2799.Теория механизмов и механика систем машин в задачах и решениях учебно
..pdfОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. СТРОЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ...................................................................... |
3 |
1.1. Теоретическая часть.................................................................................. |
3 |
1.2. Структурная формула механизма ............................................................ |
7 |
1.3. Принцип образования механизма ............................................................ |
9 |
1.4. Эквивалент высшей кинематической пары........................................... |
12 |
1.5. Избыточные связи ................................................................................... |
13 |
1.6. Алгоритмпроведенияструктурногоанализаплоскогомеханизма........... |
15 |
1.6.1. Примеры решения задач по структурному анализу.................... |
18 |
Задачи по структурному анализу механизмов............................................. |
25 |
1.7. Структурный синтез манипулятора....................................................... |
28 |
2. СИНТЕЗ РЫЧАЖНО-ШАРНИРНЫХ МЕХАНИЗМОВ........................ |
31 |
2.1. Общие понятия ........................................................................................ |
31 |
2.2. Проектирование шарнирного четырёхзвенника................................... |
32 |
2.3. Проектирование кривошипно-ползунного механизма......................... |
34 |
2.4. Проектирование механизма с качающейся кулисой............................ |
36 |
2.5. Проектирование механизма с вращающейся кулисой......................... |
38 |
2.6. Проектирование механизма зубострогального полуавтомата............. |
40 |
2.7. Проектирование механизма манипулятора........................................... |
43 |
Задачи по синтезу рычажно-шарнирных механизмов ................................ |
45 |
3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА ................................... |
50 |
3.1. Кинематика групп Ассура....................................................................... |
50 |
3.2. Алгоритмы для расчёта кинематики групп Ассура.............................. |
53 |
3.2.1. Решение задачи о положениях группы 21...................................... |
53 |
3.2.2. Решение задачи о скоростях группы 21 ......................................... |
54 |
3.2.3. Решение задачи об ускорениях группы 21 ..................................... |
55 |
3.2.4. Решение задачи о положениях группы 22...................................... |
55 |
3.2.5. Решение задачи о скоростях группы 22 ......................................... |
56 |
3.2.6. Решение задачи об ускорениях группы 22 ..................................... |
57 |
3.2.7. Решение задачи о положениях группы 23...................................... |
57 |
531
3.2.8. Решение задачи о скоростях группы 23 ......................................... |
58 |
3.2.9. Решение задачи об ускорениях группы 23 ..................................... |
58 |
3.2.10. Решение задачи о положениях группы 24.................................... |
59 |
3.2.11. Решение задачи о скоростях группы 24 ....................................... |
59 |
3.2.12. Решение задачи об ускорениях группы 24 ................................... |
60 |
3.2.13. Решение задачи о положениях группы 25.................................... |
60 |
3.2.14. Решение задачи о скоростях группы 25 ....................................... |
61 |
3.2.15. Решение задачи об ускорениях группы 25 ................................... |
61 |
3.3. Кинематика начального звена................................................................ |
62 |
3.3.1. Решение задач кинематики начального звена первого типа............ |
62 |
3.3.2. Решение задач кинематики начального звена второго типа............ |
63 |
3.4. Кинематика двух вспомогательных задач............................................. |
63 |
3.4.1. Решение задач кинематики для вспомогательной задачи |
|
первого типа............................................................................................... |
65 |
3.4.2. Решение задач кинематики для вспомогательной задачи |
|
второго типа............................................................................................... |
65 |
3.5. Определение координаты, проекций скоростей и ускорений |
|
центров масс звеньев...................................................................................... |
66 |
3.6. Функция положения и её производные................................................. |
67 |
3.6.1. Пример кинематического расчёта механизма |
|
строгального станка................................................................................... |
69 |
3.7. Кинематический анализ манипулятора................................................. |
73 |
3.8. Графоаналитический метод кинематического исследования |
|
рычажных механизмов................................................................................... |
76 |
3.8.1. Определение предельных положений механизма |
|
(графический метод).................................................................................. |
76 |
3.8.2. Построение плана положений механизма..................................... |
79 |
3.9. Примеры кинематического исследования рычажных |
|
механизмов графоаналитическим методом.................................................. |
83 |
3.9.1. Механизм шарнирного четырёхзвенника ABCD .......................... |
83 |
3.9.2. Кривошипно-ползунный механизм ABC ....................................... |
86 |
3.9.3. Кулисный механизм ABC ................................................................ |
90 |
3.9.4. Пятизвенный стержневой механизм.............................................. |
93 |
3.10. Пример решения задачи по кинематическому |
|
анализу механизмов...................................................................................... |
106 |
Задачи по кинематическому анализу механизмов..................................... |
107 |
532
4. КИНЕТОСТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА |
|
ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ................................................. |
115 |
4.1. Силы, действующие на звенья механизма .......................................... |
115 |
4.2. Задачи силового расчёта....................................................................... |
116 |
4.3. Условия, налагаемые структурой механизмов |
|
на определение усилий в кинематических парах ...................................... |
116 |
4.4. Условия равновесия структурной группы........................................... |
119 |
4.5. Порядок силового расчёта механизма |
|
графоаналитическим методом..................................................................... |
120 |
4.6. Определение уравновешивающей силы методом |
|
Н.Е. Жуковского (рычаг Жуковского)........................................................ |
120 |
4.7. Рекомендуемая последовательность выполнения |
|
кинетостатического расчёта механизма..................................................... |
123 |
4.8. Силовой расчёт вибрационного механизма........................................ |
124 |
4.8.1. Определение сил инерции звеньев и моментов пары сил.............. |
124 |
4.8.2. Определение реакций в кинематических парах |
|
структурной группы II класса 2-го вида (звенья 5 и 4) ........................ |
126 |
4.8.3. Определение реакций в кинематических парах |
|
структурной группы II класса 1-го вида................................................ |
130 |
4.8.4. Силовой расчёт ведущего звена................................................... |
132 |
4.8.5. Определение уравновешивающего момента |
|
с помощью рычага Жуковского.............................................................. |
133 |
4.8.6. Определение потребной мощности двигателя............................ |
134 |
4.9. Силовой расчёт строгального станка................................................... |
134 |
4.9.1. Определение сил инерции звеньев............................................... |
135 |
4.9.2. Определение реакций в кинематических парах |
|
структурной группы 222 (звенья 5 и 4) ................................................... |
136 |
4.9.3. Определение реакций в кинематических парах |
|
структурной группы 23 (звенья 3 и 2) .................................................... |
138 |
4.9.4. Силовой расчёт ведущего звена................................................... |
140 |
4.9.5. Определение уравновешивающей силы (Fy) |
|
с помощью рычага Жуковского.............................................................. |
141 |
4.10. Принцип виртуальных перемещений для силового расчёта........... |
142 |
4.10.1. Условие статической определимости групп Ассура................ |
144 |
4.10.2. Аналитическая статика групп Ассура второго класса ............. |
146 |
4.10.2.1. Группа второго класса первого вида.................................. |
146 |
4.10.2.2. Группа второго класса второго вида.................................. |
148 |
4.10.2.3. Группа второго класса третьего вида................................. |
149 |
533
4.10.2.4. Группа второго класса четвертого вида............................. |
151 |
4.10.2.5. Группа второго класса пятого вида.................................... |
153 |
4.10.2.6. Расчет начальных звеньев................................................... |
154 |
4.10.2.7. Применениевспомогательныхзадачвсиловомрасчете....... |
155 |
4.11. Последовательность силового расчёта аналитическим методом........ |
158 |
4.11.1. Пример силового расчёта............................................................ |
159 |
Задачи по силовому расчету механизмов................................................... |
163 |
5. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА...................................... |
169 |
5.1. Основные данные для динамического анализа................................... |
171 |
5.2. Связь между коэффициентом неравномерности |
|
и моментом инерции маховика ................................................................... |
172 |
5.3. Построение графика избыточных работ.............................................. |
173 |
5.4. Построение графика кинетической энергии звеньев |
|
и приведённого момента инерции механизма ........................................... |
177 |
5.5. Алгоритм расчёта момента инерции маховика |
|
по методу Н.И. Мерцалова .......................................................................... |
178 |
5.6. Расчёт момента инерции по методу Ф. Виттенбауэра |
|
(с помощью диаграммы энергомоментов) ................................................. |
179 |
5.6.1. Диаграмма моментов T = f(Jп)....................................................... |
179 |
5.6.2. Алгоритм расчёта момента инерции маховика по методу |
|
Ф. Виттенбауэра....................................................................................... |
180 |
5.7. Определение основных размеров маховика........................................ |
183 |
5.8. Конструкции маховиков ....................................................................... |
184 |
5.9. Динамическоеисследованиемеханизма нефтяногооборудования....... |
188 |
5.9.1. Структурный анализ механизма................................................... |
188 |
5.9.2. Построение положений звеньев механизма................................ |
189 |
5.9.3. Исследование механизма методом планов |
|
скоростей и ускорений............................................................................ |
190 |
5.9.4. Кинетостатический расчет механизма......................................... |
192 |
5.9.5. Определение кинетической энергии............................................ |
196 |
5.9.6. Определение приведенной массы ................................................ |
196 |
5.9.7. Определение мгновенной мощности сил трения........................ |
197 |
5.10. Примеры динамического анализа механизмов................................. |
198 |
Задачи по динамическому анализу механизмов........................................ |
202 |
534
6. СИНТЕЗ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ.......................................... |
224 |
6.1. Виды кулачковых механизмов............................................................. |
224 |
6.1.1. Рабочий процесс кулачкового механизма................................... |
227 |
6.2. Задачи проектирования кулачковых механизмов............................... |
229 |
6.2.1. Установление целесообразного закона движения |
|
ведомого звена......................................................................................... |
229 |
6.2.2. Профилирование кулачка.............................................................. |
229 |
6.3. Законы движения ведомых звеньев..................................................... |
230 |
6.3.1. Параболический закон................................................................... |
230 |
6.3.2. Косинусоидальный закон.............................................................. |
232 |
6.3.3. Синусоидальный закон.................................................................. |
235 |
6.3.4. Построение графиков зависимостей dS dϕ = f (ϕ ) |
|
и S = f (ϕ ) при заданном законе изменения ускорений...................... |
237 |
6.4. Определение минимальных размеров кулачкового механизма............. |
240 |
6.4.1. Определение минимальных размеров кулачкового |
|
механизма с поступательно движущимся толкателем......................... |
241 |
6.5. Построение профиля кулачка............................................................... |
245 |
6.6. Определение размеров ролика толкателя............................................ |
246 |
6.7. Определение минимальных размеров кулачка с коромыслом.......... |
246 |
6.8. Определение минимальных размеров кулачка |
|
с плоским толкателем................................................................................... |
249 |
6.8.1. Метод «Задача Геронимуса»......................................................... |
249 |
6.9. Метод суммирования ординат графиков............................................. |
251 |
6.10. Проектирование кулачкового механизма |
|
аналитическим методом............................................................................... |
253 |
6.10.1. Рекомендуемая последовательность проектирования |
|
кулачкового механизма........................................................................... |
253 |
6.10.2. Кинематический анализ кулачкового механизма..................... |
255 |
6.10.3. Профилирование кулачковой шайбы для механизма |
|
с плоским толкателем.............................................................................. |
258 |
6.10.4. Профилирование кулачковой шайбы для механизмов |
|
с толкателем, оканчивающимся остриём или роликом........................ |
260 |
6.10.5. Профилирование кулачковой шайбы для механизма |
|
с коромыслом........................................................................................... |
262 |
Задачи по синтезу кулачковых механизмов............................................... |
265 |
535
7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭВОЛЬВЕНТНОГО |
|
ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ...................................................................... |
271 |
7.1. Назначение зубчатых передач и требования к ним............................ |
271 |
7.2. Эвольвента и её свойства...................................................................... |
272 |
7.3. Линия зацепления, угол зацепления.................................................... |
273 |
7.4. Основные размеры нормальных зубчатых колёс ............................... |
275 |
7.5. Сопряжённые точки, рабочие участки................................................. |
277 |
7.6. Дуга зацепления, коэффициент перекрытия....................................... |
279 |
7.7. Удельное скольжение эвольвентных профилей ................................. |
280 |
7.8. Подрезание зубьев эвольвентного профиля........................................ |
281 |
7.9. Выбор расчётных коэффициентов смещения..................................... |
282 |
7.10. Построение картины зацепления ....................................................... |
293 |
7.10.1. Порядок построения картины зацепления................................. |
295 |
8. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ |
|
ПЕРЕДАТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ.......................................................... |
298 |
8.1. Передаточное отношение зубчатой передачи..................................... |
298 |
8.2. Кинематика рядовых передач............................................................... |
299 |
8.3. Кинематика планетарных передач....................................................... |
301 |
8.4. Замкнутые дифференциальные передачи............................................ |
310 |
8.5. Передача с коническими колесами...................................................... |
311 |
8.6. Метод планов линейных и угловых скоростей................................... |
312 |
8.7. Специальные передаточные (планетарные) механизмы.................... |
315 |
8.8. Сравнительный анализ передачи с неподвижными осями |
|
и планетарной передачи............................................................................... |
315 |
8.9. Определение передаточного отношения |
|
планетарных механизмов различных схем................................................. |
316 |
8.10. Передаточные отношения рядовых зубчатых передач.................... |
322 |
8.11. Эпициклические соединения зубчатых колес................................... |
324 |
8.12. Комбинированные соединения........................................................... |
329 |
8.13. Проектирование одноступенчатых планетарных |
|
зубчатых передач.......................................................................................... |
332 |
Задачи по кинематическому исследованию зубчатых передач................ |
336 |
536
9. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МЕХАНИЗМАХ......................... |
344 |
9.1. Виды колебаний звеньев механизмов.................................................. |
344 |
9.2. Характеристики свободных колебаний звеньев................................. |
345 |
9.3. Характеристики вынужденных колебаний звеньев............................ |
347 |
9.4. Особенности колебаний вращающихся звеньев................................. |
350 |
9.5. Особенности колебаний поступательно движущихся звеньев.......... |
351 |
9.6. Демпфирование свободных колебаний звеньев ................................. |
353 |
9.7. Демпфирование вынужденных колебаний звеньев............................ |
354 |
10. УРАВНОВЕШИВАНИЕ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ.................. |
356 |
10.1. Общие сведения................................................................................... |
356 |
10.2. Статическое уравновешивание рычажных механизмов.................. |
358 |
Задачи по уравновешиванию рычажных механизмов............................... |
360 |
11. УРАВНОВЕШИВАНИЕ РОТОРОВ..................................................... |
365 |
11.1. Статическая неуравновешенность ротора......................................... |
365 |
11.2. Моментная неуравновешенность ротора........................................... |
366 |
11.3. Приведение неуравновешенности ротора |
|
к двум плоскостям коррекции..................................................................... |
368 |
11.4. Уравновешивание ротора.................................................................... |
371 |
11.5. Балансировка роторов......................................................................... |
372 |
11.5.1. Балансировка ротора при известном распределении масс........... |
372 |
11.5.2. Балансировкароторапринеизвестномраспределениимасс......... |
378 |
11.6. Пример уравновешивания роторов.................................................... |
382 |
12. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЗМОВ....... |
385 |
12.1. Коэффициенты полезного действия рычажных механизмов.......... |
385 |
12.2. Коэффициент полезного действия зубчатого механизма. |
|
Потери на трение.......................................................................................... |
387 |
12.3. Коэффициент полезного действия системы механизмов................. |
388 |
12.4. Коэффициент полезного действия планетарного редуктора........... |
390 |
Задачи по КПД планетарного механизма................................................... |
392 |
537
13. ОСНОВЫ ВИБРОЗАЩИТЫ МАШИН................................................ |
393 |
13.1. Основные методы виброзащиты. Виброизоляция............................ |
393 |
13.2. Случай силового возбуждения........................................................... |
395 |
13.3. Этапы решения задач виброзащиты .................................................. |
396 |
13.4. Кинематическое возбуждение............................................................ |
398 |
13.5. Динамическое гашение колебаний .................................................... |
398 |
14. AВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ......................................... |
401 |
14.1. Основные сведения об автоматическом регулировании.................. |
401 |
15. МЕХАНИКА МАНИПУЛЯТОРА......................................................... |
408 |
15.1. Кинематика механизма манипулятора .............................................. |
408 |
15.1.1. Методы решения задач кинематики........................................... |
408 |
15.1.2. Решение задач кинематики методом |
|
преобразования координат...................................................................... |
411 |
15.1.3. Решение задач кинематики векторным методом...................... |
418 |
15.2. Динамика манипулятора..................................................................... |
422 |
15.2.1. Методы построения динамической модели манипулятора.......... |
422 |
15.2.2. Пример построения динамической модели |
|
переходных процессов манипулятора ................................................... |
431 |
15.3. Применение уравнений Лагранжа II рода |
|
к определению сил и моментов, обеспечивающих |
|
программное движение манипулятора....................................................... |
445 |
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.......................................................... |
455 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................ |
484 |
ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................................ |
485 |
538
Учебное издание
Поезжаева Елена Вячеславовна
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ
ИМЕХАНИКА СИСТЕМ МАШИН
ВЗАДАЧАХ И РЕШЕНИЯХ
Учебное пособие
Корректор Е.М. Сторожева
Подписано в печать 04.07.2011. Формат 90×60 / 8. Усл. печ. л. 67,4. Тираж 400 экз. Заказ № 127/2011.
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к. 113.
Тел. (342) 219-80-33.
539