Анализ и синтез механизмов сложной технической системы

Содержание

1. Структурный анализ схемы сложного плоского рычажного механизма

1.1 вычертить структурную схему сложного плоского рычажного механизма;

1.2 выбрать структурную формулу соответствующую заданной структурной схеме механизма;

1.3 определить вид совершаемого движения и

количество вершин подвижных звеньев, результат представить в виде таблицы;

1.4 определить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, результат представить в виде таблицы;

1.2.5 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);

1.2.6 по выбранной структурной формуле, определить подвижность (степень подвижности) сложного плоского рычажного механизма;

1.2.7 выявить число, класс, вид и порядок структурных групп звеньев,

а также число и подвижность первичных механизмов (групп начальных звеньев);

1.2.8 сформировать модель состава структуры и определить класс механизма;

1.2.9 провести проверку полученных результатов.

2. Метрический синтез кинематической схемы сложного плоского рычажного механизма по заданным параметрам:

2.1 выбрать масштабный коэффициент длин;

2.2 перевести все заданные геометрические параметры механизма, имеющие размерность длин, м, в масштабный коэффициент;

2.3 по полученным значениям в выбранном масштабном коэффициенте определить крайние (граничные) положения выходного(ых) звена(ьев) типового механизма лежащего в основе структуры сложного плоского рычажного механизма;

2.4 обосновав выбор начального положения, построить кинематические схемы

для обоих крайних (граничных) положений сложного плоского рычажного механизма;

2.5 исходя из выбранного начала отсчета, построить план положений сложного плоского рычажного механизма для 12(13) положений ведущего (входного) звена;

2.6 определить коэффициенты неравномерности средней скорости каждого шатуна и ход всех ползунов, содержащихся в структуре механизма.

3 Кинематический анализ сложного плоского рычажного механизма:

3.1 определить характерные точки механизма;

3.2 выявить траектории движения всех характерных точек механизма;

3.3 составить векторные уравнения, характеризующие распределение скоростей между характерными точками механизма;

3.4 выбрать масштабный коэффициент скоростей;

3.5 решая векторные уравнения, построить планы скоростей для каждого положения ведущего (входного) звена;

3.6 определить значения скоростей характерных точек, а также величины и направления действия угловых скоростей всех звеньев механизма для каждого положения ведущего (входного) звена;

3.7 составить векторные уравнения, характеризующие распределение ускорений между характерными точками механизма;

3.8 выбрать масштабный коэффициент ускорений;

3.9 решая векторные уравнения, построить планы ускорений для каждого положения ведущего (входного) звена;

3.10 определить значения ускорений характерных точек, а также величины и направления действия угловых ускорений всех звеньев механизма для каждого положения ведущего (входного) звена.

4. Силовой анализ сложного плоского рычажного механизма

4.1 определить значения и направления силовых факторов, действующих на звенья механизма, т. е. сил тяжести, сил и моментов пар сил инерции;

4.2 выполнить синтез расчетной модели (схемы), установив для механизма квазистатическое равновесие;

4.3 выполнить синтез динамической модели сложного плоского рычажного механизма для силового анализа.

4.4 построить повернутый план скоростей;

4.5 используя теорему В. Н. Жуковского, перенести все силовые факторы с расчетной модели (схемы) в одноименные точки повернутого плана скоростей;

4.6 определить значение уравновешивающей силы и уравновешивающего момента пары сил;

4.7 согласно составу структуры плоского рычажного механизма вычертить в масштабном коэффициенте длин структурные группы звеньев и первичный механизм для заданного положения ведущего звена;

4.8 приложить к звеньям структурных групп и первичного механизма вектора сил и моменты пар сил, сохраняя их направление и линии действия согласно расчетной модели (схемы) механизма;

4.9 для структурной группы звеньев 5-4

4.9.1 установить состояния силового равновесия, приложив к соответствующим характерным точкам необходимые виды реакции связей

кинематических пар;

4.9.2 составить кинетостатического равновесия;

4.9.3 определить степень неопределимости и раскрыть ее;

4.9.4 выбрать масштабный коэффициент сил, выполнить перевод силовых факторов в масштабный коэффициент сил и синтез плана сил;

4.9.5 определить значения реакций связей;

4.10 для структурной группы звеньев 3-2

4.10.1 установить состояния силового равновесия, приложив к соответствующим характерным точкам необходимые виды реакции связей кинематических пар;

4.10.2 составить кинетостатического равновесия;

4.10.3 определить степень неопределимости и раскрыть ее;

4.10.4 выбрать масштабный коэффициент сил, выполнить перевод силовых факторов в масштабный коэффициент сил и синтез плана сил;

4.10.5 определить значения реакций связей;

4.11 для первичного механизма 0-1

4.11.1 установить состояния силового равновесия, приложив к соответствующим характерным точкам необходимые виды реакции связей кинематических пар;

4.11.2 составить кинетостатического равновесия;

4.11.3 определить степень неопределимости и раскрыть ее;

4.11.4 выбрать масштабный коэффициент сил, выполнить перевод силовых факторов в масштабный коэффициент сил и синтез плана сил;

4.11.5 определить значения реакций связей и уравновешивающей силы;

4.12 определить значение уравновешивающего момента пары сил.

4.13 определить погрешность вычислений.

5 Динамический анализ сложного плоского рычажного механизма:

5.1 анализируя план положений определить величины фазовых углов рабочего и холостого ходов в цикле движения механизма;

5.2 выполнить синтез динамической модели сложного плоского рычажного механизма для динамического анализа;

5.3 синтез диаграмм приведенных моментов пар сил:

5.3.1 используя следствие из теоремы Жуковского, перенести все силовые факторы, действующие на звенья в одноименные точки действительного плана скоростей для каждого положения механизма;

5.3.2 выполнив синтез расчетных моделей, установить статическое равновесие и вычислить величину уравновешивающей силы для каждого положения механизма;

5.3.3 определить значения приведенной силы и приведенного момента пар сил для каждого положения механизма;

5.3.4 выбрав масштабные коэффициенты осей приведенных моментов пар сил и угла поворота звена приведения, выполнить синтез диаграмм приведенных моментов пар сил;

5.4 осуществив графические преобразования диаграммы приведенных моментов пар сил, выполнить синтез диаграммы работ и вычислить значение

масштабного коэффициента оси работ;

5.5 выбрав значение масштабного коэффициента оси изменения кинетической энергии, выполнить синтез диаграммы изменения кинетической энергии (разности работ), используя метод графического вычитания;

5.6 синтез диаграмм приведенной массы и приведенного момента инерции:

5.6.1 представить приведенный момент инерции механизма в виде суммы постоянной и переменной частей;

5.6.2 представив постоянную часть приведенного момента инерции механизма в виде суммы приведенных моментов инерции элементов привода (энергетическая машина, передаточный механизм и рабочая машина) и определить ее значение;

5.6.3 вывести уравнение и рассчитать значение переменной части приведенного момента инерции для каждого положения механизма;

5.6.4 определить величину приведенного момента инерции для каждого положения механизма;

5.6.5 определив значения масштабных коэффициентов осей приведенной массы, приведенного момента инерции и угла поворота звена приведения, выполнить синтез диаграмм приведенной массы и приведенного момента инерции;

5.7 методом графического исключения угла поворота звена приведения, выполнить синтез диаграмм «энергия-масса» и «энергия-момент инерции»;

5.8 вычислив значения углов наклона, провести касательные к замкнутой кривой на диаграммах «энергия-масса» и «энергия-момент инерции»;

5.9 определить значение момента инерции маховой массы;

6 Анализ и синтез простого плоского зубчатого механизма:

6.1 вычертить структурную схему механизма;

6.2 в соответствии с признаками классификации простых зубчатых механизмов, установить тип заданной схемы простого плоского зубчатого механизма;

6.3 определить название и вид совершаемого движения звеньев (результат представить в виде таблицы);

6.4 выявить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, в том числе разнесенных (результат представить в виде таблицы);

6.5 выполнив модификацию кинематических пар, исключить дефекты структуры (результат представить в виде таблицы);

6.6 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);

6.7 выбрав соответствующую структурную формулу, определить подвижность механизма;

6.8 определить величины дополнительных исходных данных;

6.9 вычислить значения геометрических параметров эвольвентных зубчатых колес и эвольвентного зацепления;

6.10 провести проверку правильности вычислений;

6.11 выбрать масштабный коэффициент длин;

6.12 перевести все вычисленные значения геометрических параметров эвольвентных зубчатых колес и эвольвентного зацепления в масштабный коэффициент длин;

6.13 определить радиус сопряжения переходной кривой;

6.14 по полученным значениям в выбранном масштабном коэффициенте длин выполнить метрический синтез эвольвентного зацепления зубчатых колес простого плоского зубчатого механизма;

6.15 выполнить метрический синтез кинематической схемы простого плоского зубчатого механизма.

7 Анализ и синтез сложного плоского зубчатого механизма:

7.1 вычертить структурную схему механизма;

7.2 в соответствии с признаками классификации сложных зубчатых механизмов, установить тип заданной схемы сложного плоского зубчатого механизма;

7.3 определить название и вид совершаемого движения звеньев

(результат представить в виде таблицы);

7.4 выявить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, в том числе разнесенных(результат представить в виде таблицы);

7.5 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);

7.6 выбрав соответствующую структурную формулу, определить подвижность механизма;

7.7 определить числа зубьев всех колес механизма;

7.8 рассчитать диаметры начальных (делительных) окружностей колес;

7.9 выбрать масштабный коэффициент длин;

7.10 перевести вычисленные значения диаметров начальных(делительных) окружностей колес в масштабный коэффициент длин;

7.11 по полученным значениям в выбранном масштабном коэффициенте длин выполнить метрический синтез кинематической схемы механизма;

7.12 определить характерные точки механизма;

7.13 выбрать масштабные коэффициенты осей длин и линейных скоростей;

7.14 построить планы линейных и угловых скоростей;

7.15 вычислить значения линейных скоростей характерных точек и угловых скоростей звеньев;

7.16 вычислить фактические прямое и обратное передаточные отношения механизма;

7.17 определить погрешность вычислений.

8 Анализ и синтез простого плоского кулачкового механизма:

8.1 вычертить структурную схему механизма;

8.2 согласно классификации кулачковых механизмов, установить тип заданного простого плоского кулачкового механизма;

8.3 определить название и вид совершаемого движения звеньев (результат представить в виде таблицы);

8.4 выявить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, в том числе разнесенных (результат представить в виде таблицы);

8.5 выполнив модификацию кинематических пар, исключить дефекты структуры;

8.6 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);

8.7 выбрав соответствующую структурную формулу, определить подвижность механизма;

8.8 выбрав необходимое количество текущих точек на фазах удаления и сближения, вычислить величины аналогов пути, скорости и ускорения по заданным функциональным зависимостям;

8.9 выбрать масштабные коэффициенты осей угла поворота кулачка и аналогов пути, скорости и ускорения;

8.10 перевести значения угла поворота кулачка, аналогов пути, скорости и ускорения в масштабные коэффициенты;

8.11 выполнить синтез диаграмм аналогов пути, скорости и ускорения;

8.12 выполнить синтез диаграммы функциональной зависимости аналога пути от аналога скорости;

8.13 определить величину радиуса исходного контура кулачка;

8.14 найти значения углов давления для выбранных положений кулачка (текущих точек);

8.15 определив масштабный коэффициент оси углов давления;

8.16 переведя значения углов давления, выполнить синтез диаграммы данного параметра;

8.17 провести проверку правильности выполняемых действий;

8.18 выбрав масштабный коэффициент длин, выполнить метрический синтез теоретического профиля кулачка;

8.19 определить величину радиуса ролика;

8.20 с учетом полученного значения выполнить метрический синтез конструктивного профиля кулачка в выбранном масштабном коэффициенте длин;

8.21 выполнить метрический синтез кинематической схемы простого плоского кулачкового механизма.

Список использованных источников.

Выдержка из текста

Схема кривошипно-рычажного механизма представляет собой замкнутую кинематическую цепь, следовательно, данный механизм является плоским механизмом. В этом случае структурный анализ данного механизма сводится к решению двух задач:

1) определению подвижности механизма;

2) определению состава структуры.

1.1 Подвижность механизма

Подвижность механизма – это число независимых обобщенных координат, однозначно определяющих положения звеньев механизма на плоскости или в пространстве в рассматриваемый момент времени.

Подвижность механизма определяется по формуле Чебышева:

Список использованной литературы

1. Теория механизмов и машин : учеб. пособие / М. А. Мерко, П. Н. Сильченко, А. В. Колотов [и др.]. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. –199 с. – (Теория механизмов и машин : УМКД № 363-2007 / рук. творч. коллектива П. Н. Сильченко).

2. Теория механизмов и машин : практикум / М. А. Мерко, П. Н. Сильченко, А. В. Колотов, А. В. Колотов [и др.]. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – 133 с. – (Теория механизмов и машин : УМКД № 363-2007 / рук. творч. коллектива П. Н. Сильченко).

3. Теория механизмов и машин : лаб. практикум / М. А. Мерко, П. Н. Сильченко, А. В. Колотов [и др.]. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. –107 с. – (Теория механизмов и машин : УМКД № 363-2007 / рук. творч. коллектива П. Н. Сильченко).

4. Попов, С. А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин / С. А. Попов, К. В. Фролов, Г. А. Тимофеев – М. : Высш. шк., 1999. – 351 с.

5. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. –640 с