- •Фгбоу впо «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»
- •Предисловие
- •Введение
- •Основные понятия и определения, принятые в теории механизмов и машин
- •Глава 1.Структура механизмов
- •§ 1.1Классификация звеньев в механизмах
- •§ 1.2Классификация кинематических пар
- •§ 1.3Классификация кинематических цепей
- •§ 1.4Классификация механизмов
- •§ 1.5Степень подвижности пространственных и плоских механизмов
- •§ 1.6Принцип образования механизмов по л.В. Ассуру. Классификация структурных групп по л.В. Ассуру
- •1.6.1 Порядок проведения структурного анализа
- •§ 1.7Пример выполнения структурного анализа шестизвенного механизма
- •Глава 2 кинематическое исследование плоских рычажных механизмов
- •§ 2.1 Основные понятия и определения, принятые в кинематическом анализе
- •§ 2.2 Определение положений и траекторий движения звеньев механизма
- •§ 2.3 Проектирование (синтез) плоских рычажных механизмов
- •2.3.1 Синтез коромыслового механизма по заданному коэффициенту изменения средней скорости Кυ (метод г.Г. Баранова)
- •2.3.2 Синтез кулисного механизма с качающейся кулисой
- •2.3.3 Синтез кулисного механизма с вращающейся кулисой
- •2.3.4Синтез кривошипно-ползунного механизма
- •§ 2.4 Определение скоростей, ускорений и их направлений
- •2.4.1 Определение скоростей и ускорений отдельных точек звеньев механизма
- •2.4.2 Определение скоростей и ускорений методом планов
- •II класса 1 вида
- •Решение.Рассчитывается масштабный коэффициент плана скоростей
- •II класса 3 вида
- •Задача 3. Кинематический анализ структурной группы
- •II класса 2 вида
- •Задача 4. Кинематический анализ структурной группы
- •II класса 4 вида
- •II класса 5 вида
- •2.4.3 Определение перемещений, скоростей и ускорений методом построения кинематических диаграмм
- •Глава 3 динамический анализ плоских рычажных механизмов
- •§ 3.1Силовое исследование плоских рычажных механизмов
- •3.1.1 Классификация сил, действующих на звенья механизма
- •3.1.2 Определение движущих сил. Механические характеристики машин
- •3.1.3 Определение сил тяжести и сил инерции звеньев механизма
- •3.1.3.1 Определение сил тяжести
- •3.1.3.2 Определение сил инерции и моментов от сил инерции
- •3.1.4 Определение реакций в кинематических парах
- •3.1.4.1 Условие статической определимости кинематической цепи
- •3.1.4.2 Порядок проведения силового расчета
- •3.1.4.3 Определение реакций методом планов
- •II класса 2 вида
- •II класса 3 вида
- •II класса 4 вида
- •II класса 5 вида
- •3.1.5 Силовой расчет ведущего звена
- •3.1.6 Определение уравновешивающей силы принципом возможных перемещений
- •3.1.7 Определение уравновешивающей силы с помощью «жесткого» рычага н.Е. Жуковского
- •3.1.8 Кинетостатический (силовой) расчет шестизвенного механизма (пример выполнения)
- •3.1.9 Приведение сил и масс в механизмах
- •3.1.9.1 Приведенные силы и моменты
- •3.1.9.2 Приведенные массы и приведенные моменты инерции.
- •§ 3.2Анализ движения механизмов
- •3.2.1Режимы движения механизмов
- •3.2.2 Механический коэффициент полезного действия (кпд)
- •3.2.2.1. Определение кпд при последовательном соединении
- •3.2.2.2 Определение кпд при смешанном соединении
- •3.2.3 Неравномерность движения механизмов
- •3.2.3.1. Средняя скорость механизма и его коэффициент
- •3.2.3.2 Связь между приведенным моментом инерции, кинетической
- •3.2.3.3 Маховик и его физический смысл
- •3.2.3.4 Приближенный метод определения момента
- •3.2.3.5 Определение момента инерции маховика
- •3.2.3.6 Определение размеров махового колеса
- •3.2.4 Регулирование механизмов
- •3.2.4.1 Типы регуляторов. Задачи регулирования.
- •3.2.4.2. Кинетостатика центробежного регулятора
- •3.2.4.3. Характеристика регулятора
- •3.2.4.4 Устойчивость регулятора
- •3.2.4.5 Нечувствительность регулятора
- •3.2.5 Уравновешивание механизмов
- •3.2.5.1 Задачи уравновешивания
- •3.2.5.2 Уравновешивание вращающихся масс,
- •3.2.5.3 Уравновешивание вращающихся масс,
- •3.2.5.4 Полное и частичное уравновешивание результирующей
- •1 Определение общего центра тяжести механизма
- •2 Частичное уравновешивание результирующей силы инерции
- •3 Полное уравновешивание результирующей силы инерции
- •§3.3Трение в механизмах
- •3.3.1 Виды трения. Закон Амонтона - Кулона
- •3.3.2 Трение в поступательной кинематической паре
- •3.3.3 Трение клинчатого ползуна
- •3.3.4 Трение в винтовой кинематической паре
- •3.3.5 Трение во вращательной кинематической паре
- •Глава 4синтез механизмов с высшими кинематическими парами
- •§ 4.1Синтез кулачковых механизмов
- •4.1.1 Применение и классификация кулачковых механизмов
- •4.1.2 Основные понятия и определения, связанные с профилем кулачка
- •4.1.3 Силовое исследование кулачкового механизма
- •4.1.4Закон движения толкателя и его выбор
- •1 Линейный закон движения толкателя
- •3 Косинусоидальный закон
- •4 Синусоидальный закон
- •5 Трапецеидальный закон
- •6Линейно – убывающий закон
- •4.1.5 Порядок проведения синтеза кулачкового механизма
- •4.1.6 Синтез кулачкового механизма с центральным
- •4.1.7. Синтез кулачкового механизма со смещенным
- •4.1.8 Синтез кулачкового механизма с качающимся
- •4.1.9 Синтез кулачкового механизма с плоским
- •§ 4.2Синтез зубчатых механизмов
- •4.2.1 Классификация зубчатых механизмов (передач)
- •4.2.2 Основной закон зацепления
- •4.2.3 Передаточное отношение цилиндрических редукторов
- •4.2.4 Внешнее эвольвентное зацепление
- •4.2.4.1 Эвольвента и ее свойства
- •4.2.1.4 Свойства эвольвенты
- •4.2.4.2. Геометрические элементы зубчатых колес
- •4.2.4.3. Построение эвольвентного внешнего зацепления
- •4.2.4.4 Линия зацепления. Дуга зацепления. Коэффициент перекрытия
- •4.2.4.5 Коэффициент удельного скольжения зубьев
- •4.2.4.6 Методы обработки цилиндрических зубчатых колес
- •4.2.4.7 Подрезание профилей зубьев при изготовлении.
- •4.2.4.8 Минимальная сумма зубчатых колес
- •4.2.4.9 Корригирование зубчатых колес
- •4.2.5 Внутреннее эвольвентное зацепление
- •4.2.6 Циклоидальное зацепление
- •4.2.7 Зацепление м.Л. Новикова
- •4.2.8 Многозвенные зубчатые механизмы
- •4.2.8.1 Многозвенные механизмы с неподвижными осями
- •4.2.8.2 Многозвенные механизмы с подвижными осями
- •4.2.8.3 Кинематика планетарных редукторов
- •4.2.8.4 Особенности проектирования планетарных редукторов
- •5 Приложения
- •Литература
- •Содержание
- •Глава 3. Динамический анализ плоских рычажных механизмов
- •§ 3.1. Силовое исследование плоских рычажных механизмов 48
- •§ 3.2.Анализ движения механизмов 73
- •§3.3. Трение в механизмах 111
- •Глава 4. Синтез механизмов с высшими кинематическими парами
- •§ 4.1.Синтез кулачковых механизмов 119
- •§ 4.2. Синтез зубчатых механизмов 137
4.1.4Закон движения толкателя и его выбор
Под законом движения ведомого звена(толкателя)понимается кинематическая диаграмма (график) зависимости ускорения от времени t или от угла поворота φ. Условно принимают зависимость перемещения, скорости и ускорения от времени как графики перемещения, скорости и ускорения (S=S(t);υ=υ(t);a=a(t)). Зависимость этих переменных от угла поворота условно называютаналогамиперемещения, скорости и ускорения и обозначают соответственно.
Закон движения толкателя определяется профилем кулачка и является основной характеристикой кулачкового механизма (рисунок 4.7).
а - схема механизма; б - диаграмма перемещения толкателя.
Рисунок 4.7 - Кулачковый механизм с поступательно
движущимся толкателем
На практике пользуются следующими законами движения толкателя:
Линейный.
Параболический.
Косинусоидальный.
Синусоидальный.
Трапецеидальный.
1 Линейный закон движения толкателя
Наиболее
простым законом является линейный
закон (рисунок 4.8) движения на фазах
подъема и опускания. Скорость движения
толкателя на обеих фазах постоянна.
Аналоги ускорений на обеих фазах равны
нулю, кроме положений, где функция имеет
разрывы (в местах соединения фаз). Это
вызывает появление в механизме жестких
ударов, при которых ускорения, а,
следовательно, и силы инерции достигают
бесконечности. Этот закон применяется
в механизмах с малыми скоростями.
dS/dφ φ
d2S/dφ2 φ
+∞ +∞
φ
-∞ -∞
φуφдсφп
Рисунок 4.8 - Линейный закон
2
При
этом законе движения (рисунок 4.9) механизм
испытывает мягкие удары в начале,
середине и конце хода ведомого звена.
Мягкий удар на диаграмме характеризуется
изломом на графике скорости, а ускорение
резко меняется от 0 до max.
Этот закон применяется в механизмах
со средними скоростями.
S
φ
dS/dφ
φ
d2S/dφ2
φ
φуφдсφп
Рисунок 4.9 - Параболический закон
3 Косинусоидальный закон
При
этом законе механизм испытывает мягкие
удары в начале и в конце хода толкателя
(рисунок 4.10), т.к. ускорение меняется от
0 до max.
Этот закон также применяется в механизмах
со средними скоростями.
S
dS/dφ φ
d2S/dφ2 φ
φ
φуφдсφп
Рисунок 4.10 - Косинусоидальный закон
4 Синусоидальный закон
При
этом законе (рисунок 4.11) движение
ведомого звена происходит без жестких
и
мягких ударов. Ускорение плавно
меняется от нуля
до
максимального значения.
Данный закон применяется в
быстроходных машинах.
dS/dφ φ
φ
d2S/dφ2
φ
φу φдс φп
Рисунок 4.11 - Синусоидальный закон
5 Трапецеидальный закон
Трапецеидальный
закон является комбинацией рассмотренных
ранее законов. На участке аb
ускорение линейно возрастает, на участке
bc
ускорение прямолинейно, на участке cd
линейно убывает и т.д. Соответственно
кривая на графике аналога скорости на
участках ab
и cd
состоит из парабол, а на участке bc
скорость прямолинейная. При этом законе
(рисунок 4.12)движение
ведомого звена происходит без жестких
и мягких ударов, т.к. ускорение
S
dS/dφφ
d2S/dφ2 φ
a b c d φ
φу φдс φп
Рисунок 4.12 - Трапецеидальный закон
плавно меняется от нуля до max. Применяется также в быстроходных машинах.
Рассмотрим еще две разновидности линейного закона, которые широко применяются на практике: линейно-убывающий и линейно-возрастающий законы.