Библиографический список

1. Теория механизмов и машин / под ред. К. В. Фролова. М.: Высшая школа, 1987. С. 202–215.

2. Левитский, Я. И. Теория механизмов и машин. Я. И. Левитский. М.: Наука, 1979. С. 318–332.

Группа______________________________

Студент_____________________________

Преподаватель_______________________

Дата________________________________

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ:

«УРАВНОВЕШИВАНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАСС, РАСПОЛОЖЕННЫХ

В РАЗНЫХ ПЛОСКОСТЯХ»

1. Исходные данные: ₁=…, ₂ =…, ₃=…, а₁=…мм, а₂=…мм, а₃=…мм, а_II=… мм.

2. Схема установки грузов (согласно рис. 8)

3. План моментов сил инерции

4. План сил инерции

5. Определение параметров противовесов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ:

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ЗВЕНЬЕВ

МЕТОДОМ ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА»

1. Цель работы

Определение моментов инерции звеньев, имеющих сложную форму приближенным методом физического маятника.

Время выполнения – два академических часа.

2. Порядок выполнения работы

2.1. Определить вес G звена в кг.

2.2. Определить положение центра тяжести звена и расстоя­ние от центра оси до точки подвеса на призме (рис. 9).

2.3. Определить момент инерции звена относительно оси, проходящей через центр тяжести (центральный момент инерция).

3. Методические указания

3.1. Работа выполняется на специальном, приборе представля­ющем собой стойку с прикрепленной на ней горизонтальной призмой, на которую подвешивается испытуемое звено (деталь) так, чтобы ее центральная ось была бы параллельна ребру призмы. Обычно студенту выдается деталь удлиненной формы, например, шатун, тогда подвешенное звено представляет собой физический маятник, используя свойства которого можно определить момент инерции Js относительно оси, проходящей через центр тяжести, что позволяет проводить динамические расчеты, т. е. определять моменты от сил инерции М_и= Е ּ G_s, зависящие от углового ускорения ε.

3.2. Математическое выражение момента инерции тела

J= ,

где m_i – элементарная масс; r_i – расстояние от оси вращения до центра элементарной массы.

Вследствие сложной формы звеньев и деталей машин эту зависимость в аналитической форме получить трудно, а подчас практически и невозможно. Поэтому приобретают особый интерес экспериментальные и приближенные теоретические методы определения моментов инерции.

Рис. 9. К определению момента инерции звена методом физического маятника

В плоских механизмах определяют моменты инерции звеньев относительно оси, проходящей через центр тяжести звена перпен­дикулярно плоскости его движения.

Физическим маятником может быть всякое тело, способное вра­щаться вокруг оси, не проходящей через центр тяжести. Период колебания физического маятника выражается формулой

,

где J_А – момент инерции физического маятника относительно оси, проходящей через точку опоры; m – масса маятника; а_i – расстояние от центра тяжести до точки опоры; g – ускорение свободного падения.

Всегда можно подобрать математический маятник, период ко­лебаний которого Т₂ будет равен Т₂=T₁.

При этом

,

где l – длина математического маятника, имеющего тот же период колебаний, что и у физического маятника, поэтому при Т₁=Т₂

=

получим

,

которое называется «приведенной» длиной физического маятника.

Т. А., около которой колеблется физический маятник, называ­ется центром вращения. Т. К, удаленная от центра вращения на расстояние «приведенной» длины l по вертикали, называется центром качения.

Т .К и А сопряжены, то есть их можно поменять местами.

3.3. Определение момента инерции Js состоит из следующих операций:

3.3.1. Определяется вес звена в кг.

3.3.2. Определяется положение центра тяжести звена и расс­тояние а₁, от центра оси до точки подвеса А на призме (нахо­дится расстояние между центральной осью и осью подвеса).

3.3.3. Звено подвешивается на призме так, что ее центральная ось оказывается параллельной ребру призмы.

3.3.4. Звену сообщают колебания с некоторым углом разма­ха (до 10°).

3.3.5. Трижды замеряется время 20 полных (двойных) колеба­ний.

Время одного полного колебания определяют как среднее из трех измерений

Т_ср=

где t₁, t₂, t₃ – время 20 полных колебаний.

3.3.6. Определяется момент инерции звена относительно оси подвеса J_A и «приведенная» длина

J_A= Т_ср²Ga₁/4; ℓ=J_A/ma₁.

3.3.7. Подсчитывается момент инерции эвена относительно оси, проходящей через центр тяжести S (центральный момент инерции)

J_s=J_A– mּa₁²

или

J_s=Ga₁( ),

где G – вес, кг;g=9.81 м/с².

Схема прибора, все полученные из опыта измерения, а также результаты вычислении заносятся в протокол.

4. Контрольные вопросы:

4.1. Когда используется метод физического маятника?

4.2. Что такое физический маятник?

4.3. Что такое математический маятник?

4.4. Что такое «приведенная» длина физического маятника?

4.5. Что такое период колебаний физического и математического маятников?

Библиографический список

1. Теория механизмов и машин / под ред. К. В. Фролова М.: Высш. шк., I987. С. 180–181.

2. Тернет, М. М. Определение моментов инерции – М. М. Тернет, В. Ф. Ратобыльский. – М.: Машиностроение, 1968.

Группа______________________________

Студент_____________________________

Преподаватель_______________________

Дата________________________________

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ:

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ЗВЕНЬЕВ МЕТОДОМ

ФИЗИЧЕСКОГО МАЯТНИКА»

1. Таблица расчетных параметров

Эскиз звена в масштабе	Вес звена, кг
	а1, м
	Тср, с
	JA, кгּмּс
	l, м
	Js кгּмּс

2. Расчет моментов инерции относительно оси подвеса и центральной оси

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ:

«Определение моментов инерции звеньев методом

монофилярного (однониточного) подвеса»

1. Цель работы

Определение моментов инерции звеньев, имеющих форму тел вращения – шкивов, зубчатых колес и пр.

Время выполнения работы – два академических часа.

2. Порядок выполнения работы

2.1. Определить положение центральной оси звена.

2.2. Закрепить звено в патроне так, чтобы его центральная ось совпадала с осью нити.

2.3. Сообщить системе крутильные колебания.

2.4. Замерить время 10 полных колебаний системы (3 раза) и найти время одного полного колебания (среднее из трех измерений).

2.5. Снять звено и сообщить патрону крутильные колебания, найдя аналогично время одного полного колебания.

2.6. Вычислить момент инерции звена J.

3. Методические указания

3.1. Работа выполняется на специальном приборе, представляющем собой вертикальную упругую (стальную) нить, защемленную в верхнем конце, а на нижнем ее конце закреплен универсальный патрон для фиксации используемого звена, которое закрепляется в патроне так, чтобы его центральная ось совпадала с осью нити.

3.2. Теоретическое обоснование метода состоит в следующем (рис. 10).

Обозначим:

G_общ – вес звена и патрона, кг;

J_общ – момент инерции звена и патрона, кгּмּс²;

J – момент инерции звена, кгּмּс²;

J_о – момент инерции патрона, кгּмּс²;

L – длина нити, м;

D – диаметр проволоки, м;

J_р – полярный момент инерции сечения проволоки, м⁴;

G_о – модуль упругости второго рода, кг/м²;

– угол закручивания проволоки, рад.

Сообщаем всей системе крутильные колебания. Дифференциальное уравнение движения системы

(а)

Восстанавливающий момент M найдем из уравнения упругой деформации проволоки

откуда (б)

Подставим значение M из уравнения (б) в уравнение (а) и делим его на J_общ

Полагая (в)

имеем уравнение гармонического колебания , с частотой R, определяемой из формулы (в).

Период колебаний (время полного колебания)

Так как J_общ = J + J_о, то

Величину = с можно определить, сообщив крутильные колебания одному патрону без детали. Определив время одного полного колебания Т_о, будем иметь

, или

4. Контрольные вопросы:

4.1. Когда используется метод монофилярного подвеса?

4.2. Что такое физический маятник?

4.3. В чем отличие метода физического маятника от метода монофилярного подвеса?

4.4. Что такое частота колебаний?

Библиографический список

1. Теория механизмов и машин / под ред. К. В. Фролова. М.: Высш. шк., I987.

2. Тернет, М. М. Определение моментов инерции – М. М. Тернет, В. Ф. Ратобыльский. – М.: Машиностроение, 1968.

Группа______________________________

Студент_____________________________

Преподаватель_______________________

Дата________________________________

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ:

«Определение моментов инерции звеньев методом

монофилярного (однониточного) подвеса»

1. Таблица расчетных параметров

Эскиз звена в масштабе	Расчетные параметры
	Т, с
	То, с
	d,м
	Jр, м^4
	l, м
	Jо , кּмּс^2;
	с, кּм
	J, кּмּс^2;

2. Расчет момента инерции звена

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ:

«ЦИКЛОГРАММИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА»

1. Цель работы

Изучение системы управления машин-автоматов, моделируемой с помощь кулачкового механизма управления.

Время выполнения работы – два академических часа.

2. Порядок выполнения работы

2.1. Пo заданной циклограмме произвести наладку кулачкового распределительного вала.

2.2. Произвести запись синхрограммы рабочих органов-толка­телей путем вращения распределительного вала.

2.3. Произвести сравнительна анализ заданной циклограммы и полученной синхрограммы рабочих органов.

3. Методические указания

3.1. Описание прибора

Механизм автомата (рис. 10) включает в себя три кулачково-коромысловых механизма с общим распределительным валом, обеспе­чивающим согласованное перемещение трех исполнительных органов, и состоит из основания I и боковых стенок 2 и 3, между которыми установлен кулачковый распределительный вал 4 с тремя однотипными кулачками изменяемого профиля. С блоком выходных звеньев 5 кинематически связаны подвижные каретки 6 пишущего устройстве, имеется устройство 7 привода носителя графичес­кой информации, связанное с распределительным валом 4 посред­ством ременной передачи. Под крышкой 8 расположен носитель информации в виде кассеты с бумажной лентой.

Каждый кулачок распределительного вала 4 состоит из трех одинаково профилированных кулачков с углом верхнего выстоя 30°. Путем поворота крайних кулачков относительно среднего угол верхнего выстоя составного кулачка может изменяться в пре­делах от 30° до 90°. Количество фаз верхнего выстоя каждого составного кулачка может изменяться от 7 до 3.

Индикация углов верхнего выстоя и углов установки кулач­ков на валу осуществляется с помощью угловых шкал с ценой де­ления 5.

Рукоятка 10, находящаяся в положении «Зарядка», позволяет произвести зарядку механизма автомата носителем информации, а при переключении в положение «Запись» – запись диаграмм.

При наладке кулачкового распределительного вала блок вы­ходных звеньев 5 приводится в разомкнутое состояние относи­тельно вала 4 поворотом рукоятки 11 в положение «разомкнут», а в рабочем режиме рукоятка 11 установлена в положение «замкнут». Фиксация кулачков в установленном положении производится поворотом гайки 12, расположенной на конце вала 4, на другом конце которого закреплена рукоятка ручного привода 13.

3.2. Порядок работы:

3.2.1. По заданной циклограмме произвести наладку кулачкового распределительного вала, установив рукоятки 10 и 11 в положения «Зарядка» и «Разомкнут» соответственно. Выставить заданные углы верхнего выстоя каждого кулачка и углы их установки на валу. Установленные положения кулачков зафиксировать поворотом гайки 12.

3.2.2. Перевести рукоятки 10 и 11 в положение «Запись» и «Замкнут» соответственно.

3.2.3. При наладке кулачкового распределительного вала блок вы­ходных звеньев 5 приводится в разомкнутое состояние относи­тельно вала 4 поворотом рукоятки 11 в положение «разомкнут», а в рабочем режиме рукоятка 11 установлена в положение «замкнут». Фиксация кулачков в установленном положении производится поворотом гайки 12, расположенной на конце вала 4, на другом конце которого закреплена рукоятка ручного привода 13.

3.3.4. Сравнительный анализ полученной синхрограммы рабочих ор­ганов с заданной циклограммой производится путем вычисления фазо­вых углов на записанной синхрограмме и сравнения их значений с заданными в соответствии с циклограммой. Для этого определяется масштабный коэффициент μ _φ для записанной синхрограммы и вычис­ляются фазовые углы φ _ί= μ _φ x_ί , где X _ί – отрезок оси X на синхрограмме, соответствующий данному фазовому углу.

4. Контрольные вопросы

4.1. Что такое машина-автомат?

4.2. Какова структура машин-автоматов?

4.3. Что такое система управления машин-автоматов?

4.4. Что называется циклограммой? 4.5. Виды циклограмм.

4.6. Что такое синхрограмма?

Библиографический список

1. Теория механизмов и машин / под ред. К. В. Фролова. М.: Высш. шк. 1987. С. 475–490.

2. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / под ред. Г. Н. Девойно. Минск: Высш. шк., 1986. С. 160–169.

Группа______________________________

Студент_____________________________

Преподаватель_______________________

Дата________________________________

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ:

«ЦИКЛОГРАММИРОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА»

I. Циклограмма кулачкового механизма управления

I мех.

Удаление толк.

Дальний выстой

Возврат толк.

Ближний выстой

2 мех.

Удаление толк.

Дальний выстой толк .

Возврат. толк.

Ближний выстой

Удаление толк.

3 мех.

Возврат толк.

Ближний выстой

Удаление толк.

Дальний выстой

Возврат толк.

φ0

2π

2. Расчет фазовых углов на синхрограмме.

Таблица фазовых углов

№п/п	Фазовые углы	1 мех.		2 мех.		3 мех.
		на цикл.	на синх.	на цикл	на синх.	на цикл.	на синх.
1. 2. 3. 4. 5.	Угол удаления Угол дальнего выстоя Угол возврата Угол ближнего выстоя Угол начала цикла

Учебное издание