
Международный
университет природы, общества и человека
«Дубна»
Кафедра энергии и окружающей среды
Э.М. Абадеев, А.В. Ефремов
Механика
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Учебно-методическое пособие
Дубна
2008г.
1. Введение
Программой курса механики для ряда специальностей ("Электроэнергетика. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", "Электрооборудование летательных аппаратов", "Радиационная безопасность", «Проектирование и технология электронных средств» и др.) предусмотрено изучение элементов теории машин и механизмов с целью освоения студентами теоретических положений, правил и приемов решения основных задач этого раздела механики.
К таким задачам относятся:
структурный анализ механизмов,
кинематический анализ механизмов методом диаграмм и методом построения планов скоростей и ускорений,
динамический анализ механизмов с определением усилий в звеньях механизмов без учета и с учетом трения в кинематических парах,
расчет уравновешивающей силы на ведущем звене методом Жуковского,
расчет кинетической энергии и приведенных инерционных характеристик механизма.
Предлагаемый студентам упомянутых выше специальностей курсовой проект по ТММ охватывает перечисленные выше задачи.
Методы и приемы решения этих задач предполагают освоение студентами следующих разделов теоретической механики:
- равновесие твердого тела под действием произвольной системы сил,
кинематика сложного движения тела,
динамика твердого тела,
принцип кинетостатики,
принцип возможных перемещений,
общие теоремы динамики.
Настоящее учебно-методическое пособие содержит основные сведения по методам решения поставленных задач. Приводятся пример выполнения расчетов одной из типовых схем рычажного механизма, а также варианты заданий на курсовое проектирование.
Курсовой проект обычно оформляется в виде пояснительной записки, содержащей необходимые расчеты, и расчетно-графических материалов (7 листов формата А3 или соответствующее число листов формата А4).
Многие расчеты в проекте удобно выполнять на компьютере с помощью редакторов типа AutoCad, MatCad, MatLab и др. Указания по их использованию в данном пособии не приводятся, они должны отыскиваться студентами самостоятельно или с помощью преподавателя – консультанта по компьютерной графике.
2. Содержание заданий на курсовой проект
Разделы курсового проекта должны содержать решение следующих задач.
1. Структурный анализ и определение числа степеней свободы механизма.
2. Построение плана положений механизма, графиков перемещений, скорости (угловой скорости), ускорения (углового ускорения) заданной точки механизма (заданного звена); графики скорости и ускорения должны быть построены методом графического дифференцирования *).
Все три графика следует расположить на общей вертикальной линии для осей ординат при одинаковых масштабах по осям времени. По известным геометрическим свойствам производных следует обеспечить соответствие графиков в характерных точках (экстремумах, точках перегиба, нулевых значениях). Должно быть сделано сопоставление полученных в п. 3 величин скорости и ускорения с приведенными на графиках.
3. Построение плана скоростей и плана ускорений механизма для заданного его положения с определением скоростей и ускорений точек, соединяющих звенья механизма, и центров масс звеньев, считая их однородными стержнями (центр масс ползуна располагается в шарнире), а также угловых скоростей и ускорений звеньев.
4. Определение, с использованием плана ускорений, инерционных нагрузок в заданном положении механизма и нанесение их на план механизма.
5. Определение реакций в соединениях кинематических пар (групп звеньев) от действия инерционных нагрузок и сил веса.
6. Определение:
а) уравновешивающей силы на ведущем звене 1, считая ее приложенной в точке А перпендикулярно кривошипу ОА;
б) уравновешивающего момента на кривошипе 1;
в) реакции в опоре О с учетом действия уравновешивающей силы.
7. Определение уравновешивающей силы с помощью рычага Жуковского и сравнение ее по величине и направлению с уравновешивающей силой, найденной через взаимодействие звеньев (п.6).
8. Определение для рассматриваемого положения:
а) кинетической энергии подвижных звеньев механизма;
б) величины приведенной к точке А массы механизма;
в) величины приведенного к входному валу 1 момента инерции механизма.
9. Уточнение расчетов по п.п. 5, 6 с учетом сил трения в кинематических парах, приняв для них коэффициент трения скольжения равным 0,1.
В конце данного учебного пособия приведены типовые задания на курсовой проект, которые позволяют преподавателю-консультанту выбирать задания из числа 160 вариантов. Обычно студенту задается четырехзначный номер варианта, первые две цифры которого означают номер схемы задания, вторые две цифры – номер столбца с численными данными из таблицы исходных данных для соответствующей схемы.
____________________________
*)После построения плана положений и графика перемещений графики скоростей и ускорений могут быть получены с помощью компьютерных программ.