Шпаргалка по "Механике"

2.  Учет сил  трения при расчете реакций  в поступательных кинематических парах: угол трения, конус трения, приведенный коэффициент трения.

Общие положения:

Природа трения, виды трения, некоторые  положения теории сухого трения.

Трение – общее сопротивление, возникающее на соприкасающихся поверхностях при их относительном движении.

По кинематическому признаку различают:

- трение скольжения,

- трение качения,

- трение верчения.

1. Трение скольжения. Природа: возникает за счёт механического сцепления шероховатости поверхностей. Процесс разрушения шероховатости – износ. , где f – коэффициент трения. В зависимости от состояния поверхностей различают:

- сухое трение,

- граничное трение (полусухое),

- полужидкостное трение,

- жидкостное трение (поверхности  разделены слоем смазки).

Сухое трение. – Коэффициент трения принимается величиной постоянной, а сила трения пропорциональна нормальному давлению лишь в определённом диапазоне нагрузок и скоростей.

- Сила трения направлена  противоположно скорости относительного  движения.

- С увеличением относительной  скорости, сила трения несколько снижется, приближаясь к некоторой постоянной величине.

- С увеличением нормального  давления сила трения увеличивается.

- Трение покоя больше  трения движения.

Жидкостное трение.

Если в слое смазки развивается гидродинамическое  давление, создающее усилия, превышающие действующую на вал нагрузку, то вал как бы всплывает и трение происходит по слою смазки.

Для поступательного  движения: .

Для вращательного движения: - для новых, необработанных цапф;

- для старых, проработанных цапф.

- приведённый коэффициент трения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №7

1.    Классификация  механизмов по конструктивному  признаку.

Структурно-конструктивная классификация:

- рычажные механизмы;

Рычажные механизмы  состоят из тел, выполненных в  виде рычагов, стержней. Эти стержни  или рычаги взаимодействуют друг с другом по поверхности. Поэтому  рычажные механизмы способны воспринимать и передавать значительные усилия.

Используются в качестве основных технологических устройств. Однако воспроизведение требуемого закона движения такими механизмами  весьма ограничено.

- кулачковые механизмы;

Кулачковый механизм состоит из тела криволинейной формы, характер движения которого определяет движение всего механизма. Основное преимущество заключается в том, что, не изменяя количества звеньев, можно воспроизвести любой закон движения за счёт изменения профиля кулачка. Но в кулачковом механизме имеются звенья, соприкасающиеся в точке, или по линии, что существенно ограничивает величину передаваемого усилия в связи с появлением очень больших удельных давлений. Поэтому кулачковые механизмы в основном используются как средство автоматизации технологического процесса, где кулачок играет роль жесткого программоносителя.

- зубчатые механизмы  (состоят из зубчатых колёс);

Зубчатым механизмом называется механизм, в состав которого входят зубчатые колёса (тело, имеющее замкнутую систему выступов или зубьев).

Зубчатые механизмы  в основном используются для передачи вращательного движения с изменением, если это необходимо, величины и направления угловой скорости.

Передача движения в  этих механизмах осуществляется за счёт бокового давления специально профилированных  зубьев. Для воспроизведения заданного соотношения угловых скоростей профили зубьев должны быть взаимоогибаемые, то есть профилю зуба одного колеса должен соответствовать вполне определённый профиль зуба другого колеса. Профили зубьев могут быть очерчены различными кривыми, но наиболее распространение получили механизмы с эвольвентным профилем зуба, то есть с зубом, очерченным по эвольвенте.

- комбинированные.

2. Учет сил трения при расчете реакций во вращательных кинематических парах: круг трения, приведенный коэффициент трения.

Общие положения:

Природа трения, виды трения, некоторые  положения теории сухого трения.

Трение – общее сопротивление, возникающее на соприкасающихся поверхностях при их относительном движении.

По кинематическому признаку различают:

- трение скольжения,

- трение качения,

- трение верчения.

1. Трение скольжения. Природа: возникает за счёт механического сцепления шероховатости поверхностей. Процесс разрушения шероховатости – износ. , где f – коэффициент трения. В зависимости от состояния поверхностей различают:

- сухое трение,

- граничное трение (полусухое),

- полужидкостное трение,

- жидкостное трение (поверхности  разделены слоем смазки).

Сухое трение. – Коэффициент трения принимается величиной постоянной, а сила трения пропорциональна нормальному давлению лишь в определённом диапазоне нагрузок и скоростей.

- Сила трения направлена противоположно  скорости относительного движения.

- С увеличением относительной  скорости, сила трения несколько  снижется, приближаясь к некоторой  постоянной величине.

- С увеличением нормального давления сила трения увеличивается.

- Трение покоя больше трения  движения.

Жидкостное трение.

Если в слое смазки развивается  гидродинамическое давление, создающее  усилия, превышающие действующую  на вал нагрузку, то вал как бы всплывает и трение происходит по слою смазки.

Для поступательного движения: .

Для вращательного движения: - для новых, необработанных цапф;

- для старых, проработанных цапф.

- приведённый коэффициент трения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №8

1. Цели, задачи и методы кинематического анализа рычажных механизмов. Основные допущения.

Кинематический анализ механизмов ставит своей задачей  определение траекторий, скоростей  и ускорений точки или угловых скоростей и ускорений звеньев механизма. На практике широко применяются метод планов скоростей и ускорений. При исследовании все размеры звеньев механизма должны быть известны.

2.  Механический коэффициент  полезного действия машины: общие  понятия, КПД  при последовательном и параллельном соединении механизмов.

При последовательном соединении механизмов:

,

,

                    …

,

.

При параллельном соединении механизмов:

,

,

,

,

            …

,

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №9

1. Передаточные функции  механизма: графический метод определения передаточных функций (аналоги скорости и ускорения).

Графический метод:

Имеет низкую точность. При  использовании этого метода сначала  строят планы положений механизма. Планом положений механизма называют кинематическую схему, построенную при заданном положении входного звена (кривошипа). Кинематическая схема – это схема механизма, построенная с учётом размеров звеньев в масштабе, с использованием установленных стандартом условных графических обозначений. При построении планов положения механизма сначала находят крайние положения (если это возможно). Крайним положением называют такое положение, которое ограничивает траекторию точки, совершающей возвратные движения. Масштабным коэффициентом μ называют отношение действительной величины какого-то физического параметра к отрезку (в мм), который изображает эту величину на графике, схеме и так далее.

Графо-аналитический метод заключается  в построении планов скоростей и  ускорений. Планом скоростей (ускорений) называют векторное масштабное изображение этих параметров для соответствующего положения механизма. Этот метод отличается от графического возможностью определения не только величины скорости и ускорения для всех подвижных звеньев механизма.

Аналог – это параметр, зависящий только от структуры и геометрии механизма и независящий от абсолютной скорости входного звена.

 - аналог скорости (в метрах), - аналог ускорения (в метрах).

2.  Синтез  рычажных механизмов: синтез шарнирного 4-х звенника методом замкнутости векторного контура.

Теорема Грасгофа: Наименьшее звено в четырёхзвенном механизме  будет являться кривошипом, если сумма  его длины и длины любого другого  звена меньше суммы длин оставшихся звеньев. Если длины звеньев равны r, R, l, L, то , ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №10

1. Графоаналитический метод определения кинематических параметров: планы скоростей и ускорений.

Графо-аналитический метод заключается  в построении планов скоростей и  ускорений. Планом скоростей (ускорений) называют векторное масштабное изображение этих параметров для соответствующего положения механизма. Этот метод отличается от графического возможностью определения не только величины скорости и ускорения для всех подвижных звеньев механизма.

2. Виды зубчатых механизмов, требования, предъявляемые к зубчатым механизмам, назначение и области применения.

Зубчатым механизмом называется механизм, в состав которого входят зубчатые колёса (тело, имеющее замкнутую систему выступов или зубьев).

Зубчатые механизмы  в основном используются для передачи вращательного движения с изменением, если это необходимо, величины и  направления угловой скорости.

Передача движения в  этих механизмах осуществляется за счёт бокового давления специально профилированных зубьев. Для воспроизведения заданного соотношения угловых скоростей профили зубьев должны быть взаимоогибаемые, то есть профилю зуба одного колеса должен соответствовать вполне определённый профиль зуба другого колеса. Профили зубьев могут быть очерчены различными кривыми, но наиболее распространение получили механизмы с эвольвентным профилем зуба, то есть с зубом, очерченным по эвольвенте.

Для воспроизведения  постоянного соотношения угловых  скоростей используются механизмы  с круглыми зубчатыми колёсами.

Различают плоские и  пространственные механизмы. В плоском  механизме оси параллельны, а  в пространственном пересекаются или  перекрещиваются. В плоском механизме  колёса имеют цилиндрическую форму, в пространственном – коническую (если оси пересекаются).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №11

1.  Аналитический метод  кинематического расчета механизмов.

Аналитический метод  кинематического исследования рычажных механизмов основан на условии замкнутости  контуров их кинематических цепей. Составляя  уравнения проекции звеньев на соответствующие оси координат, устанавливают функциональную связь между кинематическими параметрами, характеризующими движение входных и выходных звеньев механизмов. При решении задач кинематического анализа пространственных рычажных механизмов, а также пространственных разомкнутых кинематических цепей  (промышленных роботов и манипуляторов), широко используют векторный метод, основанный на общих положениях векторной алгебры, и включающий в себя элементы теории матриц. Применение аналитического метода  затрудняется сложностью получаемых расчётных уравнений, поэтому именно в этих случаях целесообразно использование ЭВМ.

2.  Эвольвента, ее характеристики  и свойства.

Эвольвентой круга называется плоская кривая, которую вычерчивает  точка, лежащая на прямой, перекатываемой без скольжения по неподвижной окружности.

Основные свойства:

- Эвольвента не имеет  точек внутри основной окружности.

- Нормаль, проведённая  в любую точку эвольвенты проходит  по касательной к основной  окружности. .

- Точки касания нормалей с основной окружностью образуют центр кривизны эвольвенты. То есть основная окружность представляет собой геометрическое место центров кривизны эвольвенты.

- Любая ветвь эвольвенты  вполне определяется величиной  радиуса основной окружности ( ) и положением начала отсчёта эвольвентного угла ( ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №12

1. Динамический анализ  рычажных  механизмов. Цели и задачи.

 

Силовой расчёт.

Задачи: - Определение сил, действующих на звенья или на связи механизма.

- Определение уравновешивающей  силы (уравновешивающего момента)  на входном звене.

Цели: - Накопление необходимых данных для последующего проектирования и конструирования механизма.

- Определение форм  звеньев, поперечных сечений.

- Проведение расчёта  на прочность и жёсткость.

- Расчёт на износостойкость,  трение.

- Подбор подшипников.

- Выбор электродвигателя.

Основные допущения: - Скорость входного звена постоянна.

- Механизм идеальный  (звенья неупругие, абсолютно  жёсткие).

- Трения в кинематических парах нет.

- Все звенья находятся в одной  плоскости.

В тихоходных механизмах, где изменения  скоростей незначительно, следовательно, сила инерции тоже незначительна, используют статический метод расчёта, при котором используются обычные уравнения равновесия (уравнения статики).

В быстроходных механизмах могут быть значительные силы инерции, превышающие  действующие внешние нагрузки. Эти  силы надо учитывать при использовании метода кинетостатики.

Силы инерции, возникающие только при движении механизма, носят название динамических усилий. Они приводят к появлению в кинематических парах дополнительных динамических давлений.

Метод кинетостатики заключается  в составлении уравнения равновесия и включает в себя силы инерции. Эти  уравнения называются уравнениями кинетостатики. Механизм условно принимается за неподвижный. Метод кинетостатики основан на принципе Даламбера: Если ко всем силам, действующим на связанную систему тел приложить силу инерции, то такую систему можно условно считать находящейся в равновесии.

Принцип освобождаемости  от связей: Не нарушая состояния покоя или движения системы можно разрывать отдельные связи, заменяя отдельные связи соответствующими реакциями.