Programma_TMM_zaochniki_mekhaniki
.pdf
Вариант 6
Задача 1. На валу неподвижно на одинаковом расстоянии друг от друга установлены пять дисков (рис.4, 0; табл. 34). Диаметры дисков равны D. На трех дисках закреплены неуравновешенные массы mn с координатами цен-
тров масс n и rn, где n порядковый номер диска. Определить наименьшие корректирующие массы mk, ml и координаты их центров k, rk, l, rl, устанав-
ливаемые на двух свободных дисках, для выполнения условия динамической уравновешенности системы.
Таблица 34
Параметры |
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D, мм |
110 |
120 |
105 |
250 |
400 |
300 |
185 |
175 |
190 |
170 |
m2, г |
14 |
4 |
6 |
5 |
10 |
3 |
5 |
25 |
10 |
15 |
m3, г |
5 |
42 |
12 |
9 |
22 |
15 |
6 |
20 |
8 |
10 |
m4, г |
30 |
5 |
12 |
6 |
15 |
25 |
17 |
18 |
19 |
12 |
r2, мм |
110 |
100 |
35 |
190 |
90 |
300 |
180 |
125 |
105 |
70 |
r3, мм |
55 |
100 |
56 |
235 |
390 |
16 |
80 |
170 |
50 |
170 |
r4, мм |
30 |
120 |
105 |
45 |
100 |
150 |
35 |
66 |
189 |
20 |
2, рад |
6,05 |
0,05 |
6 |
4,05 |
1,05 |
0,06 |
2,22 |
0,02 |
4,36 |
2,5 |
3, рад |
0,05 |
6,11 |
0,01 |
0,2 |
0,01 |
6,26 |
0,26 |
0,03 |
1,75 |
3,5 |
4, рад |
0,01 |
2,5 |
2,65 |
6,2 |
6,25 |
0,01 |
6,25 |
0,01 |
0,09 |
4,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2. Маховик, имеющий массу m и обладающий моментом инерции
J (рис. 5, 5; табл. 35), начинает выбег при числе оборотов n, время выбега t.
Определить коэффициент трения в подшипниках вала маховика, если диа-
метр цапф вала равен d, а угловая скорость маховика убывает по линейному закону.
40
Таблица 35
Параметры |
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m, кг |
1 |
0,8 |
0,6 |
0,3 |
0,37 |
1,5 |
0,35 |
1,25 |
1,22 |
0,4 |
J, кг.мм2 |
1600 |
1500 |
1000 |
600 |
750 |
2500 |
700 |
2200 |
2400 |
1200 |
d, мм |
25 |
23 |
20 |
15 |
15 |
30 |
15 |
25 |
25 |
15 |
t, с |
65 |
120 |
100 |
150 |
180 |
90 |
80 |
50 |
45 |
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 7
Задача 1. Определить координаты центров масс lAS1 и lCS5 , звеньев АВ и
CD рычажного механизма с противовесами (4, 4; табл. 36) при статическом уравновешивании механизма. Известны размеры звеньев lAB , lBC , lCD , поло-
жение центра масс шатуна lBS2 , а также массы звеньев m1 , m2 и m3 .
Таблица 36
Параметры |
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lAB , |
мм |
195 |
185 |
170 |
155 |
145 |
100 |
70 |
65 |
55 |
50 |
lBC , |
мм |
415 |
390 |
365 |
340 |
300 |
210 |
175 |
155 |
140 |
120 |
lCD , |
мм |
375 |
350 |
325 |
300 |
275 |
190 |
140 |
55 |
110 |
100 |
lBS2 , мм |
210 |
195 |
180 |
170 |
155 |
110 |
88 |
75 |
65 |
60 |
|
m1 , |
кг |
4 |
3,3 |
4,2 |
1,4 |
1,2 |
2,0 |
1,5 |
1,4 |
0,9 |
0,5 |
m2 , |
кг |
5,5 |
4,5 |
2,5 |
2,6 |
6,2 |
4,0 |
3,4 |
3 |
2,5 |
2,8 |
m3 , |
кг |
3 |
5,2 |
5,4 |
3,2 |
2,8 |
3,3 |
2,7 |
4,5 |
1,7 |
3,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2. В двух машинных агрегатах имеется установившееся движение с периодом, равным одному обороту входного звена, 
2 . В каждом агре-
гате силы и массы приведены к своему входному звену. В одном агрегате
41
приведенный момент сопротивления изменяется по закону треугольника (рис.
5, 6, а), в другом 
по закону прямоугольника (рис. 5, 6, б). Приведенные движущие моменты МД и моменты инерции J в обоих агрегатах постоянны по величине и равны между собой (табл. 37). Угловая скорость в начале цик-
ла установившегося движения равна 0.
Рассчитать и построить графики: изменения угловой скорости входного и выходного звеньев; определить коэффициент неравномерности движения.
Таблица 37
Параметры |
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МД, Н.м |
20 |
13 |
15 |
25 |
12 |
5 |
17 |
14 |
21 |
23 |
|
J, кг.м2 |
10 |
5 |
12 |
20 |
7 |
25 |
15 |
22 |
25 |
12 |
|
0, рад/c |
100 |
230 |
200 |
150 |
150 |
300 |
80 |
175 |
320 |
144 |
|
t, с |
65 |
120 |
100 |
150 |
180 |
90 |
110 |
50 |
45 |
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 8
Задача 1. Вычислить координаты центров масс противовесов lAS1' , lBS2' ,
устанавливаемых на звеньях АВ и ВС рычажного механизма (рис. 4, 5; табл. 38) и необходимых для статического уравновешивания. Известны размеры звеньев lAB , lBC, lCD , координаты центров масс звеньев lAS1 , lBS2 , lCS3 , массы звеньев mn1 , mn2 , mn3 , а также массы противовесов mn1 и mn2 . При решении учесть, что общий центр масс подвижных звеньев механизма является непод-
вижным и находится на прямой АD.
Задача 2. Машинный комплекс (рис. 5, 7; табл. 39) состоит из двигателя
1, рабочей машины 2, редуктора 3 и маховика 4. Момент, развиваемый дви-
гателем 1, равен M д a b .
42
Таблица 38
Параметры |
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lAB , |
мм |
55 |
65 |
70 |
165 |
180 |
130 |
210 |
90 |
100 |
40 |
lBC , |
мм |
190 |
210 |
230 |
550 |
600 |
430 |
690 |
300 |
320 |
200 |
lCD , |
мм |
135 |
150 |
160 |
390 |
420 |
300 |
480 |
210 |
220 |
95 |
lAS1 , мм |
35 |
40 |
45 |
105 |
115 |
85 |
135 |
60 |
66 |
25 |
|
lBS2 , мм |
95 |
105 |
120 |
270 |
300 |
220 |
360 |
155 |
160 |
70 |
|
lCS 3 , мм |
65 |
70 |
75 |
180 |
195 |
140 |
240 |
100 |
110 |
46 |
|
m1 , |
кг |
0,1 |
0,05 |
0,1 |
0,05 |
0,15 |
0,1 |
0,2 |
0,22 |
0,02 |
0,11 |
m2 , |
кг |
1 |
1 |
0,55 |
0,55 |
0,8 |
1,1 |
0,6 |
1,3 |
0,5 |
0,65 |
m3 , |
кг |
0,25 |
0,25 |
0,4 |
0,22 |
0,4 |
0,22 |
1,2 |
0,42 |
0,8 |
0,14 |
mn1 , кг |
2,7 |
2,5 |
3,2 |
5 |
4,9 |
6,5 |
2,6 |
4,3 |
4,3 |
3,1 |
|
mn1 , |
кг |
1,6 |
2 |
1,1 |
4,2 |
2,4 |
4,1 |
5,2 |
2,3 |
1,3 |
0,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Технологический процесс рабочей машины состоит из рабочего и холо-
стого ходов с продолжительностью соответственно tp и tx . Моменты сопро-
тивления на валу машины при рабочем и холостом ходах равны M p и M x .
Известны передаточное отношение редуктора u12 , момент инерции вала дви-
гателя J1 , момент инерции деталей, установленных на валу рабочей машины,
J 2 .
За время рабочего хода угловая скорость вала двигателя уменьшается с
max |
до min , а при холостом ходе угловая скорость вала двигателя возраста- |
ет от |
min до max . |
Приведя силы и массы к валу двигателя, определить момент инерции ма-
ховика Jм и продолжительность холостого хода tх .
43
Таблица 39
Параметры |
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M p , |
кН м |
1,7 |
2 |
2,6 |
2,7 |
4,25 |
2,1 |
2 |
2,5 |
5,2 |
130 |
|
M х , |
кН м |
1,4 |
0,35 |
0,5 |
0,5 |
0,85 |
0,35 |
0,37 |
0,5 |
1,05 |
2,6 |
|
J1 , кг м |
2 |
0,7 |
0,34 |
0,17 |
1,7 |
0,5 |
0,35 |
0,07 |
0,12 |
0,52 |
1,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
J2 , кг м |
2 |
8,5 |
10 |
8,5 |
13,5 |
17 |
7 |
5,25 |
5 |
8,3 |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
u12 |
|
5 |
6 |
11 |
5 |
12 |
14 |
13 |
7 |
11,5 |
9 |
|
a, кН м |
1,7 |
4 |
3,5 |
2,55 |
8,5 |
2 |
2,35 |
4 |
10 |
39 |
||
b, Н м с |
15 |
35 |
35 |
18 |
85 |
14 |
15 |
25 |
100 |
260 |
||
tp , c |
|
0,08 |
0,25 |
0,3 |
0,45 |
0,25 |
0,35 |
0,3 |
0,35 |
0,33 |
0,4 |
|
макс , рад/с |
102 |
115 |
66 |
120 |
145 |
75 |
150 |
75 |
80 |
150 |
||
мин , |
рад/с |
99 |
110 |
64 |
118 |
142 |
72 |
147 |
74 |
77 |
140 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 9
Задача 1. На валу на одинаковом расстоянии друг от друга жестко уста-
новлены пять дисков, диаметры которых равны D (рис.4, 0; табл. 40). На трех
дисках закреплены неуравновешенные массы mn с координатами центров масс n и rn (n порядковый номер диска). Вычислить минимальные коррек-
тирующие массы mk, ml и их координаты центров k, rk, l, rl, устанавливае-
мые на двух незанятых дисках, для динамической балансировки системы.
Задача 2. К валу машины приведены момент движущих сил от двигателя
МД=А В и постоянный от сил сопротивления МС. Постоянный приведенный момент инерции машины равен J и начальная угловая скорость вала 
ределить за время рабочего хода машины t0 угловую скорость, угловое уско-
рение и угол поворота вала. Исходные данные приведены в табл. 41.
44
Таблица 40
Параметры |
|
|
|
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D, мм |
300 |
185 |
175 |
190 |
170 |
110 |
120 |
105 |
250 |
400 |
||||||||||
m1, г |
3 |
5 |
25 |
10 |
15 |
14 |
4 |
6 |
5 |
10 |
||||||||||
m3, г |
15 |
6 |
20 |
8 |
10 |
5 |
42 |
12 |
9 |
22 |
||||||||||
m5, г |
25 |
17 |
18 |
19 |
12 |
30 |
5 |
12 |
6 |
15 |
||||||||||
r1, мм |
300 |
180 |
125 |
105 |
70 |
110 |
100 |
35 |
190 |
90 |
||||||||||
r3, мм |
16 |
80 |
170 |
50 |
170 |
55 |
100 |
56 |
235 |
390 |
||||||||||
r5, мм |
150 |
35 |
66 |
189 |
20 |
30 |
120 |
105 |
45 |
100 |
||||||||||
1, рад |
0,06 |
2,22 |
0,02 |
4,36 |
2,5 |
6,05 |
0,05 |
6 |
4,05 |
1,05 |
||||||||||
3, рад |
6,26 |
0,26 |
0,03 |
1,75 |
3,5 |
0,05 |
6,11 |
0,01 |
0,2 |
0,01 |
||||||||||
5, рад |
0,01 |
6,25 |
0,01 |
0,09 |
4,6 |
0,01 |
2,5 |
2,65 |
6,2 |
6,25 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 41 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Параметры |
|
|
|
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
|
8 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А, кН м |
|
2,2 |
|
0,6 |
|
1,3 |
|
1,5 |
|
2 |
|
3,1 |
|
4,4 |
|
2,75 |
|
0,5 |
|
2,5 |
В, Н м с |
|
4,2 |
|
2 |
|
1,2 |
|
2 |
|
1,5 |
|
15,5 |
|
19 |
|
16 |
|
12 |
|
15 |
0 , рад/с |
|
115 |
|
175 |
|
155 |
|
145 |
|
45 |
|
126 |
|
90 |
|
75 |
|
125 |
|
85 |
tр, с |
|
0,1 |
|
0,05 |
|
0,2 |
|
0,11 |
|
0,3 |
|
0,03 |
|
0,3 |
|
0,25 |
|
0,06 |
|
0,6 |
M с , кН м |
|
5 |
|
5,5 |
|
2,6 |
|
11 |
|
12 |
|
9 |
|
17,5 |
|
9,5 |
|
4 |
|
90 |
J , кг м2 |
|
7 |
|
12 |
|
8 |
|
23 |
|
7 |
|
15 |
|
5 |
|
13 |
|
3 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45
2.8.4.Указания к выполнению контрольной работы № 2
Кзадаче 1. При уравновешивании ротора рекомендуется неуравновешен-
ные инерциальные силы раскладывать на две перпендикулярные составляю-
щие и рассматривать равновесие системы в двух взаимно перпендикулярных осевых плоскостях, искомые величины определять через результирующие силы.
При уравновешивании сил инерции механизма определяются массы про-
тивовесов или координаты их центров масс. Наиболее простое решение зада-
чи статического уравновешивания масс плоских механизмов получается по методу замещающих масс.
К задаче 2. При динамическом исследовании механизма или машины не-
обходимо составить дифференциальное уравнение движения звена приведе-
ния в форме |
|
dv |
|
d 2 x |
Pд Pc или J |
d |
|
d 2 |
|
m |
|
m |
|
|
J |
|
M д Мс |
||
dt |
dt2 |
dt |
|
||||||
|
|
|
|
|
dt2 |
||||
в зависимости от вида движения: поступательного или вращательного. В
приведенных формулах: m – масса звена приведения; х или – перемеще-
ние; v или – скорость; t – время; Рд – приведенная движущая сила; РС –
приведенная сила сопротивления; J – приведенный момент инерции подвиж-
ных звеньев механизма; М д – приведенный момент движущих сил; М с –
приведенный момент сил сопротивления. За звено приведения принимают звено, движение которого изучается в поставленной задаче. Интегрируя со-
ставленное дифференциальное уравнение, определяют требуемые зависимости.
Интегралы, встречающиеся при выполнении контрольной работы, можно найти в справочниках, в частности в [14, 15]. Кроме того, рекомендуется применение широко известных математических программ, таких как MAPLE [16], MATHCAD [17], MATLAB [18] и др., в которые включены стандартные процедуры решения математических задач достаточно широкого спектра с выдачей результатов в виде формул, а также в численном, графическом с анимацией и т. д.
46
2.9. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Как было отмечено ранее, курсовой проект выполняется после изучения
теоретического материала и сдачи экзамена.
Методические указания по содержанию и оформлению вместе с заданиями на курсовой проект приведены в отдельном учебно-методическом пособии [1], являющемся составной частью единого комплекса учебных пособий, подготовленных кафедрой “Теоретическая и прикладная механика” Томского политехнического университета для студентов ИДО.
ЛИТЕРАТУРА (рекомендуемая)
Основная:
1.Горбенко В.Т., Горбенко М.В. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: Учебное пособие. Томск: ТПУ, 2007.- 144с.
2.Фролов К.В., Попов С.А., Мусатов А.К. и др. Теория механизмов и механика машин: Учебник для втузов. М.: Высшая школа, 1998. 496с.
3.Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Альянс, 2008. 640с.
4.Горбенко М.В., Горбенко Т.И. Сборник задач и упражнений по теории механизмов и машин: учебное пособие. Томск, Изд-во ТПУ, 2011. -188с.
Эл. ресурс файл (pdf; 2.6 MB) http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2012/m235.pdf
5.Артоболевский И.И., Эдельштейн Б.В.
Сборник задач по теории механизмов и машин. М.: Альянс, 2009. 256с.
Вспомогательная: 6. Двайт Г.Б.
Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1977. 224с.
7.Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. М.: Наука, 1981. 798с.
8.Васильев А.Н. MAPLE 8: Самоучитель. М.: Издательский дом “Вильямс”, 2003. 352с.
9.Дьяконов В.П. MathCAD PLUS 7.0 PRO. М.: СК ПРЕСС, 1998. 352с.
10.Дьяконов В.П. MATLAB: Учебныйкурс. СПб.: Питер, 2000. 312с.
47
СОДЕРЖАНИЕ |
|
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И ОБЩИЕ МЕ- |
|
ТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ........................................................................ |
3 |
2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ............................................................................ |
5 |
2.1. ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................ |
5 |
2.2. СТРУКТУРА И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗ- |
|
МОВ............................................................................................................ |
5 |
Тема 1. Основные понятия теории механизмов и машин........................ |
5 |
Тема 2. Основные виды механизмов ........................................................ |
5 |
Тема 3. Структурный анализ и синтез механизмов ................................. |
5 |
Тема 4. Кинематический анализ механизмов........................................... |
6 |
2.3. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ...................................... |
6 |
Тема 5. Трение и износ в механизмах....................................................... |
6 |
Тема 6. Силовой анализ механизмов ........................................................ |
6 |
Тема 7. Уравнения движения механизмов ............................................... |
6 |
Тема 8. Колебания в механизмах .............................................................. |
7 |
Тема 9. Уравновешивание и виброзащита машин ................................... |
7 |
2.4. СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ......................................................................... |
7 |
Тема 10. Общие методы синтеза механизмов .......................................... |
7 |
Тема 11. Синтез зубчатых механизмов..................................................... |
7 |
Тема 12. Синтез кулачковых механизмов ................................................ |
8 |
2.5. ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ В МАШИ- |
|
НА-АВТОМАТАХ ..................................................................................... |
8 |
Тема 13. Основные виды систем управления движением в маши- |
|
на-автоматах................................................................................ |
8 |
Тема 14. Манипуляторы, промышленные роботы и системы их |
|
управления................................................................................... |
8 |
50
2.6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ................................................................... |
|
9 |
2.6.1. Тематика практических занятий...................................................... |
|
9 |
2.7. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ .................................................................... |
|
9 |
2.7.1. Перечень лабораторных работ......................................................... |
|
9 |
2.8. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ..................................................................... |
|
10 |
2.8.1. Контрольная работа № 1. Структурный |
и кинематический |
|
анализ механизмов .............................. |
10 |
|
2.8.2. Указания к выполнению контрольной работы № 1...................... |
27 |
|
2.8.3. Контрольная работа № 2. Уравновешивание механизмов и |
||
исследование |
движения |
меха- |
низма под действием приложен- |
||
ных сил ................................................ |
|
28 |
2.8.4. Указания к выполнению контрольной работы № 2...................... |
46 |
|
2.9. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ............................................................................. |
|
47 |
ЛИТЕРАТУРА (рекомендуемая) ..................................................................... |
|
47 |
51