3. Составление отчета

Отчет о проделанной работе должен содержать: цель работы, схему опытной устаноовки и ее нагружение, таблицу с исходными данными и результатами опыта и расчеты по определению модуля упругости с сравнении с табличным значением модуля Е_Т.

3. Контрольные вопросы

1. Какое свойство материала характеризует модуль продольной упругости?

2. Какое допущение принимается при выводе приближенного дифференциального уравнения изогнутой оси балки?

3. Из каких условий определяются постоянные интегрирования дифференциального уравнения изогнутой оси балки?

4. О чем говорит гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли)?

5. В каком случае имеет место чистый изгиб?

6. Краткое описание опытной установки.

Лабораторная работа 5 составление кинематической схемы и структурный анализ рычажных механизмов

1. Цель работы

Углубление теоретических знаний и приобретение практических навыков по структурному анализу плоских и пространственных рычажных механизмов.

2. Основные теоретические положения

Механизм – устройство, предназначенное для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Механизм состоит из звеньев подвижных и неподвижных. Звено может состоять из нескольких жестко соединенных деталей. Звено, относительно которого рассматриваются движения всех остальных звеньев, называется неподвижным или стойкой.

По характеру движения подвижные звенья различают: кривошип – звено, делающее полный оборот вокруг неподвижной оси; коромысло – звено, совершающее колебательные движения; ползун – звено, совершающее возвратно-поступательное движение; кулиса – звено, являющееся подвижной направляющей другого звена, называемого кулисным камнем.

Подвижное соединение двух звеньев, находящихся в соприкосновении, называется кинематической парой. Поверхности, линии или точки, по которым происходит соприкосновение звеньев, образующих кинематическую пару, называются элементами звеньев. Если элементами звеньев, образующих пару, является поверхность, то такая кинематическая пара называется низшей (в таблице все пары низшие); если же – линия или точка, то кинематическая пара называется высшей (шар или цилиндр на плоской поверхности, соприкосновение любых цилиндрических поверхностей по образующим). Условное обозначение кинематических пар приведено в таблице.

Класс пары	Число условий связи	Число степеней свободы	Наименование пары	Рисунок	Условное обозначение
V	5	1	Вращательное		2 2 1
V	5	1	Поступательное		1 2 2
IV	4	2	Цилиндрическая		1 2
III	3	3	Сферическая	Шар	1 2

Кинематические пары накладывают на относительные движения звеньев, образующих пару, ограничения (условия связи). Максимальное условие связей S, накладываемых кинематической парой, равно 5 (в случае S=6 соединение двух звеньев будет неподвижным). По числу условий связи S кинематические пары делятся на 5 классов. В таблице приведены конструктивные оформления и условные изображения наиболее встречающихся на практике кинематических пар.

Совокупность звеньев, образующих между собой кинематические пары, называют кинематической цепью. Кинематическая цепь может быть плоской и пространственной. Если точки звеньев кинематической цепи в относительном движении перемещаются в параллельных плоскостях, то такая кинематическая цепь плоская, в противном случае пространственная.

Механизм может быть определен как кинематическая цепь с одним неподвижным звеном (стойкой). По аналогии с кинематическими цепями механизмы могут быть плоскими и пространтвенными. Число степеней свободы кинематической цепи относительно неподвижного (стойки) называется степенью подвижности механизма. Для пространственного механизма без избыточных связей степень подвижности определяется по формуле Малышева

(1)

где n – число подвижных звеньев; р_i – число кинематических пар i-го класса; i – номер класса кинематической пары.

Степень подвижности плоских механизмов определяется по формуле Чебышева

(2)

где n – число подвижных звеньев; р₅ – число кинематических пар 5-го класса; р₄ – число кинематических пар 4-го класса.

Звено механизма, закон которого задан, называется входным, звено, при получении движения которого предназначен механизм, называется выходным. Входное (выходное) звено со стойкой называется исходным механизмом (рис. 1).

По Л.В. Ассуру любой механизм может быть получен путем последовательного присоединения к исходному механизму групп звеньев с степенью подвижности относительно к присоединенным звеньям. Такие группы звеньев называются структурными, или группами Ассура (рис. 2).

Структурные группы делятся на классы и имеют порядок. Класс груп определяется числом кинематических пар, входящих в наиболее сложный замкнутый контур групп. Порядок групп определяется числом свободных кинематических пар, которыми группа присоединяется к механизму (см. рис. 2).

W=1 W=2 W=3

Рис. 1. Исходные механизмы

B C E F

D

A B

1 2 E

C F

A D C

A B

II кл. 2 пор. III кл. 3 пор. IV кл. 2 пор.

Рис. 2. Структурные группы

В

А

2

1 3

О₁ 0 О₂

Рис. 3. Кинематическая схема механизма

Класс механизма определяется наивысшим классом структурной группы, входящей в состав механизма. Для определения класса механизма необходимо определить порядок образования механизма, т.е. составить формулу строения механизма.

Разложение механизма на группы Ассура должно производится с учетом следующего правила. Каждая очередная группа Ассура совместно с исходным механизмом и уже выделенными группами должно образовывать замкнутую кинематическую цепь, т.е. ни один из свободных элементов ее кинематических пар не должен присоединится к звеньям, не вошедшим в состав уже выделенных групп.