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.