Ответы на подобное тестирование

1. Кинематическая пара является высшей, если звенья между собой контактируют по поверхности.

2. Кинематическая пара является низшей, если звенья контактируют по линиям или точкам.

3. Избыточные связи и местные подвижности влияют на точность и надежность функционирования механизмов, но степень их влияния различна. Избыточные связи порождают статическую неопределимость механизма, вследствие чего его сборка без объемных деформаций невозможна. Последние увеличивают напряжение в звеньях и трение во время работы механизма, и все это отрицательно сказывается на точности его функционирования. Повысить точность и надежность функционирования такого механизма можно только за счет доводок и специальных регулировок при его изготовлении, следовательно, избыточные связи всегда приводят к повышению трудоемкости изготовления.

4. Структурная группа (группа Ассура) – это такая кинематическая цепь, присоединение которой к любому механизму не изменяет его числа степеней свободы. При этом такая цепь не должна распадаться на более простые цепи с тем же свойством.

Так как группа Ассура не изменяет числа степеней свободы механизма после присоединения к нему или отсоединения от него, то она обладает собственной нулевой степенью свободы. Таким образом:

W=3n–2p₅=0,

Откуда

p₅=3_n/2

или

n=2p₅/3,

где:

n – число звеньев в группе Ассура, включая фиктивные звенья, полученные при замене высших пар,

p₅ – число кинематических пар пятого класса в группе Ассура, включая пары, полученные при замене высших пар.

Примечание: рассматриваются структурные группы, включающие только низшие пары 5 класса, т.к. при наличии высших кинематических пар в механизме их можно заменить цепями с низшими парами.

Так как количество звеньев и кинематических пар заведомо целые числа, то число звеньев в группе Ассура всегда четное, а число кинематических пар кратно трем. Таким образом группы Ассура имеют следующие сочетания чисел звеньев и кинематических пар (таблица 2.1):

Таблица 2.1

n	2	4	6	8	10	12	…
p	3	6	9	12	15	18	…

Группы Ассура подразделяются на классы, порядки.

5. Класс группы Ассура определяется числом сторон замкнутого контура (многоугольника), входящего в состав этой группы. При этом все группы, имеющие два звена, относятся к группам II класса, а контур с числом сторон больше трех должен быть подвижным (т.е. иметь изменяемую форму при работе механизма).

6. Порядок группы Ассура определяется числом элементов кинематических пар, которыми группа присоединяется к механизму.

Группы Ассура второго класса одновременно являются группами второго порядка (иногда их называют двух поводковыми группами), но они еще подразделяются на виды.

7. W = 6n - (5p1 +4p2 + 3p3 + 2p4 + p5 -q) W= 28

8. W= 31

9. q = W - 6n + 5p1 + 4p2 + 3p3 + 2p4 + p5

q=-17

10. Аналогом скорости какой-либо точки называется первая производная радиус-вектора этой точки по обобщённой координате. Для поступательного движения перемещение точки можно считать равным радиус-вектору. Тогда аналог скорости – согласно определению:

  

где

φ₁ – обобщённая координата (угол поворота звена 1);

S_i – перемещение точки i-гo звена.

Скорость данной точки V_i = dS_i /dt, поэтому:

 

Учитывая формулу (3.42), получаем связь между истинной скоростью и её аналогом:

 

где ω₁ – угловая скорость начального звена.

Физический смысл аналога скорости – это скорость той же точки при ω1=1с^-1.

11. Аналогом ускорения точки называется вторая производная радиус-вектора точки по обобщённой координате.

Чтобы установить связь ускорения с аналогом ускорения, продифференцируем (3.43) по времени:

  

Окончательно получим:

 

где

a_i– ускорение точки i- го звена;

S"_i– аналог ускорения той же точки;

ε₁ – угловое ускорение начального звена.

19. Целью кинематического исследования является изучение движения звеньев механизма независимо от сил, действующих на них. Основная задача анализа состоит в определении кинематических характеристик движения механизма и включает: а) определение положений звеньев и построение траекторий движения точек механизма; б) нахождение линейных скоростей точек механизма и угловых скоростей звеньев; в) определение линейных ускорений точек механизма и угловых ускорений звеньев. Под кинематическим анализом механизма понимают аналитический или графический расчет, в результате которого получают кинематические характеристики механизма. Наибольшее распространение нашли графо-аналитические методы кинематического анализа, при котором составляются векторные уравнения скоростей и ускорений точек механизма и которые решаются графическим методом путем построения планов. Планом механизма называют структурную схему механизма, выполненную в масштабе, а планами скоростей и ускорений – графическое решение совокупности векторных уравнений. Задачей анализа является проверкой того, насколько удачно спроектирован механизм и насколько его кинематические характеристики соответствуют заданным. В результате графических построений можно получить функцию положений механизма, как кинематическую диаграмму, а используя метод графического дифференцирования получить первую и вторую передаточные функции или кинематические диаграммы изменения скоростей и ускорений за весь цикл работы механизма.

21. Задачей структурного анализа является задача определения параметров структуры заданного механизма - числа звеньев и структурных групп, числа и вида КП, числа подвижностей (основных и местных), числа контуров и числа избыточных связей. Задачей структурного синтеза является задача синтеза структуры нового механизма, обладающего заданными свойствами: числом подвижностей, отсутствием местных подвижностей и избыточных связей, минимумом числа звеньев, с парами определенного вида (например, только вращательными, как наиболее технологичными) и т.п.

22. Из множества возможных задач решаемых при метрическом синтезе наиболее распространены:

• синтез по нескольким заданным положениям выходного звена (задача позиционирования), когда не важно по какому закону происходит переход из одного положения в другое;

• синтез по заданному закону движения выходного звена (по функции положения, по первой или второй передаточной функции);

• синтез по конкретным кинематическим параметрам: средней скорости выходного звена, коэффициенту неравномерности средней скорости;

• синтез по условиям передачи сил между звеньями механизма - по допустимому углу давления.

24. Задача динамического синтеза заключается в нахождении центра вращения кулачка, при условии минимизации размеров механизма, когда заданы: закон движения толкателя и предельно допустимый угол давления . В конечном итоге задача состоит в определении r_min кулачка, после чего может быть решена задача кинематического синтеза (профилирование).

25, 26. Параметрами синтеза называют независимые друг от друга параметры (размеры звеньев, углы давления, m_i, I_si, x_i и т. д.), которые делятся на:

- входные (устанавливаются заданием на синтез),

- выходные (определяются в процессе синтеза).

27.  Основное условие синтеза – минимальное значение максимального отклонения функции, воспроизводимой ведомым звеном, от заданной.

28. Дополнительные условия синтеза обычно представляются в виде ограничений (на длины звеньев, на число кривошипов в механизме, на габариты и т.п.).

29. Условие существования кривошипа в шарнирном четырёхзвеннике выражает теорема Грасгофа, согласно которой, наименьшее звено является кривошипом, если сумма длин наименьшего и наибольшего звена меньше суммы длин двух других звеньев.

Математически это можно записать так:

при L₁ > L₂ > L₃ > L4 , где L_i присваивается значение длины звена, удовлетворяющей этому неравенству,

если L₁ + L₄ < L₂ + L₃ и L₁ = l₀ , то механизм двухкривошипный;

если L₁ + L₄ < L₂ + L₃ и L₁ = l₁ или L₁ = l₃ ,то механизм кривошипно-коромысловый;

иначе механизм двухкоромысловый.

30. Постановка задачи силового расчета механизмов: для исследуемого механизма при известных кинематических характеристиках (известном законе движения) и внешних силах и моментах определить уравновешивающую силу или момент (управляющее силовое воздействие) и реакции в кинематических парах механизма.

31,32. Все силы, действующие в механизмах, условно подразделяются на:

• внешние, действующие на исследуемую систему со стороны внешних систем и совершающие работу над системой. Эти силы в свою очередь подразделяются на:

  • движущие, работа которых положительна (увеличивает энергию системы);

  • сопротивления, работа которых отрицательна (уменьшает энергию системы). Силы сопротивления делятся на:

    • силы полезного (технологического) сопротивления - возникающие при выполнении механической системы ее основных функций (выполнение требуемой работы по изменению координат, формы или свойств изделия и т.п.);

    • силы трения (диссипативные) - возникающие в месте связи в КП и определяемые условиями физико-механического взаимодействия между звеньями (работа всегда отрицательна);

  • взаимодействия с потенциальными полями (позиционные) - возникают при размещении объекта в потенциальном поле, величина зависит от потенциала точки, в которой размещается тело (работа при перемещении из точки с низким потенциалом в точку с более высоким - положительна; за цикл, т.е. при возврате в исходное положение, работа равна нулю). Потенциальное поле - силы тяжести или веса. Существуют электромагнитные, электростатические и другие поля.

• внутренние, действующие между звеньями механической системы. Работа этих сил не изменяет энергии системы. В механических системах эти силы называются реакциями в КП.

• расчетные (теоретические) - силы, которые не существуют в реальности, а только используются в различных расчетах с целью их упрощения:

  • силы инерции - предложены Даламбером для силового расчета подвижных механических систем. При добавлении этих сил к внешним силам, действующим на систему, устанавливается квазистатическое равновесие системы и ее можно рассчитывать, используя уравнения статики (метод кинетостатики).

  • приведенные (обобщенные) силы - силы. совершающие работу по обобщенной координате равную работе соответствующей реальной силы на эквивалентном перемещении точки ее приложения.

Необходимо отметить, что под силами понимаются равнодействующие соответствующих распределенных в месте контакта КП нагрузок. Все вышесказанное относительно сил распространяется и на моменты сил.

33. Плоская кинематическая цепь может состоять из кинематических пар 5-го класса (вращательных, поступательных) и пар 4-го класса (высших, у которых звенья соприкасаются в точке).

Как известно из теоретической механики, сила взаимодействия двух соприкасающихся тел при отсутствии трения направлена по общей нормали к их поверхности.

В поступательной паре (рис. 41, а) реакции направлены перпендикулярно направляющей. Неизвестных здесь две: величина силы FO1 и точка её приложения (расстояние h).

Во вращательной паре равнодействующая сил реакции направлена по нормали к цилиндрической поверхности, т. е. проходит через центр шарнира (рис. 41, б). Неизвестными являются: направление реакции (угол β) и величина силы. Таким образом, эта пара также вносит в уравнения кинетостатики две неизвестных.

Следовательно, от каждой силы, действующей в любой низшей кинематической паре, в расчётных уравнениях (4.2) появляются две неизвестные величины.

В высших парах сила взаимодействия между звеньями направлена по общей нормали и приложена в точке касания, т. е. известны и направление, и точка приложения силы (рис. 41, в), неизвестна лишь её величина. Поэтому в расчётных уравнениях члены, образованные силами взаимодействия в высших парах, содержат по одному неизвестному.

В общем случае плоская кинематическая цепь содержит p5 пар 5-го класса (низших) и p4 пар 4-го класса (высших), поэтому общее число неизвестных равно:

(4.5)

Число уравнений статики для каждого звена плоского механизма равно трём, значит, общее число уравнений для n подвижных звеньев:

 (4.6)

Чтобы система была статически определимой, число уравнений (NУ) должно быть равно числу неизвестных (NН).

Приравниваем (4.5) и (4.6), после чего получим:

 (4.7)

Если заменить высшие пары низшими, то:

 

Из этого можно сделать вывод, что группы Ассура являются статически определимыми.

Из выражения (4.7) определяем соотношение между числом звеньев и числом кинематических пар 5-го класса:

  

На основании вышеизложенного формулируется общая методика силового анализа:

расчёт следует проводить по структурным группам, начиная с наиболее удалённой от начального звена и заканчивая начальным звеном (механизмом I класса). Таким образом, силовой расчёт проводится в порядке, обратном кинематическому.

34. Уравновешивающая сила Ру — сила, приложенная к звену приведения и преодолевающая сопротивления приложенных к механизму сил. Уравновешивающий момент My — момент уравновешивающей силы.

Уравновешивающая сила определяется по рычагу Жуковского. Рычагом Жуковского называется повернутый на 90 план скоростей (желательно против направления вращения начального звена), к которому прикладывают все силы, действующие на механизм без изменения их направления и ищется равновесие этого рычага по принципу Лагранжа (для равновесия твердого тела необходимо, чтобы сумма работ равнялась нулю), т.е. FiSDicos(Fi, SDi) = 0, FidSDicos(Fi,dSDi)=0, точка D – точка, лежащая на звене к которой приложена сила F. 

35. Три стадии движения в машинах: стадия пуска (разбега), установившегося движения и стадия выбега.

Стадия пуска характеризуется тем, что работа движущих сил за это время больше работы сил сопротивления Aд > Aс. В стадии выбега работа движущих сил меньше работы сил сопротивления Aд < Aс. При установившемся движении работа движущих сил за полный цикл по абсолютной величине равна работе сил сопротивления Aд = Aс, однако, в отдельные моменты цикла указанные работы могут быть не равны (Aд ≠ Aс).

36. Под статической характеристикой двигателя понимают зависимость его крутящего момента от количества подаваемого топлива или смеси.

38. Отсутствие трения в кинематических парах; все силы, действующие на механизм расположены в одной плоскости.

44. Эвольвента - это кривая, описываемая любой точкой

прямой, перекатываемой без скольжения по неподвижной окружности.

45. Основная окружность – окружность, по которой перекатывается производящая прямая.

46. Производящая прямая – линия, перекатываемая по основной окружности.

47. Окружным шагом или шагом называется расстояние по дуге окружности между одноименными точками профилей соседних зубьев (под одноименными понимаются правые или левые профили зуба).

48. Межосевое расстояние a_w -  расстояние между осями зубчатых колес передачи по межосевой линии. Межосевое расстояние  рассчитывается по формуле:

 

где  - межосевое расстояние, м; К_а - коэффициент, учитывающий тип передачи; U - передаточное число передачи; Т₂ - момент на валу ведомой шестерни;  - допустимое контактное напряжение; - коэффициент ширины шестерни; К_НB - коэффициент концентрации нагрузки по контактным напряжениям.

49. Виды цилиндрических колес:

• Косозубые - цилиндрические колеса, у которых зубья расположены по винтовым линиям на делительном диаметре;

• Шевронные - это передачи с широкими зубчатыми колесами.

50.  – коэффициент смещения инструмента – отношение смещения к модулю нарезаемого зубчатого колеса.

51. Существует два основных способа нарезания зубьев цилиндрических зубчатых колес: копированием и обкаткой (огибанием).

Простейший способ нарезания копированием заключается в прорезании впадин между зубьями профильными (модульными) фрезами. После прорезания каждой впадины заготовку поворачивают на величину шага зацепления.

Нарезание зубьев методом обкатки (огибания) основано на воспроизведении зацепления зубчатой пары, одним из элементов которой является режущий инструмент.

52.

53.

54. d = z*m

55. U= z₂/z₁= d₂/d₁

56. a=((z₂+z₁)*m)/2

63. Конические передачи представляют собой механизм, который состоит из скрепленных колес с зубьями. Их применяют для преобразования крутящих моментов и угловых скоростей для передачи вращательного движения. Конические пары необходимы, когда пересекаются приводные валы и нужно передать вращательное движение.

64. U=z₂/z₁

65. Гиперблоидные передача - зубчатая передача со скрещивающимися осями, аксоидные (начальные) поверхности зубчатых колес которой представляют собой гиперболоиды вращения, касающиеся друг друга по прямой линии.

66. Виды гиперболоидные передачи:

• Гипоидная передача;

• Винтовая передача.

67. Гипоидная передача – это разновидность зубчатой винтовой передачи, осуществляемой специальными коническими колесами, имеющими косые или криволинейные зубья. Данный вид передачи характеризуется улучшенной нагрузочной способностью, бесшумностью работы и плавностью хода.

68. Винтовая передача — механическая передача, преобразующая вращающее движение в осевое. В общем случае она состоит из винта и гайки.

Винтовые передачи делятся:

• передачи скольжения;

• передачи качения;

• шарико-винтовые передачи качения (ШВП);

• ролико-винтовые передачи качения

69. Червячная передача — механизм для передачи вращения ме­жду валами посредством винта и сопряженного с ним червячного колеса.