- •Экзаменационный билет № 1
- •1. Синтез механизмов по принципу Ассура. Понятие структурной группы (группы Ассура).
- •2. Определение линейных скоростей графоаналитическим методом (пример)
- •Экзаменационный билет № 2.
- •1. Понятие структурной группы (группы Ассура). Классификация структурных групп.
- •2.Определение линейных ускорений графоаналитическим методом(пример)
- •Экзаменационный билет № 3
- •1. Структурный анализ механизмов по Ассуру (пример). Формула строения механизма.
- •2..Понятие аналогов скорости и ускорения.
- •Экзаменационный билет № 4
- •2. Режимы движения машинного агрегата. Расчет кпд.
- •Экзаменационный билет № 5
- •1. Кинематический анализ механизмов. Определение линейных скоростей методом планов.
- •2..Две задачи динамики. Кинетостатика групп Ассура ( группа задается преподавателем)
- •Кинетостатика групп Ассура.
- •Экзаменационный билет № 6
- •1. Порядок силового расчета. Кинетостатика начального звена.
- •Кинетостатика начального звена
- •2. Определение закона движения начального звена.(по диаграмме Виттенбауэра)
- •Экзаменационный билет № 7
- •1. Определение линейных ускорений методом планов (пример).
- •2. Силы, действующие на звенья механизма. Определение сил инерции и моментов инерции
- •Экзаменационный билет № 8
- •2. Определение средней скорости звена приведения, коэффициента неравномерности движения
- •Экзаменационный билет № 9
- •1. Определение линейных ускорений методом планов (пример).
- •2. Динамическая модель, Требования, предъявляемые к динамической модели.
- •Экзаменационный билет № 10
- •1. Основные понятия: машина, механизм, звено, кинематическая пара, кинематическая цепь.
- •2. Определение угловых скоростей и ускорений графоаналитическим методом.
- •Экзаменационный билет № 11
- •1.Виды механизмов (примеры). Схемы механизмов.( структурная и кинематическая).
- •2. Виды балансировки роторов.
- •Экзаменационный билет № 12
- •1.Задачи динамики. Классификация сил. Последовательность силового расчета.
- •2.Приведенный момент инерции. Кпд механизма.
- •Экзаменационный билет № 13
- •1.Понятие трения. Трение на плоскости и в кинематической паре поршень- цилиндр.
- •2. Построение планов скоростей. Теорема подобия.
- •Экзаменационный билет № 14
- •1. Кинематические диаграммы. Масштабные коэффициенты.
- •2. Построение планов ускорений.
- •Экзаменационный билет № 15
- •1. Определение ускорений методом планов. (Пример).
- •2. Понятие неуравновешенности роторов, Дисбаланс. Виды балансировки.
- •Экзаменационный билет № 16
- •1. Трение в поступательной и вращательной парах.
- •2.Динамическая модель. Определение момента приведенного .
- •Экзаменационный билет № 17
- •1. Классификация кинематических пар (примеры). Кинематические цепи. Определение механизма через кц.
- •2. Для чего устанавливается маховик, Выбор маховика.
- •Экзаменационный билет № 18
- •1. Структурные формулы механизмов (плоских, пространственных). Обобщенная координата. Начальное звено.
- •2.Определение скоростей методом планов.(пример). Экзаменационный билет № 19
- •1. Кинетостатика структурной группы второго класса, второго вида.
- •2. Определение ускорений методом планов. Экзаменационный билет № 20
- •1. Виды механизмов. Схемы механизмов (структурная и кинематическая).
- •2. Исследование установившегося режима движения. Коэффициент неравномерности вращения. Экзаменационный билет № 21
- •1. Кинетостатика начального звена (пример).
- •2. Звенья и кинематические пары плоских рычажных механизмов. Экзаменационный билет № 22
- •1.Кинематический анализ механизмов Понятие аналогов скоростей и ускорений.
- •2.Установившийся режим движения механизма, Цикл движений. Уравнение движения в энергетическом виде . Экзаменационный билет № 23
- •1. Кинетостатика структурной группы второго класса первого вида.
- •2. Определение ускорений методом планов.. Экзаменационный билет № 24
- •2. Масштабные коэффициенты: планов скоростей и ускорений.
- •Экзаменационный билет № 25
- •1 . Уравнение движения механизма в дифференциальной и энергетической формах. Кпд.
- •2. Определение угловых скоростей, по плану скоростей.( значение и направление)
- •Экзаменационный билет № 26
- •1. Динамическая модель механизма. Приведенный момент инерции.
- •2. Построение плана ускорений.( Пример)
- •Экзаменационный билет № 27
- •1. Динамическая модель механизма. Приведенный момент сил.
- •2. Понятие механизма, звена, кинематической пары.
- •Экзаменационный билет № 28
- •1. Понятие структурной группы (группы Ассура). Классификация структурных групп.
- •2. Зубчатые передачи с параллельными осями колес.
- •Экзаменационный билет № 29
- •1. Динамическая модель механизма. Приведенный момент сил.
- •Экзаменационный билет № 30
- •1. Уравнение движения механизма в дифференциальной и энергетической формах. Кпд.
- •2.Классификация зубчатых передач. Передаточное отношение.
Экзаменационный билет № 6
1. Порядок силового расчета. Кинетостатика начального звена.
Силовой расчет механизмов относится к решению первой задачи динамики. Как видно из содержания задач динамики, приведенного выше, первая задача включает в себя две части: изучение сил, действующих на звенья механизма; определение неизвестных сил при заданном законе движения на входе (эта вторая часть и есть задача силового расчета).
С точки зрения решения задач динамики силы (в данном случае под силой понимается обобщенное понятие силового фактора – собственно сила или момент) можно классифицировать следующим образом:
а) по взаимодействию звена механизма с другими объектами. По этому признаку силы подразделяются на внешние и внутренние:
- внешние силы – это силы взаимодействия звена механизма с какими-то телами или полями, не входящими в состав механизма;
- внутренние силы – это силы взаимодействия между звеньями механизма (реакции в кинематических парах); - движущая сила – это сила, которая помогает движению звена и развивает положительную мощность;
б) по мощности, развиваемой силой. По этому признаку силы делятся на силы движущие и силы сопротивления (рисунок 16):
- сила сопротивления препятствует движению звена и развивает отрицательную мощность.
В свою очередь силы сопротивления можно разделить на силы полезного сопротивления и силы вредного сопротивления:
- силы полезного сопротивления – это силы, для преодоления которых и создан механизм. Преодолевая силы полезного сопротивления, механизм создает полезную работу (например, преодолевая сопротивления резанию на станке, добиваются необходимого изменения формы детали; или, преодолевая сопротивление воздуха в компрессоре, сжимают его до требуемого давления и т.д.);
- силы вредного сопротивления – это силы, на преодоление которых затрачивается мощность и эта мощность теряется безвозвратно. Обычно в качестве вредных сил сопротивления выступают силы трения, гидравлического и аэродинамического сопротивлений. Работа по преодолению этих сил переводится в тепло и рассеивается в пространство, поэтому коэффициент полезного действия любого механизма всегда меньше единицы;
в) силы веса – это силы взаимодействия звеньев механизма с гравитационным полем земли;
г) силы трения – силы, сопротивляющиеся относительному перемещению соприкасающихся поверхностей;
д) силы инерции – силы, возникающие при неравномерном движении звена и сопротивляющиеся его ускорению (замедлению). Сила инерции действует на то тело, которое заставляет ускоряться (замедляться) данное звено. В общем случае при неравномерном движении возникает сила инерции и момент сил инерции:
Fин=-m*as , Mин=-Is*ε
где
Fин – главный вектор сил инерции, приложенный в центре масс звена;
Mин – главный момент сил инерции;
m – масса звена;
Is – момент инерции звена относительно центра масс;
as – ускорение центра масс звена;
– угловое ускорение звена.
Знак минус в формулах показывает, что сила инерции направлена противоположно ускорению центра масс звена, а момент сил инерции направлен противоположно угловому ускорению звена. Знак силы или момента учитывается только при установлении истинного направления силы или момента на расчетной схеме, а в аналитических вычислениях используется абсолютные их значения.
Условие статической определимости плоской кинематической цепи:
Для каждого звена, расположенного в плоскости, можно составить три независимых уравнения статики. Если в кинематической цепи имеется "n" подвижных звеньев, то в совокупности для этой цепи можно записать 3n независимых уравнений статики (равновесия). Эти уравнения используются для определения реакций в кинематических парах и неизвестных внешних сил.
На плоскости существуют кинематические пары только пятого и четвертого классов. Пары пятого класса представлены вращательной кинематической парой (шарниром) и поступательной парой (соединение ползуна с направляющей). В шарнире усилие между звеньями может передаваться в любом направлении, поэтому у реакции в шарнире неизвестными являются величина и направление (два компонента), т.е. для определения полной реакции во вращательной паре надо затратить два уравнения статики.
В первом приближении расчет ведется без учета сил трения. В этом случае перемещению ползуна вдоль направляющей ничто не препятствует. Перемещаться же поперек направляющей и поворачиваться ползун не может, поэтому в поступательной паре реакция направлена перпендикулярно направляющей и возникает реактивный момент, препятствующий повороту ползуна.
При силовом расчете обычно реактивный момент не определяют, а находят условную точку приложения реакции (произведение реакции на расстояние до ее условной точки приложения и есть реактивный момент). На определение реакции в поступательной паре также надо затратить два уравнения статики (определить два компонента – величину и точку приложения). Таким образом, на определение полной реакции в кинематической паре пятого класса необходимо затратить два уравнения статики.
Пары четвертого класса (высшие пары) на плоскости представляют соприкасающиеся между собой профили. В высшей паре усилие между звеньями передается по общей нормали к касающимся профилям (без учета сил трения). Поэтому в высшей паре четвертого класса реакция неизвестна только по величине (точка приложения реакции в точке контакта профилей, направление вдоль общей нормали к этим профилям).
Таким образом, для определения реакции в паре четвертого класса надо затратить одно уравнение статики (определить один компонент – величину реакции).
Если в кинематической цепи количество пар пятого класса равно Р5 , то на определение реакций во всех этих парах надо затратить 2Р5 уравнений статики. На определение реакций во всех парах четвертого класса используется число уравнений, равное количеству этих пар Р4 .
Таким образом, из 3n независимых уравнений статики 2Р5 уравнений используются для определения реакций в парах пятого класса и Р4 – для определения реакций в парах четвертого класса. Оставшиеся уравнения используются для определения неизвестных внешних сил, действующих на звенья механизма.
Пусть X – число уравнений, оставшихся для определения неизвестных внешних сил, тогда
X=3n–2Р5–Р4,
но эта формула совпадает с формулой Чебышева для определения числа степеней свободы плоской кинематической цепи. В результате можно сформулировать условие статической определимости кинематической цепи следующим образом: кинематическая цепь статически определима в том случае, когда число неизвестных внешних сил, действующих на ее звенья, не превышает числа степеней свободы этой цепи.
Так как методы решения разработаны для групп Ассура, то необходимо сформулировать условие статической определимости группы Ассура. Группа Ассура – это кинематическая цепь, имеющая собственную степень свободы, равную нулю. Поэтому группа Ассура статически определима, если на ее звенья не действуют неизвестные внешние силы. Уравнений в группе Ассура достаточно лишь для определения реакций в кинематических парах. Это обстоятельство предопределяет порядок силового расчета механизма:
- разбивают механизм на группы Ассура, взяв в качестве начального то звено, на которое действует неизвестная внешняя сила;
- решение начинают с последней присоединенной группы и заканчивают начальным звеном.
При таком подходе на группы Ассура всегда будут действовать только известные внешние силы и из рассмотрения их равновесия будут определены реакции в кинематических парах, а из рассмотрения условий равновесия начальных звеньев будут определены оставшиеся реакции и неизвестные внешние силы.
Поскольку решение ведется по группам Ассура, то ниже рассматривается принцип силового расчета групп на примере групп второго класса.