725

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Б.В. Глухов

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ

Учебное пособие

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области траспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия

для студентов вузов, обучающихся по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

направления подготовки диплолмированных специалистов «Траспортные машины и траспортно-технологические комплексы»

2

Новосибирск 2008

УДК 621

Г554

Глухов Б.В. Курсовое проектирование по теории меха-

низмов: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа,

2008. – 183 с.

ISBN 5-93461-322-7

Содержится краткий теоретический материал, методика курсового проектирования по теории механизмов и машин и задания на курсовой проект, рассматриваются аналитические и графические методы исследования и проектирования рычажных, зубчатых и кулачковых механизмов.

Данное пособие предназначено для студентов специальности «Подъемнотранспортные, строительные и дорожные машины и оборудование» и других механических специальностей дневной и заочной форм обучения.

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р д-р техн. наук, проф. В.Н. Анферов

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра «Теория механизмов и машин и детали машин» Новосибирской государственной академии водного транспорта, завкафедрой д-р. техн. наук, проф. А.М. Барановский

канд. техн. наук, проф., завкафедрой «Машиноведение» Новосибирского государственного педагогического университета В.М.

Потапов

Учебное издание

Глухов Борис Васильевич

Курсовое проектирование по теории механизмов

Учебное пособие

Печатается в авторской редакции Компьютерная верстка А.С. Петренко

Изд. лиц. ЛР № 021277 от 06.04.98 Подписано в печать 06.02.2008

11,75 печ. л., 9,5 уч.-изд. л. Тираж 200 экз. Заказ № 1883

Издательство Сибирского государственного университета путей сообщения

630049, Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191 Тел./факс: (383) 328-03-81. E-mail: press@stu.ru

4

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект по дисциплине «Теория механизмов и машин» — первый курсовой проект, выполняемый будущими инженерами-механиками. Он служит для закрепления теоретического материала и освоения приемов аналитических и графических методов исследования (анализа) и проектирования (синтеза) механизмов. Большая комплексная работа, содержащая наиболее распространенные в технике рычажные, зубчатые и кулачковые механизмы, позволит студенту различными методами определить кинематические и силовые характеристики, необходимые для проектирования механизмов и машин. В процессе курсового проектирования студент научится выполнять расчеты с использованием ЭВМ с решением задач оптимизации, графическим методам решения инженерных задач на разных этапах процесса проектирования.

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Студенты дневной формы обучения выполняют курсо-

вой проект в соответствии с индивидуальным заданием, содержащим номер задания и вариант исходных данных ры-

чажного, зубчатого и кулачкового механизмов. Оформление пояснительной записки и графической части выполняют по стандарту организации [10]. Задания на курсовой проект содержат 10 комплектов схем, каждый из которых в 10 вариантах числовых данных. Курсовой проект состоит из следующих разделов, размещаемых на отдельных листах.

1. Структурный, кинематический и кинетостатический анализ плоского рычажного механизма составляет 1-й лист формата А1 с наименованием по типу «Рычажный механизм ДВС» с проработкой следующих тем:

структурный анализ;

кинематический анализ — содержит планы 12-ти по-

ложений механизма, из которых один в заданном руководителем проекта положении показывают на листе сплошными линиями толщиной 1,5S. При наличии индикаторных диа-

3

грамм их строят под ползуном на длине, равной его ходу; траектории центров масс шатунов показывают штриховыми либо тонкими линиями, планы скоростей и ускорений (от 1 до 12 по указанию руководителя проекта), кинематические диаграммы перемещений, скоростей и ускорений точки выходного звена, обычно ползуна; годограф скоростей либо ускорений центра масс шатуна по распечаткам расчетов на ЭВМ;

кинетостатический анализ — содержит расчетные схемы и планы сил двух групп Ассура и начального механизма для расчета реакций в кинематических парах и уравновешивающего момента, расчет мощностей и механического КПД, годографы двух реакций по распечаткам расчета на ЭВМ.

2. Расчет маховика (2-й лист формата А2) содержит:

диаграммы давлений в цилиндрах (индикаторных диаграмм для ДВС и компрессоров) либо сил полезных сопротивлений, приведенных моментов, работ движущих сил и сил сопротивления, избыточных работ (приращений кинетической энергии), приведенных моментов инерции, приращения кинетической энергии звена приведения;

расчет момента инерции маховика методом Мерцалова;

конструирование маховика;

построение диаграммы углового ускорения звена приведения;

расчет динамического момента для заданного положения кривошипа.

3. Синтез и анализ зубчатых механизмов (3-й лист форма-

та А2 с наименованием «Зубчатые механизмы ДВС») со-

держит:

синтез простой ступени эвольвентного зубчатого зацепления — с построением картины зацепления;

синтез планетарной ступени — с определением чисел зубьев и построением кинематической схемы сложного зубчатого механизма;

4

анализ зубчатого механизма — с построением диаграмм удельного скольжения и коэффициента давления.

Расчеты для всех построений выполняют на ЭВМ.

4. Проектирование кулачкового механизма (4-й лист формата А2 с наименованием «Кулачковый механизм ДВС») содержит:

построение диаграмм ускорений, скоростей и перемеще-

ний;

определение основных размеров кулачка;

профилирование кулачка;

Студенты заочного факультета выполняют курсовой проект следующего содержания:

1-й лист — структурный и кинематический анализ рычажного механизма;

2-й лист — расчет маховика;

3-й лист — синтез и анализ зубчатого механизма. Исходные данные выбираются:

по последней цифре шифра — номер задания;

по предпоследней цифре шифра — номер варианта. Если шифр содержит одну цифру, то слева от нее приписы-

вают 0 (нуль). Цифре 0 соответствует задание № 10 или вариант № 10.

Текстовый документ (пояснительная записка) имеет название по типу «Механизмы ДВС» и обозначения типа (для дневного и заочного обучения соответственно):

ТММ. М311.01.13.00 ПЗ;

ТММ.05. СМ.13.01.24.00 ПЗ (05-СМ-13 — шифр сту- дента-заочника).

Последние три пары чисел содержат номер задания, номер варианта, последнюю пару резервируют для номера листа, например, для первого листа: ТММ. М311.01.13.01 ТЧ (аббревиатура ТЧ обозначает «Теоретический чертеж»).

2. ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Курсовой проект по теории механизмов и машин выполняют по заданию, содержащему схемы и цифровые данные

5

рычажных, зубчатых и кулачковых механизмов. Механизмы имеют согласованное движение. Так, зубчатый механизм связывает рычажный механизм с двигательным или исполнительным устройствами, а кулачковый выполняет функцию газораспределения в механизмах ДВС и компрессорах либо вспомогательные функции в других механизмах. Для рычажных механизмов заданы следующие параметры:

угловая скорость кривошипа ω1 в рад/с (знак «плюс» соответствует направлению вращения против часовой стрелки);

длины звеньев li в м (lАВ, lВС и т.д.);

координаты неподвижных точек х и у в м (в отдельных

заданиях);

координаты центров масс в м (lВS2, lDS3 и т.д.);

массы звеньев mi в кг (m1, m2 и т.д.);

моменты инерции звеньев относительно центров масс ISi в кг·м2 (IS2, IS3 и т.д.);

сила сопротивления FC в кН либо момент сил сопро-

тивления МС в кН·м;

максимальное давление в цилиндрах pmax в МПа (для ДВС и компрессора);

диаметр цилиндра dц в мм (для ДВС и компрессора);

коэффициент неравномерности δ.

Сложный зубчатый механизм состоит из планетарной и простой ступеней. Для зубчатого механизма заданы:

числа зубьев простой ступени z1/z2 либо z4/z5;

модули зубчатой передачи первой m1 и второй mII ступеней в мм;

межосевое расстояние простой ступени aw в мм (в отдельных заданиях);

передаточное отношение планетарного механизма ( i13h

или i35h );

угловая скорость двигателя ωд в рад/с (в отдельных заданиях).

Для кулачкового механизма заданы:

6

вид толкателя (поступательно движущийся, вращающийся);

диаграммы аналога ускорений: синусоидальный, косинусоидальный, треугольный, прямоугольный;

фазовые углы в град. (удаления φу, дальнего стояния φд, сближения φс, ближнего стояния φб);

максимальное перемещение (линейное Smax в мм или угловое ψmax в град.);

длина коромысла l в мм (для вращающегося толкате-

ля);

град.

Задание 1 Механизмы двигателя внутреннего сгорания

Исходные данные

Кинематическая схема рычажного механизма и индикаторная диаграмма двигателя приведены на рис. 2.1, а, б. Циклограмма двигателя для цилиндров С и Е приведена в табл. 2.1. Исходные данные для рычажного механизма приведены в табл. 2.2, зубчатых механизмов — в табл. 2.3, кинематическая схема сложного зубчатого механизма — на рис. 2.1, в. Исходные данные кулачковых механизмов приведены в табл. 2.4. Схемы кулачковых механизмов приведены на рис. 2.2, законы движения их толкателей — на рис. 2.3.

7