Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова
(технический университет)
Кафедра конструирования горных машин и
технологии машиностроения
Сборник задач по теме
«Кинетостатическое исследование
рычажного механизма»
для студентов механических специальностей
(компьютерный вариант)
Авторы: проф. Тимофеев И.П.
доц. Большунов А.В.
ст. преп. Соколова Г.В.
Санкт-петербург
2010
ВВЕДЕНИЕ
Самостоятельное решение студентами ряда задач по каждому разделу курса «Теория механизмов и машин» позволяет освоить методы кинематического и динамического анализа механизмов, обогащает учащегося представлением о новых схемах механизмов и их свойствах, расширяя тем самым его технический кругозор.
Предложенные в данном сборнике задачи выполняются с целью углубления и закрепления теоретических знаний по разделу курса «Кинетостатический анализ механизмов». Приведены схемы механизмов из различных областей техники, представляющих интерес не только с учебной точки зрения, но и с точки зрения их использования при решении различных инженерных задач.
В соответствии с программой курса «Теория механизмов и машин» по разделу «Кинетостатика механизмов» студенту надлежит выполнить расчетно-графическую работу и курсовой проект.
Сборник может служить полезным учебным пособием для самостоятельной подготовки не только студентов очной формы обучения, но и для студентов заочников.
Целью кинетостатического анализа механизмов является определение реакций в кинематических парах, а также величины уравновешивающей силы или уравновешивающего момента, приложенных к начальному звену, по заданному закону изменения силы полезного сопротивления.
Кинетостатический расчет следует проводить без учета сил вредного сопротивления (трение в кинематических парах).
При решении предлагаемых задач для указанной схемы механизма следует рассчитать действующие внешние силы: силы тяжести звеньев G=mg, силы инерции FИ=mas, моменты сил инерции MИ=JSε, силу полезного сопротивления (cм. условие задачи). При этом массу звеньев стержневого типа рассчитывают по их полной длине L и погонной массе q, приходящейся на 1м длины звена (m=q L), приняв q=10 кг/м. Массу ползунов принимают равной mп = 4m.
Моменты инерции звеньев-стержней, относительно оси, проходящей через центр масс S звена определяют приближенно по формуле JS=0,1mL2.
Кинетостатический анализ следует начинать со структурной группы (группы Ассура), наиболее удаленной от начального механизма, а заканчивать входным звеном (начальным механизмом).
Для определения реакций в кинематических парах следует рассмотреть равновесие системы сил, действующих на структурные группы, составить уравнение равновесия моментов сил, действующих на звенья группы и построить масштабные планы сил.
При построении планов сил векторы сил одного звена группы рекомендуется складывать последовательно, а затем переходить к сложению сил второго звена.
Уравновешивающую силу (момент) определяют из условия равновесия начального механизма и из условия равновесия жесткого рычага Жуковского Н.Е.
ЗАДАЧИ
Задача № 1. Кулисный механизм
Параметр |
Размерность |
№ варианта |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
||
O1A |
м |
0,12 |
0,20 |
0,12 |
0,20 |
O3В |
м |
0,525 |
0,560 |
0,530 |
0,560 |
ВС |
м |
0,43 |
0,44 |
0,43 |
0,44 |
a |
м |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
b |
м |
0,065 |
0,070 |
0,065 |
0,070 |
0 |
градусы |
200 |
150 |
300 |
200 |
n1 |
мин-1 |
25 |
50 |
60 |
40 |
Примечание. В вариантах № 1 и 2 кривошип вращается по часовой стрелке, а в вариантах № 3 и 4 – против часовой стрелки.