Лабораторная работа по дисциплине «Теория механизмов и детали машин» для РТУ МИРЭА

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН Цель и задачи лабораторного практикума: 1.Лабораторный практикум по ТММ является составной частью учебного курса и для студентов обязателен. На лабораторных работах они наглядно знакомятся с различными механизмами, с действием всевозможных установок и приборов, применяемых в машиностроении, с аналитическими и экспериментальными методами исследований в этой области. 2.Вопросы по темам выполненных лабораторных работ выносятся на зачет, предусмотренный учебным планом. 3. На зачете студент должен уметь объяснять цель выполненной работы, какое явление лежит в ее основе, каким математическим выражением оно описывается. Лабораторная работа №1. Структурный анализ механизмов Цель работы – ознакомить студента с устройством различных механизмов и привить ему навык составления кинематических схем механизмов по действующим образцам и моделям. Содержание работы – лабораторная работа состоит из двух частей: 1.Ознакомление с плоским механизмом, в состав которого входят только низшие кинематические пары, составление кинематической схемы, определение числа степени свободы механизма, разложение его на структурные группы и определение класса механизма; 2.Ознакомление с механизмом, в состав которого входят низшие и высшие кинематические пары, составление его кинематической схемы и определение числа степеней свободы. Указания по выполнению работы:Разобравшись в устройстве и передаче движения звеньям данного механизма, студент составляет его кинематическую схему, начиная с неподвижного звена – стойки и соединенного с ней ведущего звена. При составлении кинематической схемы нужно пользоваться общепринятыми условными обозначениями звеньев и кинематических пар. На рис. 1а и рис. 1б показаны два звена (1,2), соединенные во вращательную кинематическую пару 5-го класса, причем на рис. 1а оба звена подвижны, а на рис. 1б звено 0 неподвижное (стойка). На рис. 1в и 1г показаны два звена (1,2), соединенные в поступательную кинематическую пару 5-ого класса; на рис. 1в оба звена подвижные, на рис. 1г одно неподвижное звено 0 – стойка. После того, как будет составлена кинематическая схема, необходимо определить число степеней свободы механизма по формуле Чебышева П. Л.: где n — число подвижных звеньев; ?5 – число кинематических пар 5-ого класса (низшие пары); ?4 – число кинематических пар 4-го класса (высшие пары). Замечание: в первой части работы ?4 = 0. При подсчете подвижных звеньев и кинематических пар звенья нумеруют арабскими цифрами, кинематические пары 5-го класса – заглавными буквами. Для определения класса механизма его надо разложить на структурные группы Ассура. Группой Ассура называется кинематическая цепь, которая имела бы «нулевую» степень свободы в случае присоединения к стойке. На рис. 2а — показаны группы второго класса. На рис. 2б – группы третьего класса, третьего и четвертого (рис. 2в) порядков. Порядок разделения механизма на группы таков, что отсоединение групп надо начинать с наиболее удаленной от ведущего звена (оно на схеме обозначается стрелкой – рис. 3б), причем сначала нужно попытаться отделить группу второго класса. Если, это не удается, то нужно пытаться отделить группу третьего класса и т.д. Группы отделяются до тез пор, пока не останется ведущее звено, которое является основным механизмом первого класса. После того, как весь механизм будет разбит на группы Ассура, составляется формула строения механизма и определяется его класс по наивысшему классу структурной группы, входящей в состав механизма. Модель механизма, его кинематическая схема и порядок разделения механизма на группы Ассура показаны на рис. 3а,б,в. Там же написана формула строения механизма и его класс. Во второй части работы студент составляет кинематическую схему механизма, в состав которого входят низшие и высшие кинематические пары (рычажный, кулачковый или зубчатый механизмы). Определяют число степеней свободы механизма по формуле Чебышева, причем высшие пары на схеме обозначаются буквами, взятыми в кружок (рис. 1.д и 1.е) и записываются в таблицу кинематических пар словом «Высшая». Пример: Дан механизм. Определить класс механизма. Структурный анализ механизмов проводится в следующей последовательности: 1.Необходимо изобразить кинематическую схему механизма (рис.3) 2.Пронумеровать все звенья механизма и записать их названия: 0 – стойка; 1 – кривошип; 2, 4 – шатуны; 3, 5 – ползуны. 3.Найти и обозначить кинематические пары, записать их названия (по характеру относительного движения звеньев, образующих пару) и класс: A (0, 1) – вращательная к.п., 5 класс; B (1, 2) – вращательная к.п., 5 класс; C (2, 4) – вращательная к.п., 5 класс; D (4, 5) – вращательная к.п., 5 класс; E (5, 0) – поступательная к.п., 5 класс; F (2, 3) – вращательная к.п., 5 класс; H (3, 0) – поступательная к.п., 5 класс. 4.Определить число степеней свободы (подвижность) W механизма по формуле Чебышева П.Л.: W = 3∙5 – 2∙7 – 0 = 1. 5 При наличии избыточных (пассивных) связей и «лишних» степеней свободы следует освободиться от них путём преобразования кинематической схемы (в данном механизме такие связи отсутствуют). 6.Разложить механизм на группы Ассура. Для каждой группы определить класс. В процессе анализа от механизма каждый раз отделяется группа, наиболее удаленная от входного звена. Оставшаяся после отделения группы часть механизма сама должна быть механизмом с прежней подвижностью. 7.Определить класс всего механизма и записать формулу строение механизма. Данный механизм 2 класса, т.к. он содержит только структурные группы 2 класса. (рис.4) Формула строения механизма: Мех. I (0,1) → (СГ) II (2,3) – (CГ) II (4,5).