Прикладная механика

Задачи

Задание № 1, схема VIII стр. 11

Определить степень подвижности плоского механизма.

Задание № 3, вариант № 8, стр. 65

Определить закон изменения нормальных усилий, напряжений и перемещений вдоль ступенчатого бруса.

Задание № 4, вариант № 8, стр. 75

Рассчитать прочность резьбовых соединений

Задача №1

Выполнить структурный анализ заданной схемы манипулятора, заключающийся в определении числа подвижных звеньев, класса кинематических пар, числа степеней подвижности и маневренности манипулятора.

Задача №2

Исследовать структуру механизма. Определить число степеней подвижности механизма.

Задача №3

Стальной стержень находится под действием продольных сил (F=1,1 кН). Найти перемещение свободного конца стержня модуль упругости Е=2·105 МПа. Допускаемое напряжение на растяжение равно σ =160 МПа.

Задача №4.

К стальному валу приложены три известных момента: Т1=1 кН·м, Т2=1,1 кН·м, Т3=1,2 кН·м. Требуется:

а) Установить при каком значении момента Х угол поворота правого конца сечения равен нулю.

б) Для найденного значения Т0 построить эпюру крутящих моментов.

в) Из условия прочности определить диаметр вала.

г) Построить эпюру углов закручивания.

Задача №5.

Балка, находящаяся на шарнирных опорах (одна неподвижная, а вторая - шарнирно-подвижная опора), нагружена сосредоточенной силой F и распределенной нагрузкой интенсивности q.

Пренебрегая собственным весом балки требуется:

1. Определить опорные реакции.

2. Построить эпюры поперечных сил Q и изгибающих моментов М, применяя метод сечений.

3. Указать опасные сечения по длине балки и определить расчетные значения Q и М

4. Из условия прочности по нормальным напряжениям подобрать круглое поперечное сечение балки, приняв σ =160 МПа.

Задача №6.

Стальной стержень полого круглого поперечного сечения используется в качестве несущей колонны и нагружен продольной, центрально-приложенной силой. D=0,3 м; l=3м.

Определить критическую нагрузку Fкр, зная тип и размер сечения. Определить допускаемую нагрузку на стержень, учитывая что коэффициент запаса по устойчивости стержня nу =2; Е=2·105 МПа с=d/D=0,8; σкр=180 МПа.

КІНЕМАТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ

Визначити крайні (мертві) положення механізму. Одне із крайніх положень прийняти за нульове і побудувати 12 рівновіддалених положень механізму. Побудувати діаграму переміщень (лінійних або кутових) для всіх ланок механізму. Скласти векторні рівняння, які необхідні для побудови планів швидкостей та прискорень механізму.

Побудувати епюри повздовжних і поперечних сил та згинаючих моментів

Визначити реакції опор, побудувати епюри поперечних сил і зинаючих моментів, визначити розміри поперечноо перерізу(h, b, d) у вигляді прямокутника і кола, попередньо прийнявши для прямокутникаh b=1,5. Врахувати, що сігма-160 по модулю: Для рами, зображеної на рисунку, потрібно побудувати епюри повздовжніх і поперечних сил та згинаючих моментів.

Детали машин 87 год

Задача 6

По данным задачи 5 рассчитать ведущий вал редуктора и подобрать для него подшипники качения.

Вал соединяется с валом ЭД посредством упругой муфты. Срок службы 20000 часов.

Задача 2

Рассчитать цилиндрическое соединение с натягом, состоящее из вала и шестерни. Диаметр вала под шестерней d, ширина шестерни b, диаметр окружности впадин шестерни df , передаваемый шестерней момент Т.

Задача 3

Рассчитать болты крепления зубчатого колеса к барабану лебедки. Материал барабана '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' чугун, материал колеса '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' сталь. Вес поднимаемого груза F, диаметр барабана D1; диаметр окружности центров болтов D2.

Затяжка неконтролируемая.

Определить диаметр болтов для двух случаев, когда они стоят: а) без зазора; б) с зазором.

Задача 4

Рассчитать плоскоременную передачу с натяжным роликом. Передаваемая ведущим шкивом мощность Р1 , угловая скорость его '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' ''1, передаточное число передачи u.

Задача 5

Рассчитать коническую зубчатую передачу редуктора и открытую

цилиндрическую зубчатую передачу привода шаровой мельницы.

Мощность на зубчатом колесе мельницы Р3, его угловая скорость

'' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' ''1. Передаточное число U. Срок службы передачи 30000 часов.

P3=15 кВт

'' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' ''3=10 рад/с

U=15

Прикладная механика, методичка 1987 г.

Задача 1

Стальной стержень переменного сечения находится под дейст¬вием продольной силы Р и собственного веса.

Найти наибольшее напряжение в сечении круглого бруса и оп¬ределить величину перемещения сечения 1—1.

Задача 2

К стальному ступенчатому ва¬лу, имеющему сплошное попереч¬ное сечение, приложены четыре момента (рис. 2, /—X). Левый конец вала жестко закреплен в опоре, а правый конец — свобо¬ден и его торец имеет угловые перемещения относительно левого конца. Требуется: 1)

построить эпюру крутящих моментов по длине вала; 2)

при заданном значении до¬пускаемого напряжения на круче¬ние определить диаметры й и вала из расчета (на прочность, по¬лученные значения округлить; 3)

построить эпюру действи¬тельных напряжений кручения по длине вала; 4)построить эпюру углов за¬кручивания, приняв О «0,45, Дан¬ные взять из табл. 2.

Задача 3

Для заданной схемы балки (рис. 3, 1-Х) требуется написать выражения Р и М для каждого участка в общем виде, построить эпюры Г и М, найти М„жс и подобрать стальную балку двутаврово¬го поперечного сечения при а = 160 МПа.

Задача_4, 1)

На рис. 4, 1-Х показаны схемы зубчатых передач. Входное ко¬лесо / в данный момент имеет угловую скорость ©1 и постоянное угловое ускорение еь направленное по движению или против дви¬жения. Определить 1) передаточное отношение между входным и выходном звенья-ми и его знак (если их оси вращения параллельны); 2)

угловую скорость и угловое ускорение выходного звена, их направления показать на схеме передачи; 3)

время, в течение которого угловая скорость увеличится в два раза (если движение ускоренное), или уменьшится до нуля (если движение замедленное);

4) общий коэффициент полезного действия передачи,

В таблице заданных величин г — число зубьев колес приводится с индексом, соответствующим их номеру на схеме механизма, для червяка г — число заходов, а направление витков червяка указано буквами: л — левое, п — правое.

Задача 5

Выходное звено механизма, показанного на рис. 5, /—X, совер¬шает возвратно-поступательное (или возвратно-вращательное) дви¬жение и нагружено на рабочем ходу постоянной силой Ре (или моментом Го) полезного сопротивления. На холостом ходу, при об¬ратном направлении движения выходного звена, полезное сопротив¬ление отсутствует, но продолжают действовать вредные сопротивле¬ния. Учитывая трение в кинематических парах и зная к. п. д. г) ме¬ханизма, определить: 1)

движущий момент Тд, постоянный по величине, который нуж¬но приложить к входному звену при установившемся движении с циклом, состоящим из рабочего и холостого ходов; 2)

работы сил трения на рабочем и холостом ходах, считая, что вредное сопротивление постоянно на каждом из ходов, но на рабо¬чем ходу оно в три раза больше, чем на холостом; 3)

изменение кинетической энергии механизма за время рабо¬чего хода и за время холостого хода; 4)

мощность, требуемую от привода при вращении входного зве¬на со средней скоростью озь и средние (за целый оборот) мощность полезного сопротивления и мощность сил трения.

Задача 6

На рис. 6, 1-Х показанъисхемы различных соединений. В соот¬ветствии с шифром нужно рассчитать одно из них. Необходимые для расчета данные приведены в соответствующих таблицах. До¬п ускаемые напряжения определяются студентом в зависимости от самостоятельно выбранного материала, вида сварки, размера резь¬бовых деталей и других параметров. Следует иметь в виду, что рас¬чет резьбовых соединений должен заканчиваться подбором резьбы по ГОСТу. Основные размеры метрической резьбы можно найти в таблице П.7.

Тип I. Проверить прочность сварных швов, соединяющих диск с зубчатым ободом и диск со ступицей (рис, 6, /). Мощность Р, передаваемая колесом, угловая скорость его со, толщина швов К и К2 и размеры йс, А>,

Тип II. Рассчитать болты, скрепляющие зубчатое колесо с ба¬рабаном лебедки (рис. 6,11). Расчет вести в двух вариантах: а) бол¬ты поставлены с зазором; б) болты поставлены без зазора. Грузо¬подъемность лебедки Р и диаметр йх и йг заданы в табл. 6.11.

Тип III. Рассчитать сварное соединение, крепящее неподвижный блок монтажного устройства к плите (рис. 6, III), по данным табл. 6.Ш.

Тип IV. Определить диаметр фундаментных болтов, крепящих стойку к бетонному основанию (рис. 6, IV). Коэффициент трения основания стойки о бетон /=0,4. Болты принять с метрической резь¬бой по ГОСТу. Данные для расчета приведены в табл. 6.1У.

Тип V. Рассчитать сварное соединение, крепящее опорный швеллер № 16а к стальной плите (рис. 6, V). Материал электрода и метод сварки назначить самостоятельно. Данные для расчета при¬ведены в табл. 6.У.

Тип VII. Определить диаметр болтов фланцевого соединения верхней части автоклава с его корпусом (рис. 6, VII). Давление жидкости внутри автоклава по манометру р, внутренний диаметр верхней части автоклава В и количество болтов г заданы в табл.

Тип VIII. Определить диаметр нарезной части вала дисковой пилы, которая удерживается между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки на конце вала (рис. 6, VIII). Пила преодолевает сопротивление резанию силу Р. Данные для расчета приведены в табл.

IX. Рассчитать клеммовое болтовое соединение, обеспечи¬вающее передачу крутящего момента с рычага в результате прило¬женной на его конце

Тип X. Определить диаметр резьбы стяжной шпильки станочно¬го прихвата (рис, Ъ,Х) по данным табл. 6.Х, Усилием пружины пренебречь.

Тип II. Рассчитать плоскоременную передачу с натяжным роли¬ком (рис. 7,11) при условии, что мощность, передаваемая ведущим шкивом, Р , угловая скорость его Ш1 и передаточное число и заданы в табл

Задача 7

При расчете ременной, цепной и фрикционной передач требу¬ется определить диаметры шкивов (звездочек), межосевое расстоя¬ние, а также другие геометрические параметры и силы давления, которые оказывают на вал передачи. В заданиях приведены лишь принципиальные схемы передач и их мощностные и некоторые кине¬матические параметры. Условия их работы выбираются студентом самостоятельна.

В результате прочностного расчета передач винт — гайка необ¬ходимо определить диаметр винта и геометрические параметры гай-- ки и резьбы. Материал винта и гайки выбирается студентом само¬стоятельно.

Тип I. Рассчитать клиноременную передачу, работающую в различных нагрузочных режимах (рис. 7,/), поданным табл. 7.1

Пусковая и рабочая нагрузки колеблются в пределах 130— 140 % от номинальной. Недостающие данные принять самостоя¬тельно.

Тип III. Рассчитать фрикционную цилиндрическую передачу (рис. 7, III, табл. 7.III). Передаваемая ведущим колесом мощность Р при угловой скорости 0)1 и на ведомом колесе Тип VII. У винтового клинчатого домкрата (рис. 7, VII, табл. 7.УП) грузоподъемностью Р рассчитать винт и гайку, а также опре¬делить длину

Тип IV. Рассчитать винт и гайку пресса (рис. 7, IV, табл. 7.1 V). На винт действует продольная сила Р. Резьба гайки и винта прямо¬угольная, материал гайки — чугун СЧ 18—36.

Т и п V. Рассчитать винт и гайку домкрата (рис при условии, что вес поднимаемого груза Р.

Тип VIII. Рассчитать передачу винт — гайка механизма отвода муфты (рис. 7, VIII, табл. 7.УШ). Сила 2Р действует на гайку

Тип IX. Рассчитать винт и гайку параллельных тисков (рис. 7, IX, табл. 7.1Х). Усилие, создаваемое при зажиме детали, Р.

Тип X. Рассчитать винт и гайку съемника (рис. 7,Х, табл. 7.Х). Сила давления на винт <2. Определить длину рукоятки /, если усилие, приложенное на конце, Р=0,2 Н. Построить для винта эпюры сил и крутящего момента

Задача 8

В задаче 8 нужно по заданным характеристикам привода рассчи¬тать на прочность и определить все размеры одной из передач: чер¬вячной или зубчатой, входящих в привод. При этом межосевое рас¬стояние и модуль зубчатых колес следует согласовать с ГОСТом (для червячных еще и величину ^). Результаты расчета свести в таблицу. Предполагается, что нагрузка на передачу близка к постоянной, срок службы длительный.

Приступая к решению задачи, обратите внимание на вид переда¬чи: методики простого расчета открытых и закрытых передач раз¬личны.

При решении задачи часть величин, необходимых для расчета, потребуется выбрать самостоятельно. К ним относятся материал и термообработка — параметры, определяющие допускаемое напряже¬ние, точность изготовления передачи, коэффициент ширины зубчатых колес, угол наклона зубьев (для косозубой передачи), величину Тип I. Подобрать электродвигатель 1, разбить передаточное отношение по ступеням зацепления и рассчитать коническую зубча¬тую передачу редуктора 2 (рис. 8, /) на прочность.

ІІ Привод шаровой мельницы состоит из электродвигате¬ля, конического редуктора и открытой цилиндрической зубчатой передачи (рис. 8,//). Необходимо подобрать электродвигатель, опре¬делить передаточные числа и рассчитать зубчатую передачу кониче¬ского редуктора, если потребная мощность на валу шаровой мельни¬цы Р8 и угловая скорость вращения этого вала в>3 заданы в табл. 8.11. Передаточное число конического редуктора принять равным 2.

ІІІ Рассчитать червячную передачу ручной тали (рис. 8, ///), если вес поднимаемого груза Р, усилие рабочего на тяговой цепи Рр, диаметр тягового колеса От.„ и диаметр звездочки Ба зада¬ны в табл.

Тип IV. Привод к шнеку (рис. 8,IV) осуществляется от элект¬родвигателя через соосный зубчатый редуктор и открытую коничес¬кую зубчатую передачу. Определить общее передаточное отношение привода, разбить его по ступеням зацепления и определить все раз¬меры зубчатых колес тихоходной

Тип V. Привод к ленточному конвейеру (рис. 8, V) состоит из электродвигателя /, упругой муфты 2, червячного редуктора 3 и цеп¬ной передачи 4. Подобрать электродвигатель, определить общее пере¬даточное отношение и рассчитать червячную передачу при условии, что окружная сила Рг на приводном барабане 5, скорость движения V ленты 6 и диаметр приводного барабана О заданы в табл.

Тип VI. На рис. 8, VI показан привод бегунов для приготовле¬ния формовочной земли. Привод состоит из электродвигателя /, уп¬ругих муфт 2, 4, редуктора 3, открытой зубчатой передачи 5 и бегу¬нов 6, служащих для перемешивания формовочной земли. Необходи¬мо подобрать электродвигатель, определить передаточные числа всех ступеней и рассчитать быстроходную цилиндрическую ступень редук¬тора привода. Потребная при работе мощность на валу бегунов Р и угловая скорость этого вала о> заданы в таб

Тип VII. Для привода электрической лебедки (рис. 8, V//) по¬добрать электродвигатель, разбить общее передаточное отношение по ступеням передач и рассчитать открытую зубчатую передачу. Сила Р, действующая на канат, диаметр барабана и угловая скорость барабана со заданы в табл.

Тип VIII. Рассчитать зубчатую передачу редуктора, установ¬ленную в системе привода, от электродвигателя к ленточному тран¬спортеру (рис. 8, VIII).

Мощность электродвигателя Ри угловая скорость его со,. Ско¬рость ленты транспортера и. Диаметр барабана Д=400 мм. Переда-точные отношения зубчатой передачи и редуктора и принять само¬стоятельно.

Тип X. Рассчитать косозубые цилиндрические колеса односту¬пенчатого редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 8,Х, табл. 8.Х). Мощность и угловая скорость на выходном валу соот¬ветственно равны

Задача 9

По заданным геометрическим параметрам вала, крутящему мо¬менту, размеру зубчатых колес требуется выполнить расчет вала на статическую прочность и выносливость, а также подобрать и рассчи¬тать на динамическую грузоподъемность подшипники качения. На¬правление сил, действующих на вал, определяется расположением сопряженных зубчатых колес, показанных на рисунках тонкими ли¬ниями.

Решение задачи следует начинать с ориентировочного расчета вала на кручение при пониженных допускаемых напряжениях. После выполненной таким образом оценки диаметра вала в месте посадки зубчатых колес разработайте его конструкцию, определив диаметр посадочных мест подшипников. Произведите проверочный расчет вы¬бранной конструкции по одному- двум сечениям.

Расчет на выносливость выполняется по номинальной нагрузке, указанной в таблице, а цикл напряжений примите симметричным для напряжения изгиба и пульсационным для напряжений кручения. По диаметру вала в месте установки подшипников по каталогу (см. При¬ложение, табл. П.8—П.10) подберите подшипники и проверьте их на динамическую грузоподъемность.

Задача 10

Определить реакции опор А и В, горизонтальной балки АВ, если на нее действует сосредоточенная сила Р, пара сил с моментом т и равномерно распределенная нагрузка интенсивностью д.

Задача 11

Найти усилие натяжения каната, наматываемого на барабан ле¬бедки 3, и определить мощность на приводном валу этого барабана. Канат через неподвижный блок 2 связан с телом / (клеть, груз

Задание на курсовую работу

Спроектировать привод технологической машины.

Дано: электродвигатель, клиноременная передача, конический одноступенчатый редуктор, муфта.

Мощность на выходном валу Р3=2 кВт, его угловая частота вращения n3=90 об/мин.

Срок службы 15000 часов.

Содержание

1.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет. 2.

Расчет клиноременной передачи. 3.

Расчет конической зубчатой передачи. 4.

Расчет валов редуктора. 5.

Выбор и расчет подшипников качения. 6.

Выбор и проверочный расчет шпонок. 7.

Выбор муфт.

ПРИКЛА ДНА МЕХАНІКА 2007

Структура механізмів

1.1.1 Основні елементи механізму

Розрахунок динаміки привода передбачає розв’язання наступних задач.

Привод повинен забезпечити необхідну швидкість кінцевої ланки.

Проектування привода потребує виконання структурного аналізу: визначення ланок, кінематичних пар і ступені його рухомості.

1.1.2 Структурний аналіз механізму

Кінематичні пари поділяються на класи. Клас кінематичної пари визначається кількістю в’язей, що накладені на відносний рух ланок (рис. 1.2).

Ланки і пари утворюють кінематичний ланцюг.

Ступінь рухомості механізму визначається кількістю провідних ланок. Ступінь рухомості плоского механізму визначається формулою

W=3n—2p5—p4, (1.1)

де n — кількість рухомих ланок;

р5 — кількість кінематичних пар 5-го класу;

р4 — кількість кінематичних пар 4-го класу.

Механізм (рис. 1.3) має n=3 (ланки 1, 2, 3), р5=4 (пари A, B, C, D), p4=0.

Для такого механізму маємо

W=3n—2p5—p4=3⋅3—2⋅4—0=1.

ЗАВДАННЯ

до курсового проекту з прикладної механіки

Графічна частина проекту

1. Кінематична частина привода, формат формат А1

2. Складальне креслення привода формат А1

3. Робочі креслення елемента привода формат А1

1.1.3 Надлишкові в’язі та зайві рухомості механізму

В’язі і рухомості, які не впливають на рух механізму, називаються надлишковими в’язями і зайвими рухомостями.

Розглянемо плоский і просторовий чотирьохланковий механізми

Ступінь рухомості чотирьохланкового плоского механізму дорівнює (рис. 1.4, а)

W=3n—2p5—p4=3•3—2•4=1,

де n=3, p5=4, p4=0.

Ступінь рухомості чотирьохланкового просторового механізму (рис. 1.4, а)

дорівнює

W=6n—5p5—4 p4—3р3—2р2—р1=6•3—5•4=−2,

де n=3, р5=4, р4=р3=р2=р1=0.

Ступінь рухомості механізму дорівнює W=−2 і в ньому маємо три надлишкові

в’язі.

Усунемо надлишкові в’язі зниженням класу кінематичних пар n=3, р5=2,

р4=1, р3=1, р2=р1=0 (рис. 1.4, б).

1.1.4 Групи Ассура. Структура механізму

Відповідно до класифікацієї І.І. Артоболевського 1 , заснованій на ідеї

Л.В. Ассура, можна побудувати механізм послідовним сполученням початкової

вхідної ланки та груп Ассура.

Група Ассура — це кінематичний ланцюг, ступінь рухомості якого дорівнює нулю при приєднанні елементів вільних кінематичних пар до стійки.

Групи Ассура мають тільки кінематичні пари 5-го класу.

В цьому разі ступінь рухомості групи Ассура плоского механізму

дорівнює

W=3n −2 р5=0.

Група складається із парної кількості ланок і кратної трьом кількості кінематичних пар.

1.1.5 Вихідні дані до самостійної роботи

Визначити ступінь рухомості плоского механізму (рис. 1.6). Номера рухомих

ланок позначені на схемах.

Рисунок 1.6 — Схеми механізмів

1.2 Кінематика механізму

В кінематиці вивчаються методи визначення руху механізму. Два методи

звичайно використовуються на практиці: аналітичний і графічний. У підрозділі

розглянуті методи кінематичного аналізу рядових і сателітних зубчастих механізмів і методи кінематичних діаграм.

1.2.1 Передаточне відношення зубчастого механізму

Простий зубчастий механізм має дві рухомі ланки, дві нижчі і одну вищу кінематичні пари. Передаточне відношення − це відношення кутової швидкості вхідного колеса до кутової швидкості вихідного колеса і позначається U (рис. 1.7, а) − U12 =ω1 /ω2 . Якщо ω =π ⋅ n /30 , де n — частота обертання коліс

1.2.3 Передаточне відношення епіциклічного механізму

Епіциклічні (сателітні) зубчасті механізми мають колеса з рухомими

осями (рис. 1.9). Вони складаються із центральних коліс (1, 3), сателітів (2) і водила (Н). Сателітні механізми мають різну ступінь рухомості. Передаточне відношення сателітного механізму визначається

методом зворотньоного руху.

Кутові швидкості ланок сателітного механізму дорівнюють ω1, ω2, ω3, ωH

(рис. 1.10). Задамо обертання сателітному механізму з кутовою швидкістю −ωH.

а) б)

а — сателітний механізм; б — рядовий зубчастий механізм

Рисунок 1.10 — Метод зворотньоного руху

Тоді водило буде нерухомим, а сателітний механізм перетворюється в рядо-

вий зубчастий механізм. В цьому разі кутові швидкості ланок будуть дорівнювати

ω1 =ω1 −ωH

Жорсткість пружних елементів привода визначається формулами:

3.5 Вибір елементів привода

При проектуванні вибираються елементи привода − двигун, редуктори,

муфти. Вибір типу двигуна наведений на стор. 112 і в додатку Е.

Параметри редукторів вибираються в залежності від передаточного відношення, максимального моменту на вихідному валу і числа обертів вхідного вала.

1.2.4 Метод кінематичних діаграм

Кінематична діаграма − це графік деякого кінематичного параметра в

залежності від узагальненої координати або часу. Діаграми отримують експериментальним шляхом, тому вони мають похибки.

Із кінематичної діаграми привода його к.к.д. може бути визначено за формулою

3.4 Визначення передаточного відношення привода

Загальне передаточне відношення привода від двигуна до кривошипа

робочого механізму без урахування знаку дорівнює

U14 =n1/nкр, (3.4)

3.2 Вибір структурної схеми привода

Проектування привода починається зі складання кінематичної схеми.

3.3 Визначення потужності двигуна

Режими навантажень двигуна визначаються роботою машини. Із умови рівності рушійних сил і сил опору при сталому русі можна знайти момент рушійних сил на валу кривошипа

Mкр=Aдв/(2π)=Aп.с./(2⋅π⋅ηмех), (3.1)

де Адв − робота рушійних сил, Дж.;

Приклад. Визначити переміщення S(t) і прискорення а(t) повзуна криво-

шипно-повзунного механізму числовим інтегруванням і диференціюванням

експериментальної кривої швидкості V(t).

Вихідні дані без і з експериментальними похибками наведені у таблиці 1.5

(варіант 3 — нижній рядок, Δt=0,314 с).

3.1 Зміст курсового проекту

Проект з прикладної механіки (ПМ) виконується на трьох аркушах відповідно до окремих етапів в термін, встановлений кафедрою. Він комплектується пояснювальною запискою

Зміст графічної частини.

Лист 1. Кінематична схема привода і вихідні дані.

Лист 2. Складальне креслення привода.

Лист 3. Робоче креслення елемента привода.

1.2.5 Визначення швидкостей та прискорень важільного механізму

При кінематичному аналізі важільних механізмів практично достатньо точним і зручним є графоаналітичний метод, що ''рунтується на побудові планів швидкостей і прискорень.

Планом швидкостей (прискорень) називають графічну побудову у вигляді

пучка, промені якого зображують абсолютні швидкості (прискорення) точок механізму, а відрізки, що з’єднують кінці променів, − їхні відносні швидкості (прискорення).

Плани швидкостей і прискорень будують методом векторних рівнянь, в основі яких лежить розкладання складного руху на переносний і відносний.

Контрольні запитання

1. Опишіть проблеми міцності механізму.

2. Що таке реальний об’єкт і розрахункова схема?

3. Що таке внутрішні і зовнішні сили?

4. Що таке загальне, нормальне і дотичне напруження?

5. Що таке лінійна і кутова деформації?

6. Опишіть метод визначення напружень і деформацій при розтяганні.

7. Опишіть метод визначення напружень і деформацій при крутінні.

8. Опишіть метод визначення напружень при вигині.

9. Опишіть метод визначення коефіцієнта безпеки при циклічних напруженнях.

10. Опишіть вплив концентрації напружень, чистоти поверхні і розмірів деталей

на міцність втоми.

11. Опишіть механічні характеристики матеріалів.

12. Що таке допустимі напруження? Опишіть умови міцності при розтяганні,

крутінні і вигині.

13. Опишіть типи з’єднань.

14. Опишіть конструкцію, матеріали і визначення міцності заклепкових

з’єднань.

15. Опишіть конструкцію, матеріали і визначення міцності зварних з’єднань.

16. Опишіть конструкцію, матеріали і визначення міцності різьбових з’єднань.

17. Опишіть конструкцію, матеріали і визначення міцності шпонкових з’єднань.

18. Опишіть конструкцію, матеріали і визначення міцності шліцевих з’єднань.

19. Опишіть типи силових передач.

20. Опишіть конструкцію, матеріали і вибір редуктора.

21. Опишіть конструкцію, матеріали пасової передачі і визначення числа пасів в

пасової передачі.

22. Опишіть конструкцію, матеріали і розрахунки ланцюгової передачі.

23. Опишіть класифікацію муфт і муфт зчеплення.

24. Опишіть конструкцію, матеріали жорстких і компенсаційних муфт.

25. Опишіть конструкцію, матеріали керованих і самодіючих муфт.

26. Опишіть класифікацію підшипників.

27. Опишіть конструкцію, матеріали і розрахунок підшипників ковзання.

28. Опишіть конструкцію, матеріали і розрахунок підшипників кочення.

29. Опишіть типи, конструкції, матеріали і розрахунок на міцність валів.

30. Опишіть метод визначення критичної швидкості вала.

2.7.4 Шорсткість поверхні

Шорсткістю поверхні називають сукупність з відносно малим кроком.

Шорсткість виділяється за допомогою базової лінії на ділянці базової довжини. Серед параметрів шорсткості виділяють лінію виступів і западин профілю.

1.2.6 Вихідні дані до самостійної роботи

Завдання 1. Визначити передаточне відношення зубчастої передачі. Вихідні

дані наведені у таблиці 1.4.

2.7.3 Допуски форми й розташування поверхонь

При виготовленні деталі необхідно одержати не тільки задану точність розмірів, але й забезпечити точність геометричної форми й точність взаємного розташування поверхонь. Терміни й визначення видів відхилень, допусків форми й розташування встановлені ДСТ 24642−81.

2.7.2 Системи допусків і посадок

Необхідну посадку при з єднанні деталей можна одержати при різних співвідношеннях відхилень їхніх розмірів. Єдиний підхід нормування вимог до розмірів деталей базується на створенні системи допусків і посадок.

Завдання 2. Визначити переміщення і прискорення повзуна кривошипноповзунного механізму інтегруванням і диференціюванням експериментальної кривої швидкості. Вихідні дані наведені у таблиці 1.5.

Таблиця 1.5 — Вихідні дані до самостійної роботи

1.3 Режим руху механізму

1.3.1 Режим руху. Рівняння енергетичного балансу машини

2.7 Допуски й посадки

2.7.1 Розміри, відхилення, допуски, посадки

У машинобудуванні вироби повинні виготовляти із заданою точністю.

2.6.3 Критична швидкість обертання вала

Для запобігання резонансу виконують розрахунок частоти поперечних коливань вала, при якій амплітуда коливань різко збільшується і може досягти величин, при яких виникає руйнування вала

1.3.3 Визначення механічного коефіцієнта корисної дії стандартних механізмів

Визначимо механічний к.к.д. редуктора (циліндричного, конічного, гіпербо-

лічного). Витрати енергії в такому редукторі виникають у зчепленні зубців і підшипниках.

Механічний к.к.д. трьохступеневого циліндричного редуктора

(рис. 1.16) визначається формулою

2.6 Вали та осі

2.6.1 Конструкції валів та осей

2.6.2 Розрахунки на міцність

Завдання 2. Визначте термін служби підшипника кочення в годинах. Вихідні дані наведені в таблиці 2.23.

1.4 Динаміка механізмів з жорсткими ланками

1.4.1 Зведений момент інерції та момент сил

2.5.3 Вихідні дані до самостійної роботи

Завдання 1. Визначте допустиме навантаження на підшипники ковзання.

Вихідні дані наведені в таблиці 2.22.

Приклад. Визначити швидкість вхідного вала редуктора.

Розв’язок. 1. Визначення зведеного до вала 1 моменту сил.

3. Визначення швидкості вхідного вала.

2.5.2 Підшипники кочення

Приклад. Визначити швидкості вихідних валів кожного редуктора

і моменти діючих сил.

Розв’язок. Для кожного редуктора рівняння руху можуть бути записані у

диференціальній формі

2.5.1 Підшипники ковзання

2.5 Підшипники

1.4.5 Вихідні дані до самостійної роботи

Визначити кутові швидкості валів і моменти сил на валах редукторів

(рис. 1.23) при русі із нерухомого стану до t=0,5 c, t=1 c, t=2,5 c.

Вихідні дані наведені у таблиці 1.8.

1.5 Нерівномірність руху механізму

1.5.1 Умови нерівномірного руху механізму

2.4.3 Самокеровані муфти

2.4.2 Муфти зчеплення

1.5.2 Діаграма “енергія-маса”

1.5.3 Визначення моменту інерції маховика із діаграми “енергія-маса”

2.4 Муфти та муфти зчеплення

2.4.1 Муфти

1.5.4 Приклад визначення моменту інерції маховика

Приклад. Визначити момент інерції, масу і діаметр маховика за допомогою

діаграми “енергія-маса” (рис. 1.27).

JW JW кг•м2.

3. Визначення діаметра та маси маховика. Маховик має форму диска.

Завдання 2. Визначте кількість пасів в клино-пасовій передачі. Вихідні дані

наведені в таблиці 2.18. Коефіцієнти умов роботи передачі − kα =kl=1,0;

Завдання 3. Визначте допустимі сили, які можуть бути передані роликовою ланцюговою передачею. Вихідні дані наведені в таблиці 2.19.

2.3.5 Вихідні дані до самостійної роботи

Завдання 1. Виберіть тип циліндричного редуктора. Вихідні дані наведені в

таблиці 2.17. Використовуйте каталог 4 .

1.5.5 Вихідні дані до самостійної роботи

Визначити момент інерції, масу і діаметр маховика за допомогою діаграми

”енергія-маса”. Масштаби μE, μj, параметри діаграми a, b, c, d, середня швидкість ωa , коефіцієнт нерівномірності δ, кутові швидкості валів ω

1, ω2, ω3, де встановлений маховик, наведені у таблиці 1.10 і на рис. 1.28.

1.6 Динаміка механізмів з пружними ланками

1.6.1 Жорсткість елементів механізму

2.3.4 Гвинтові передачі

1.6.2 Модель розрахунку коливань механізму

1.6.4 Визначення власних частот коливань механізму

Розрахунок клинового паса виконується в наступній послідовності:

1. Вибирається профіль паса із таблиці 2.13.

2. Визначаються із таблиці 2.15 діаметри шківів і міжосьова відстань в за-

лежності від допустимої швидкості паса і мінімального діаметра шківів.

3. Вибирається із таблиці 2.14 довжина паса і округляється до найближчо-

го стандартного значення.

4. Визначається число пасів в передачі формулою

1.6.5 Вихідні дані до самостійної роботи

Визначити частоти вільних коливань ланцюговою системи.

2.1 Опір матеріалів

2.1.1 Реальний об’єкт та розрахункова схема

2.1.2 Зовнішні та внутрішні сили

Завдання № 3. Розрахувати міцність шпонкових з’єднань. Конструкція, розміри, схема навантаження наведені в таблиці 2.9. З’єднані деталі виготовлені із сталі − τ с р =60 мПа, σ cм =100 мПа.

2.1.3 Напруження

2.1.4 Деформації

2.1.5 Розтягання та стискання

Розтягання

Завдання № 2. Розрахувати міцність різьбових з’єднань. Схема навантаження, розміри, коефіцієнт тертя і матеріал з’єднання (τ Т=0,65•σ Т) наведені в таблиці 2.8.

Завдання № 1. Знайти необхідну довжину зварного шва з’єднання деталей.

Вихідні дані наведені в таблиці 2.7.

2.1.6 Крутіння стрижня з круглим перерізом

Приклад. Накреслити епюри крутних моментів, напружень і кутів повороту вала (рис. 2.9, а). Вихідні дані: М=10000 Н; l1=l2=1 м; d=0,1 м; D=0,2 м; G=80000 МПа.

2.2.6 Шліцеві з’єднання

2.2.5 Шпонкові з’єднання

2.1.7 Вигин

Приклад. Накреслити епюри згинальних моментів і напружень від вигину

для вала. Балка закріплена одним кінцем (рис. 2.11).

Вихідні дані: F=10000 H, l=1 м, d=0,1 м.

2.1.8 Міцність при циклічному навантаженні

Розрахунок міцності під дією статичних навантажень

1. Болт навантажений осьовою силою F (рис. 2.21).

Розміри болта визначаються із умов рівної міцності його елементів.

Міцність болта розраховується по перетину різьби:

3. Болт встановлений в отвір без зазору.

Завдання № 4. Визначити коефіцієнт запасу для обертового вала. Схема навантажень, сили, розміри і матеріал вала надані в таблиці 2.4. Конструкція вала, його розміри і якість поверхні вказані в таблиці 2.5.

2.2.2 Заклепкові з’єднання

Приклад. Визначити коефіцієнт запасу для обертового вала (рис. 2.11).

Крутний момент М і сила діють на кінці вала і мають сталі величини.

Вихідні дані: F=10000 Н; M=10000 Н⋅ м; d=40 мм; D1=50 мм; D2=60 мм; l1=l2=0,5 м; R=2 мм. Матеріал – вуглецева сталь із σ в р=600 MПa; σ −1=300 MПa; τ в р .с р=400 MПa; τ −1=190 MПa. Коефіцієнти дорівнюють K−1=1,36; εf =1; εs =0,78; K+1=1,0.

Завдання № 3. Накреслити епюри згинальних моментів і напружень для ба-

лки. Написати числові умови міцності. Числові значення довжини, площі перерізів балки і сил надані в таблиці 2.4.

Завдання № 2. Накреслити епюри крутильних моментів, напружень і кутів

повороту для ступінчастого вала. Написати числову умову міцності вала. Матеріал − сталь, G=80•103 МПа, τ Т=0,65 σ Т. Числові значення довжини, площі перерізів вала і крутильних моментів надані в таблиці 2.3.

2.1.9 Основні механічні характеристики матеріалів

Завдання № 1. Знайти закон зміни нормальних сил, напружень і перемі-

щення уздовж довжини ступінчастого бруса під дією сил F1, F2, F3, F4. Написати числову умову міцності бруса. Матеріал − сталь. Числові значення довжини, площі перерізів бруса, сил надані в таблиці 2.2.

Задачи ПМ

Задание №1, стр.11

Определить степень подвижности плоского механизма.

2. Задание №2 вариант №2, схема №2, стр.21

Определить передаточное отношение зубчастой передачи.

Дано: Z1=100; Z2=40; Z3=20; Z4=17;Z5=34; Z6=20; Z7=30.

3. Задание №3 вариант №7, стр.35.

Определить угловую скорость входного вала редуктора через 2,5 с начало движения и состояния покоя

Дано: U12=-6; Mm=10Hм; Mv=15Hм; J1=J3=J5=0,03кг•м2; J2=J4=J6=1кг•м2.

Найти:W(t)-?

4. РГЗ №2:задача №1 вариант №7, стр.65

Рассчитать на прочность брус и записать числовые условия прочности бруса.

Дано:F1=1000H; F2=1000H; F3=1000H; F4=0; d1=0,01м; d2=0,02м; l1=0,5м; l2=0,5м; материал-сталь 40; S =4,5.

5. Задача №2, стр.67

Начертить эпюры сгибающих моментов и напряжений для балки. Написать числовые условия прочности.

Дано: F1=1000H; F2=-1000H; F3=1000H; l1=0,5м; l2=1м; l3=0.5м; d=0,1м; сталь-5; S =1,5

6. Задача №3, стр.74

Найти необходимую длину сварного шва соединения деталей.

Дано: F=400000H; сталь-5; S =4,5

Найти: L-?

7. Задача №4, стр.75

Рассчитать прочность резьбовых соединений.

Дано: F=2000H; d1=0,012м; сталь- 40; S =3,5

8. Задача №5, стр.76

Рассчитать прочность шпонковых соединений.

Дано: Т=260Hм; d=0,044м; l=0,012м; к=0,0033м; сталь- ; Qcм =100МПа

ПМ СЗТУ

Задача №1

Выполнить структурный анализ заданной схемы манипулятора, заключающийся в определении числа подвижных звеньев, класса кинематических пар, числа степеней подвижности и маневренности манипулятора.

Задача №2

Исследовать структуру механизма. Определить число степеней подвижности механизма.

Задача №3

Стальной стержень находится под действием продольных сил (F=1,1 кН). Найти перемещение свободного конца стержня модуль упругости Е=2·105 МПа. Допускаемое напряжение на растяжение равно 'σ'=160 МПа.

Задача №4.

К стальному валу приложены три известных момента: Т1=1 кН·м, Т2=1,1 кН·м, Т3=1,2 кН·м. Требуется:

а) Установить при каком значении момента Х угол поворота правого конца сечения равен нулю.

б) Для найденного значения Т0 построить эпюру крутящих моментов.

в) Из условия прочности определить диаметр вала.

г) Построить эпюру углов закручивания.

Задача №5.

Балка, находящаяся на шарнирных опорах (одна неподвижная, а вторая - шарнирно-подвижная опора), нагружена сосредоточенной силой F и распределенной нагрузкой интенсивности q.

Пренебрегая собственным весом балки требуется:

1. Определить опорные реакции.

2. Построить эпюры поперечных сил Q и изгибающих моментов М, применяя метод сечений.

3. Указать опасные сечения по длине балки и определить расчетные значения Q и М

4. Из условия прочности по нормальным напряжениям подобрать круглое поперечное сечение балки, приняв 'σ'=160 МПа.

Задача №6.

Стальной стержень полого круглого поперечного сечения используется в качестве несущей колонны и нагружен продольной, центрально-приложенной силой. D=0,3 м; l=3м.

Определить критическую нагрузку Fкр, зная тип и размер сечения. Определить допускаемую нагрузку на стержень, учитывая что коэффициент запаса по устойчивости стержня 'nу'=2; Е=2·105 МПа с=d/D=0,8; σкр=180 МПа.


Способ заказа и контакты