Шпаргалка по "Транспорту"

1. Общие сведения о машинах и механизмах.

Машина – устройство, кот. предназначено для облегчения физич. труда, служит для выполнения опр. рабочих операций.

1. энергетические (двигатели, генераторы)
2. информационные (для сбора, обработки информации, управление разл. процессами)
3. технологические (выполнение опр. раб. операций – транспортные, грузоподъемные, преобразующие форму, объем материала)

По способу управления: ручного упр., полуавтоматич., автоматич., машины-автоматы.

2. Требования  к машинам:

1. работоспособность – способность нормально функционировать с необходимыми параметрами
2. надежность – способность выполнять заложенные функции в течение расчетного времени.
3. технологичность – простота изготовления, ремонта, сборки.
4. экономичность – свойство маш., связанное с потреблением энергии.
5. эргономичность – красота внешних форм, удобство при работе, ремонте.

Критерии работоспособности:

Прочность – свойство сопротивляться внешним воздействиям. Жесткость – способность протистоять изменению формы. Износостойкость – способность деталей машин противостоять трению, ударению сопрягаемых деталей.

 

3. Виды механизмов

Классификация мех.:

1) рычажные (зв.- стержни):

а) кривошипно-ползунный,

б) шарнирный 4-х звенник,

в) кулисный.

2) кулачковые:

а) с толкателем

б) с вращателем

3) фрикционные – используют 

силы трения для передачи энергии

4) зубчатые

Все машины состоят из механизмов (мех.) – совок. взаимосвязанных деталей, предназначенных для передачи движения, энергии. А мех. Из звеньев – мельчайшая часть мех.: простые изготавливаются без сборочных операций, сложные по сборке. В сложных мех. звенья – детали. Для передачи движения, энергии звенья объединяют в кинематические пары. Последовательное соединение пар – кинематич. цепь (плоские или пространственные, замкнутые или незамкн.).

Различают входное, выходное, промежуточные  звенья. Ведущее – звено, которому сообщается движение. Кривошип – зв., совершающее полные оборотные движения. Ползун – поступат. движение. Шатун – колебат. движение. Коромысло – вращательное + поступат.

4. Структурные формулы кинематических цепей и механизмов.

Формула Чебышева: w=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁

Для плоского мех.: w=3n-2p₅-p₄

Кинематич. цепь с w=0 – группа Асура.

5. Структурный анализ и синтез механизмов

Структурный анализ – определение числа зв. и кин.пар., классификация пар, определение w, класса и порядка мех. Структурный синтез – проектирование структурной схемы мех.

6. Структурные  группы Асура

Классификация групп Асура: а) б) в)

AB, BC (а) AB, DE, СF (б) со свободными элементами вращательных пар – поводки. BDC – центральное. ABC(а) – двухповодковая или диада. АО – исходный мех. первого порядка.

По Артоболевскому: исходный мех. – 1класс, диада – 2кл., группа б(4 зв.,6 кинем.пар.) – 3кл., кин.гр с неизменяемыми замкнутыми контурами – 3 класс. В изменяемых определяется числом подвижных звеньев в замкнутом контуре. Порядок кин.гр. по числу поводков. Мех-му наивысший кл. и пор., соответствующий порядку старшей по классу группы.

 

7. Замена высших  пар низшими: 

в мех. иногда вводят лишние степени свободы для снижения трения и износа.

8. Задачи кинематического  анализа

Кинематический анализ – определение параметров (перемещения, ускорения, скорости) движения его звеньев по заданному закону движения входного звена. определение положений звеньев, траекторий движения точек, их скоростей и ускорений.

Считаются известными структурная  схема, размеры звеньев и закон  движения ведущего звена.

  Проводится в порядке присоединения  структурных групп к ведущему  звену и стойке, в соответствии  с формулой строения механизма.

   В результате кинематического  анализа получают  исходные  данные  для    динамических  расчетов: для расчета сил инерции   и моментов от сил инерции,  кинетической энергии и мощности, необходимой для его привода.

  Кинематическое исследование  выполняют графическими и аналитическими методами.

9.Графические  методы анализа

Графический метод проводится методом  построения векторных планов скоростей  и ускорений, диаграмм перемещений, скоростей и ускорений. Считаются  известными размеры звеньев, закон  движения ведущего звена. V_B=V_A+V_BA . Скорости перпендикулярны звеньям. V=ωl. Определяется масштаб  μ=V/L, L-величина отрезка, изображающего скорость. Аналогично с ускорением W=норм.+ тангенсальное  W=Wⁿ+W^t W=We+Wr Wⁿ=ω²l=V²/l W^t=dω/dt=ε. Нормальное вдоль звена, тангенсальное перпендикулярно ему.

10. Построение  планов положений, скоростей и  ускорений

проводится методом  графического дифференцирования/ Пример построения плана положений. Заданы :  lОА = г - длина кривошипа lАВ=l - длина шатуна, wОА=w1 - угловая скорость ведущего звена ОА.

Построение планов кривошипно-ползунного механизма в масштабе ml ведут из крайнего положения АО При w1= const. кривошип перемещается от начального положения на равные углы поворота через равные промежутки времени, а точка А занимает равностоящие положения А0, А1,...,А12,- Если требуется построить 12 планов механизма, то окружность делят на 12 равных частей, начиная от положения Ао

При равномерном вращении ведущего звена его ускорение WA=WпA= lAO·w12  и направлено к центру вращения – точке О.

План ускорений строится подобно  построению плана скоростей стой разницей,что полюс плана обозначается p, а ускорение неравномерно вращающегося звена в относительном движении равно векторной сумме нормального и касательного ускорений Отложим вектор этого ускорения pа= WA/mW (мм) от полюса p..

Далее напишем уравнение  ускорения точки В:

Модуль ускорения 

 

 

 

 

11. Теорема подобия:

План скоростей           l/CB=FB/fb      Vc=pc*μv Находим вектор пВА = WВА /mw (мм) и откладываем из точка а. Через его конец проводим линию направления tВА ,а через p линию направления WB . Точка пересечения b –характеризует ускорения WB=pb·mw, WBА=ba.mw, WtАВ= tВА·mw,  e2= WtАВ/lВА Если известны значения скоростей или ускорений двух точек звена , то ускорение третьей точки проще найти по методу подобия. «Любой фигуре, построенной на жестком звене механизма, соответствуют сходственные (подобные) фигуры на плане скоростей и ускорений при соответствующем направлении обхода букв». На плане скоростей такая фигура повернута на 90° Пусть дан механизм АВС а) и для него имеем план скоростей b). Необходимо найти скорость  точки D,расположенной под углами a и b к АС

 Определим по правилу  подобия ускорение точки D звена 2. На отрезке bс плана ускорений (в) строим треугольник bсd , подобный треугольнику BCD на звене 2. Для этого на плане ускорений от точит b под углом a и от точки с под углом b к отрезку bс с учетом правила обхода букв, проводим линии, которые пересекается в точке d . Полученная точка определяет ускорение одноименной точки D звена 3. Его величина: WD = pd·mw  Направление ускорения точки D звена определим на плане ускорений как вектор, направленный от полюса p к точке d.

 

12. Аналитические  методы определения кинематических  параметров

Графические приемы обладают достаточной для практических расчетов точностью и применимы к механизмам любой сложности. Принципиально любая задача быть решена и аналитически, но часто аналитические уравнения получаются столь сложными, что практическое применение их весьма затруднительно. Однако для исследования простейших механизмов аналитический путь вполне пригоден. Кроме того, аналитические формулы позволяют выяснить влияние отдельных параметров на характер движения механизма, установить вид кривых, описываемых отдельными точками механизма, и подобрать размеры механизма по заданным условиям. В последнее время аналитический путь находит все большее применение в связи с появлением новых вычислительных машин.

Аналитические методы подразделяются на методы замкнутых контуров и преобразования координат. Для методов характерны: замена звеньев векторами , составление векторных уравнений кинематических цепей для искомых точек и решение их. Метод замкнутых контуров. Метод преобразования координат

Теорема Гюйгенса: абсолютная V точки в сложном движ. = сумме переносной и относительной V (W). W=норм.+ тангенсальное     V_B=V_A+V_BA     W=We+Wr       V=ωl      W=Wⁿ+W^t

Wⁿ= ω²l=V²/l      W^t=dω/dt=ε

13. Аналоги  скоростей и ускорений

Для кривошипа dS/dφ- аналог скорости, d²S/dφ²- ускорения.

14.Силовой анализ. Задачи: Задача силового анализа механизма - определение реакций связей.

Считаются известными массы звеньев, внешние силы и моменты, действующие на звенья, законы движения звеньев. Силовой расчет проводят для ряда положений механизма за цикл. Силовой расчет позволяет решить следующие инженерные задачи:

определение оптимальных конструктивных форм звеньев механизма путем  расчета их на прочность, жесткость, вибростойкость, износоустойчивость и  др.;

1 расчет опор и направляющих  на долговечность;

2 выбор  мощности  двигателя; 

3 регулирование механизма;

4  уравновешивание движущих  масс; 

5 расчет фундамента машины.

определить реакцию  связей: уравновешивающие силы и М(моменты), F и М трения в кин.парах, КПД.

15. Силы инерции  звеньев:    F=-ma    M=-Ia

При вращении сила проходит через центр масс. Точка качания К смещена от центра масс на І/(ml_os). Реакции делят на норм. и тангенсальную. Силы внутр. и внешние. 

Приведенная сила – сила, приложенная к точке входного звена, работа которой на некотором перемещении точки приложения = сумме работ приводимых сил на соответствующих перемещениях. Сила, равная по модулю и противоположная по направлению приведенной – уравновешивающая сила. Точка звена мех., к кот. приложена приведенная и уравновешивающая силы – точка приведения. Уравн. и прив.

16. Планы сил для плоских механизмов:

17. Шарнирный  четырехзвенник:

Векторы сил и пар  сил, приложенных к системе тел (Fi, Mi)

Соответствующие векторы перемещений  точек и звеньев их приложения за один и то же интервал времени (∆s_i, ∆φ_i)

Σ Fi ∆s_i +ΣMi∆φ_i=0

Идеальная связь – связь, работа которой на возможном перемещении =0. Это связи без трения, реакция которых идет по нормали к поверхности контакта.

Σ Fi v_i +ΣMi ω_i=0

18. Силовой расчет кривошипно-ползуного и 19. кулисного механизмов аналогично 17. 4-хзвеннику.

20. Теорема Жуковского

Силы определяют из теоремы  Жуковского о «жестком рычаге»: необходимое и достаточное условие =весия сил и моментов сил, приложенных к некоторой системе тел, подверженных действию идеальных связей, состоит в равенстве 0 суммы величин работ всех сил и пар сил на соответствующих возможных перемещениях точек и звеньев их приложения.

23. Динамический анализ. Задачи: В динамике изучается движение механизмов с учетом действующих сил.Сложный многозвенный механизм заменяют простой динамической моделью, в качестве которой принимают условное звено. Закон движения условного звена должен полностью совпадать с законом движения начального звена. Угловые скорости начального и условного звеньев должны быть равны. Все силы и моменты, действующие на звенья механизма должны быть приведены к одному звену, называемому приведенным. Массы  звеньев приводят к этому звену и заменяют суммарным приведенным моментом инерции, эквивалентным всей инерции механизма движение мех. с учетом всех действующих сил. Составляются уравнения движения звеньев мех.

24. Динамическая  модель механизма. Приведение сил и моментов сил. Силы и моменты сил  можно привести к одному звену, которое называется звеном приведения. При этом должно соблюдаться равенство мощностей или элементарных работ, Сформулированное условие для мощности в общем виде имеет вид : При приведении к силе имеем   VB    - cкорость; Fi  - cила; α  - угол; Мi – момент силы; ωi – угловая скорость.

25. Уравнение  движения механизмов

Сложные мех-мы упрощают виде динамических моделей, в качестве которой берут условное звено. При дин.ан. определяют закон движения, углов. Скорости, силы и моменты, массы звеньев… 2 вида дин. моделей: зв. приведения совершает вращ. движения (кривошип): I_инω²/2-Т_нач=∫_φнач^φкон М_прdφ УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ МЕХАНИЗМА

С учетом сил сопротивления: М_пр=(М_пр)_движ-(М_пр)_сопр

При этом уравнение движения имеет вид: dТ_пр=М_прdφ

d(І_пω²/2)=((М_п)_д-(М_п)_с)dφ=М_пdφ

     т.к. то

дифференциальное уравнение вращ.движ-я  зв. прив-я.

По аналогии поступ. движ.:

В случае когда   J_П = const  уравнения движения примут вид:

            

 

Зв. прив. движется поступательно: m_прV²/2-T_нач=∫_x1^x2 F_прdx