора Джемса с радиусами начальных окружностей солнечного колеса rw1 = 200 мм и са-

теллитов rw2 = 150 мм . Определите передаточные отношения механизма u12 и u21 аналитическим методом. Определите те же передаточные от-

ношения графическим методом, построив план угловых скоростей.

71. Порядок проектирования планетарного редуктора Джемса. Перечислите

16

«условия», которые используются при проектировании планетарных передач. Почему число зубьев z1 и z3 редуктора Джемса должны быть одинаковой четности (или четные, или нечетные)?

72.При проектировании планетарного редуктора Джемса используется условие выполнения заданного передаточного отношения, согласно которому z3 = (u1(3)H -1) × z1 . Значит ли это, что число зубьев сателлитов может быть произвольным? Ответ обосновать.

73.Косозубая цилиндрическая передача. Преимущества и недостатки по сравнению с прямозубой передачей. Угол наклона зубьев. Шаг зацепления. Модуль зацепления. Передаточное отношение.

74.Коническая зубчатая передача. Определение передаточного отношения.

75.Винтовая зубчатая передача. Шаг зацепления. Модуль зацепления. Одинаковы ли эти параметры для спаренных зубчатых колес? Передаточное отношение винтовой передачи.

76.Червячная передача. Ведущее и ведомое звено. Ход винтовой линии червяка. Число заходов червяка. Передаточное отношение червячного передаточного механизма.

77.Передаточные механизмы с гибкими звеньями. Передаточное отношение цепной передачи. Передаточное отношение ременной передачи.

78.Фрикционные передаточные механизмы. Определение передаточного отношения. Механизмы с бесступенчатым (плавным) изменением передаточного отношения (вариаторы). Основные схемы вариаторов.

Контрольные вопросы для подготовки к КР-3

1.Кулачковые механизмы. Область применения. Достоинства и недостатки.

2.Основные виды кулачковых механизмов. Классификация по виду движения звеньев, способу контакта кулачка и толкателя, по виду замыкания, по центральности. (Схемы кулачковых механизмов изобразить на рисунках).

3.Структура кулачковых механизмов с точечным контактом и контактом через промежуточный ролик. Определение степени подвижности и класса этих механизмов.

4.Как заменить кулачковый механизм на кинематически эквивалентный механизм с низшими парами? Приведите примеры такой замены. По каким правилам создается заменяющий механизм? Как понимать выражение – « исходный и заменяющий механизмы мгновенно кинематически эквивалентны»?

5.Что такое «фазовые углы» кулачкового механизма? Как их называют? Чему равна сумма этих углов? Минимальный и максимальный радиус основной шайбы. (Ответ пояснить рисунком).

6.Основные задачи кинематического синтеза кулачковых механизмов. Что

17

задается? Что необходимо определить? Способы задания закона движения толкателя. Что должно быть учтено при создании кулачкового механизма минимальных размеров?

7.Что такое «угол давления» в кулачковом механизме? Покажите на схемах угол давления в механизмах с поступательно движущимся толкателем и с толкателем коромыслового типа. Какие углы давления для этих механизмов являются «допускаемыми» (предельными)? Нарисуйте кулачковый механизм, в котором угол давления больше допускаемого. Изобразите схему сил. К чему может привести данная ситуация?

8.Почему размеры кулачкового механизма не могут быть слишком малыми? По какому критерию определяют минимальные размеры кулачка?

9.Покажите на чертеже, что уменьшение размеров кулачкового механизма приводит к увеличению угла давления. Чем опасен большой угол давления? Какие силы возрастают с увеличением угла давления? (Ответ пояснить рисунком).

10.Сила взаимодействия между кулачком и толкателем в кулачковом механизме. Ее составляющие. Какую составляющую называют полезной, а какую вредной? Почему? Какой параметр определяет соотношение полезной и вредной составляющих? При каких условиях вредная составляющая будет минимальной?

11.Опишите порядок кинематического синтеза кулачкового механизма аналитическим методом. Что при этом должно быть задано, а что подлежит определению?

12.Опишите порядок кинематического синтеза кулачкового механизма графическим методом. Что при этом должно быть задано, а что подлежит определению?

13.Определение минимального радиуса основной шайбы кулачкового механизма аналитическим методом. Порядок расчета.

14.Определение минимального радиуса основной шайбы кулачкового механизма графическим методом. Порядок расчета.

15. Нарисуйте центральный кулачковый механизм с ϕнв =1800, ϕвв =300 и ϕп = ϕо =750. Сколько раз за фазу подъема толкателя угол давления дос-

тигает минимального значения? Чему равен этот угол? Обозначьте точки или участки теоретического профиля, где это имеет место.

16. Нарисуйте центральный кулачковый механизм с ϕнв =1800, ϕвв =300 и ϕп = ϕо = 750. Сколько раз за полный оборот кулачка угол давления дос-

тигает минимального значения? Чему равен этот угол давления? Обозначьте точки или участки теоретического профиля, где это имеет место.

вольного кулачкового механизма. Как по этой схеме определить положения механизма, в которых угол давления в паре «кулачок-толкатель» яв-

18

вольного кулачкового механизма. Как по этой схеме определить положения механизма, в которых угол давления в паре «кулачок-толкатель» является максимальным?

19.Как понимать выражения – « кулачковый механизм с жесткими ударами», «с мягкими ударами», «безударный»? О каких ударах идет речь? Что определяет наличие и отсутствие этих ударов?

20.Нарисуйте график изменения скорости толкателя кулачкового механиз-

ма, в котором ϕнв = ϕвв =0, а на фазовых углах подъема и опускания V2 (ϕ1 ) =const. Методом графического интегрирования постройте график изменения перемещения толкателя S2 (ϕ1 ) .

21. Нарисуйте график изменения скорости толкателя кулачкового механизма, в котором ϕнв = ϕвв =0, а на фазовых углах подъема и опускания V2 (ϕ1 ) =const. Методом графического дифференцирования постройте график изменения ускорения толкателя a2 (ϕ1 ) . Что можно сказать о режиме

работы данного механизма?

22. Нарисуйте график изменения скорости толкателя кулачкового механизма, в котором ϕнв = ϕвв =0, а на фазовых углах подъема и опускания

V2 (ϕ1 ) меняется по линейному закону. Методом графического интегрирования постройте график изменения перемещения толкателя S2 (ϕ1 ) . Как

называется такой закон движения толкателя?

23. Нарисуйте график изменения скорости толкателя кулачкового механизма, в котором ϕнв = ϕвв =0, а на фазовых углах подъема и опускания

V2 (ϕ1 ) меняется по линейному закону. Методом графического дифференцирования постройте график изменения ускорения толкателя a2 (ϕ1 ) . Что можно сказать о режиме работы данного механизма?

24.Определите полное перемещение толкателя центрального кулачкового механизма, которое произойдет на фазовом угле подъема, если известны максимальный радиус теоретического профиля кулачка R0 max =200мм,

минимальный радиус теоретического профиля кулачка r0 min = 120мм и максимальный угол давления θmax = 300.

25.Определите полное перемещение толкателя центрального кулачкового механизма, которое произойдет на фазовом угле опускания, если извест-

ны максимальный радиус теоретического профиля кулачка R0 max =220мм, минимальный радиус теоретического профиля кулачка

19

r0 min = 120мм и максимальный угол давления θmax = 300.

26. Закон движения толкателя на фазовом угле подъема задан выражением S2 = ϕ1 , а на фазовом угле опускания S2 = (π − ϕ1 ) , где S2 (см), а

ϕ1 (рад). Фазовые углы кулачкового механизма соответственно составляют: угол нижнего выстоя - ϕнв = π (рад), верхнего выстоя - ϕвв = 0,

подъема и опускания - ϕп = ϕо = π (рад). Минимальный радиус основной

2

шайбы кулачка – 50 мм. Используя аналитический метод профилирования определите теоретический профиль кулачка и изобразите его на чертеже.

27.Закон движения толкателя на фазовом угле подъема задан выражением S2 = ϕ1 , а на фазовом угле опускания S2 = (π − ϕ1 ) , где S2 (см), а ϕ1 (рад).

Фазовые углы кулачкового механизма соответственно составляют: угол

нижнего выстоя - ϕнв = π рад), верхнего выстоя - ϕвв = π (рад), подъема

6

и опускания - ϕп = ϕо = 5π (рад). Минимальный радиус основной шайбы

12

кулачка – 50 мм. Используя аналитический метод профилирования определите теоретический профиль кулачка и изобразите его на чертеже.

28.Нарисуйте произвольный график перемещения толкателя кулачкового механизма для случая, когда фазовые углы подъема, опускания, нижнего и верхнего выстоя являются одинаковыми. Задайтесь минимальным радиусом основной шайбы кулачка. Используя графический метод профилирования определите теоретический профиль кулачка и изобразите его на чертеже.

29.Неуравновешенность механизмов. Что является причиной неуравновешенности? Почему неуравновешенность механизмов считают вредным явлением? К каким последствиям она может привести?

30.Какие виды неуравновешенности механизмов Вы знаете? Приведите примеры неуравновешенности реальных механизмов. Какой вид неуравновешенности имеет место в каждом из примеров?

31.Задачи динамического уравновешивания механизмов. Что именно подлежит уравновешиванию и зачем? Условия уравновешенности.

32.Что такое «главный вектор сил инерции» механической системы? Что такое «главный момент сил инерции»? Зависят ли эти величины от центра приведения? Какое отношение имеют эти понятия к вопросу уравновешивания механизмов?

33.Метод замещающих масс. Объясните суть метода. Как он используется при уравновешивании рычажных механизмов. Где размещаются замещающие массы? Чему они равны?

34.При силовом уравновешивании рычажных механизмов используется

20