Кафедра «Теория механизмов и детали машин» (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ОмГУПС (ОмИИТ)

Кафедра «Теория механизмов и детали машин»

       

СТРУКТУРНЫЙ, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И

СИЛОВОЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА.

СИНТЕЗ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Курсовая работа по дисциплине

«Теория механизмов и машин»

ИНМВ. 40415. 000 ПЗ

Выполнила студентка гр. 43Д

__________ 

Дата __________________

Принял руководитель  –

доцент кафедры «ТМ и ДМ»

____________

«____» __________________

Омск  2015

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Теория механизмов и машин»

Выдано  «  »  сентября  2015 года

Студенту группы 43 – Д электромеханического факультета

специальности «Электрический транспорт железных дорог»

.............................................................................

СХЕМА №

1. Структурный анализ механизма

2. Кинематическое исследование механизма:

построение положений звеньев        5 %

построение траекторий всех точек механизма        5 %

определение скоростей точек методом

плана скоростей        15 %

определение ускорений точек методом

плана ускорений        15 %

3. Кинетостатическое исследование механизма:

расчёт всех действующих сил;

построение планов сил;

определение уравновешивающей силы        20 %

4. Синтез зубчатых передач:

определение размеров, качественных характеристик

и вычерчивание нулевого зацепления        25 %

5. Пояснительная записка        15 %

Общий объём        100 %

Защита проекта        

Руководитель проектирования  ___________________  ­­­­­­­­

Заведующий кафедрой  ________________________  ­­­­­­­­

РЕФЕРАТ

УДК 621.01:621.8

Курсовая работа содержит 27 страниц, 1 источник, 2 листа графического материала.

МЕХАНИЗМ, ПОДВИЖНОСТЬ, ГРУППА АССУРА, СКОРОСТЬ, УСКОРЕНИЕ, СИЛА ИНЕРЦИИ, ПЛАН, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, МОДУЛЬ, ЭВОЛЬВЕНТА.

Объектом проектирования является плоский рычажный четырехзвенный механизм и зубчатая прямозубая передача с эвольвентным профилем зуба.

Цель работы – закрепление теоретических знаний в области определения структуры механизма, кинематического и силового анализа; определение параметров и качественных показателей нулевого зубчатого зацепления.

Выполненные расчёты позволили определить скорости, ускорения, силы инерции звеньев механизма, построить планы сил для определения давления в кинематических парах, выполнить чертёж зубчатого зацепления.

Полученные результаты могут быть применены при создании подобных рычажных механизмов в машинах и агрегатах.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        5

1.СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ        6

2. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОСКИХ        8

РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ        8

2.1. Задачи и методы кинематического исследования механизмов        8

2.2. Построение планов положений механизмов        9

2.3. Построение траектории точек        9

2.4. Определение скоростей точек механизма        9

методом планов скоростей        9

2.5. Определение ускорений точек механизма        13

методом планов ускорений        13

3. СИЛОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОСКИХ        16

РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ        16

3.1. Задачи силового исследования механизмов        16

3.2. Определение сил, действующих на звенья механизма        16

3.3. Определение реакций в кинематических парах методом планов сил        18

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОЙ ПРЯМОЗУБОЙ ПЕРЕДАЧИ        21

С ЭВОЛЬВЕНТНЫМ ПРОФИЛЕМ ЗУБА        21

4.1. Определение размеров и вычерчивание элементов зубчатой передачи        21

4.2 Построение активной части линии зацепления и рабочих участков профилей зубьев обоих колес        24

4.3 Определение качественных показателей зацепления        24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        26

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК        27

ВВЕДЕНИЕ

Основными целями выполнения курсовой работы являются изучение общих методов исследования и проектирования механизмов, применение знаний из ранее изученных дисциплин для конструирования, изготовления и эксплуатации машин в любой отрасли промышленности и транспорта.

Задачами данной работы являются проведение структурного, кинематического и силового анализа механизма, синтез зубчатого зацепления.

При выполнении графической части проекта использовались результаты выполненных расчётов.

1.СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

1.1. Основные понятия и определения

В современной технике применяется много разных по устройству механизмов, предназначенных для воспроизведения определенного движения.

Механизм – замкнутая кинематическая цепь, у которой при заданных законах движения ведущих звеньев остальные совершают определенные движения. Механизм состоит из отдельных элементов, которые называются звеньями.

Два звена, соединенные между собой подвижно, образуют кинематическую пару. Кинематические пары различают по характеру соприкосновения звеньев: пару называют низшей, если элементы звеньев соприкасаются только по поверхности, и высшей – если по линии или в точке. Примером механизма с низшими парами может быть кривошипно-ползунный механизм, который является основным в поршневых машинах. Примером механизма с высшей кинематической парой является кулачковый механизм.

Каждое отдельное взятое звено в пространстве может совершать шесть движений: три поступательных (П) и три вращательных (В). Кинематическая пара ограничивает движение звеньев, т. е. исключает какие-то движения из шести. Эти ограничения называются связями (S). В зависимости от количества связей пары подразделяют на пять классов. Номер класса совпадает с числом связей, налагаемых парой.

Кинематические пары связывают звенья между собой. Связанная система звеньев, образующих кинематические пары, называется кинематической цепью. Цепь может быть плоской, если ее звенья движутся в параллельных плоскостях, и пространственной, если ее звенья движутся по пространственным кривым. Число степеней свободы кинематической цепи относительно одного из звеньев условно называется степенью подвижности W.

1.2. Определение подвижности и класса плоских

рычажных механизмов

Для определения степени подвижности любой кинематической цепи необходимо подсчитать число степеней свободы всех подвижных звеньев, полагая их не связанными между собой. Затем нужно вычесть из полученного числа число связей, наложенных на звенья кинематическими парами. Степень подвижности плоской цепи, состоящей из пар 4-го и 5-го классов, определяется по формуле Чебышева:

,                                        (1.1)

где        n – количество подвижных звеньев;

3 – степень подвижности каждого звена на плоскости;

p4, p5 - количество кинематических пар 4-го и 5-го класса соответственно;

1, 2 – числа условий связи, накладываемых кинематическими парами 4-го и 5-го класса соответственно.

При n=3; p5=4; p4=0

.

Назначаем ведущим звено O1A.

Данный механизм разделяем на группы Ассура, начиная с самой удаленной от ведущего звена.

Таким образом, в состав механизма входят одно ведущее звено (O1A), двухповодковая группа Ассура 2-го класса (AB, BO2). Итак, имеем механизм второго класса.

Структурная формула данного механизма записывается в порядке присоединения групп Ассура, начиная с ведущего звена:

[O1A]⟶[AB; BO2].

2. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОСКИХ

РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

2.1. Задачи и методы кинематического исследования механизмов

Кинематическое исследование состоит в изучении движения отдельных точек (звеньев) механизма независимо от сил, вызывающих это движение. Основными задачами кинематического исследования являются определение:

положения всех звеньев при любом мгновенном положении ведущего звена; траектории движения точек звеньев; линейных скоростей и ускорений точек; угловых скоростей и ускорений точек звеньев.

Существует три основных метода кинематического исследования механизмов:

графиков (наименее трудоёмкий и точный); планов (более трудоёмкий и точный); аналитический (наиболее трудоёмкий и точный).

В инженерных расчётах применяется графоаналитический метод. Он даёт удовлетворительную точность, но требует аккуратного выполнения графических работ и соблюдение масштаба.

Под масштабом k подразумевается отношение действительной величины, выраженной в соответствующих единицах, к длине отрезка, изображающего эту величину, выраженной в миллиметрах. При построении кинематических схем и планов положений механизмов определяется масштабный коэффициент длины kl, показывающий число метров натуральной величины, соответствующей одному миллиметру чертежа, м/мм:

       ,        ( 2.1)

где  l O1A – действительная длина кривошипа, м;

       О1А – длина отрезка, изображающего кривошип на чертеже, мм.