.RU

Учебно-методическое пособие к программе и контрольные задания для студентов факультета технологического образования




Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию
Нижнетагильская государственная социально-педагогическая академия


ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН


Учебно-методическое пособие

к программе и контрольные задания для студентов

факультета технологического образования


Нижний Тагил

2007

ББК 34.41я73

Т338

Печатается по решению учебно-методического совета НТГСПА (протокол № 7 от 12 марта 2007 г.)


Теория механизмов и машин : учебно-методическое пособие к программе и контрольные задания для студентов факультета технологического образования / авт.-сост. Р. А. Дмитриева ; Нижнетагильская государственная социально-педагогическая академия. – Нижний Тагил, 2007. – 60 с.


Рецензенты:

^ Н. П. Бобров, канд. техн. наук, доцент кафедры общей физики НТФ УГТУ-УПИ;

С. К. Мохов, канд. пед. наук, доцент кафедры теории и методики технологического образования НТГСПА


Пособие содержит программу изучения курса «Теория механизмов и машин» на факультете технологии и предпринимательства, краткие методические указания к изучению разделов программы, примеры решения типовых характерных задач, вопросы для самоконтроля знания программного материала, а также контрольное задание для студентов по курсу дисциплины с примером ее выполнения.

Методическое пособие предназначено для оказания помощи студентам по самостоятельному изучению теории механизмов и машин.


Редактор Е. С. Шарипова

Корректор Л. А. Сорокова

Компьютерная верстка С. В. Горбуновой


Подписано в печать 20.09.07. Формат 6084 1/16. Бумага для множительных аппаратов. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная (на ризографе). Усл. печ. л. 3,9. Уч.-изд. л. 4,2. Тираж 50 экз. Заказ №

Оригинал-макет изготовлен в РИО НТГСПА. Отдел издательских и множительных систем НТГСПА.

Адрес: 622031, Нижний Тагил, ул. Красногвардейская, 57.


© Нижнетагильская государственная

социально-педагогическая академия, 2007

Оглавление

Предисловие 3

Программа курса «Теория машин и механизмов» 4

Методические указания к изучению разделов программы

1. Введение 9

2. Структура механизмов 12

3. Обзор механизмов 15

4. Кинематический анализ и синтез механизмов 22

5. Основные виды механизмов 25

6. Динамика механизмов и машин 30

Самостоятельная работа 36

Примеры выполнения самостоятельной работы

Кинематическое исследование кривошипно-шатунного механизма 38

Кинематическое исследование кривошипно-балансирного механизма 53

Приложение

Схемы механизмов 57

Данные к схемам механизмов 58

ПРЕДИСЛОВИЕ


Теория механизмов и машин – это инженерная дисциплина, преподаваемая студентам в высшем учебном заведении. Будущий учитель технологии, преподаватель технических дисциплин должен изучить основные положения теории машин и общие методы кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов, а также приобрести навыки в применении этих методов к исследованию и проектированию кинематических схем различных типов механизмов и машин.

Наряду с изучением курса теории механизмов и машин в учебных планах предусматривается обязательное выполнение студентами контрольной работы, которая содержит задачи по кинематическому исследованию шарнирно-рычажных механизмов. Контрольная работа способствует закреплению, углублению и обобщению теоретических знаний, а также применению этих знаний к комплексному решению конкретной инженерной задачи по исследованию и расчету механизмов и машин; развивает у студента творческую инициативу и самостоятельность, повышает его интерес к изучению дисциплины и прививает некоторые навыки научно-исследовательской работы.

Методическое пособие предназначено для оказания помощи студентам дневного и заочного отделений в освоении курса «Теория механизмов и машин».

^ ПРОГРАММА КУРСА «ТЕОРИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ»

1. Пояснительная записка

1.1. Место дисциплины в системе профессиональной образовательной программы

Курс «Теория механизмов и машин» (ТММ) является одним из основных в общеинженерной подготовке учителя технологии. Наряду с другими дисциплинами ТММ обеспечивает переход от общенаучных дисциплин к профилирующим, развивает навыки, необходимые для профессиональной деятельности специалистов технологического образования молодежи, курс обеспечивает знание общих методов кинематического и силового исследования и проектирования механизмов.

Основой конструкции машины является ее кинематическая схема. Анализ структуры и кинематики механизмов является первым этапом проектирования, на котором определяются такие важнейшие характеристики, как виды осуществляемых движений, число степеней свободы, траектории точек, перемещения звеньев, а также их скорости и ускорения. Все указанные вопросы рассматриваются в разделе «Структурный и кинематический анализ механизмов». Раздел «Динамический анализ» посвящен исследованию сил, возникающих при работе механизмов, а также проектированию механизма с учетом динамических свойств.

^ 1.2. Цель преподавания дисциплины – ознакомить студента с кругом понятий и методов исследования структуры механизмов, анализа и синтеза, свойственных машиностроению для понимания физической природы явлений, лежащих в основе действий механизма, и его конструирования.

Учебные занятия по ТММ должны побуждать студента к активной работе над материалом, тем самым способствуя поднятию его до уровня творческого работника, каким ему надлежит стать по окончании вуза.

^ 1.3. Задачи изучения дисциплины

Первая задача, называемая анализом механизмов, заключается в том, чтобы изучить метод исследования существующих механизмов. К кинематическому анализу механизмов, например, относится определение траектории, скоростей и ускорений различных точек звеньев. При решении этой задачи главным образом обращается внимание на методы исследования, а не на их результаты. Изученные в ТММ методы исследования в дальнейшем применяются при изучении других технических дисциплин, где главное внимание обращают на результаты исследования.

^ Вторая задача, называемая синтезом механизмов, является задачей, обратной анализу, т. е. при синтезе требуется спроектировать механизм по данным структурным, кинематическим и динамическим условиям. В этом случае главное внимание уделяется методам синтеза, а не конкретным механизмам, получаемым в результате его.

С точки зрения педагогической направленности курс решает задачи получения навыков изложения основных принципов работы механизмов, постановки и решения конкретных конструкторских задач.

ТММ является базовой учебной дисциплиной для последующего изучения курсов: детали машин и подъемно-транспортные механизмы, гидравлические машины, металлорежущие станки, моделирование и техническое конструирование, устройство автомобиля, устройство швейной машины, механизация и автоматизация производственных процессов.

^ В основу дисциплины «Теория механизмов и машин» положены фундаментальные положения математики, инженерной графики, теоретической механики.

Разделы курса «Высшая математика»:

– элементы векторной алгебры и аналитической геометрии;

– дифференциальное исчисление функций одной переменной;

– графическое дифференцирование и интегрирование.

Разделы из курса «Инженерная графика»:

– основные понятия и термины;

– комплексные проекции многогранников и тел вращения;

– аксонометрические проекции.

Разделы из курса «Теоретическая механика»:

– плоская система сил;

– пространственная система сил;

– равновесие системы сил, силы инерции, принцип Д’Аламбера;

– кинематика точки;

– простейшие движения твердого тела, плоское движение;

– сложное движение точки и твердого тела;

– динамика точки, твердого тела и механической системы;

– элементы аналитической механики.

В результате изучения теории механизмов и машин студент должен знать:

– структурный анализ механизмов и машин;

– методы кинематического анализа различных видов механизмов;

– методы синтеза плоских рычажных механизмов;

– устройство, классификацию, достоинства и недостатки плоских рычажных механизмов, винтовых, кулачковых и зубчатых механизмов;

– силы, действующие на звенья механизмов, уравнения движения машин;

– условия, необходимые для развития несущей способности масляного слоя;

– способы устранения неуравновешенности быстровращающихся звеньев.

^ Студент должен уметь:

– составлять и читать кинематические схемы механизмов;

– определять траектории, скорости и ускорения точек звеньев плоских рычажных механизмов графическим и графоаналитическими способами;

– методами синтеза получать новые механизмы путем преобразования шарнирного четырехзвенника;

– производить выбор профиля нарезки винта винтового механизма;

– определять профиль кулачка для выполнения заданного закона движения толкателя;

– определять основные параметры зубчатого колеса с помощью измерительных инструментов;

– определять передаточное число механизмов передач вращательного движения, размеры основных звеньев и расстояния между осями валов механизмов;

– производить статическую и динамическую балансировку вращающихся звеньев машин и механизмов.


^ 2. Содержание курса

1. Введение.

Предмет и содержание теории механизмов и машин как одного из важных разделов общего курса машиноведения в педагогических вузах.

Связь теории механизмов и машин с другими разделами машиноведения.

Роль машины в материальном производстве.

Основные понятия: механизм, механическое приспособление и машина.

Принцип классификации машин.

^ 2. Структура механизмов.

Механизмы – составные части машин. Элементы механизмов: звенья, кинематические пары. Классификация звеньев. Классификация кинематических пар.

Кинематические цепи. Их классификация. Механизм как частный случай кинематической цепи. Структурный анализ механизмов. Составление кинематических схем; обозначения, принятые в них. Примеры структурного анализа механизмов.

^ 3. Обзор механизмов.

Обзор применяемых механизмов и их классификация. Понятие о классификации по Ассуру.

Классификация по типу звеньев и кинематических пар.

^ 4. Кинематический анализ и синтез механизмов.

Задачи и методы кинематического исследования. Кинематический анализ методом засечек и построения кинематических диаграмм.

Использование приемов графического дифференцирования.

Кинематический анализ методом планов.

Задачи синтеза. Получение новых механизмов путем преобразования шарнирного четырехзвенника.

Принцип модификации механизмов.

5. Основные виды механизмов.

5.1. Шарнирно-рычажные механизмы. Универсальный шарнир как пространственный сферический шарнирный четырехзвенник. Особенности его устройства и работы.

5.2. Винтовые механизмы. Область их применения. Кинематические схемы.

5.3. Кулачковые механизмы. Их классификация, область применения, достоинства и недостатки. Анализ и синтез кулачковых механизмов.

5.4. Механизм с жесткими звеньями для передачи вращательного движения. Их классификация. Основные кинематические соотношения. Передаточное отношение и передаточное число.

5.5. Эпициклические механизмы. Механизмы с подвижными осями колес. Назначение и область применения. Кинематическое исследование дифференциальных и планетарных передач.

5.6. Механизм с гибкими, пневматическими, гидравлическими и электрическими звеньями. Классификация механизмов с гибкими звеньями. Принципы устройства пневматических, гидравлических и электрических передач.

6. Динамика механизмов и машин.

6.1. Задачи динамического исследования машин. Силы, действующие на звенья механизмов и машин. Основное уравнение движения машин и его анализ.

6.2. Потери при трении и другие механические потери. Механический коэффициент полезного действия машины. Пути повышения механического КПД и износа от трения. Жидкостное трение и смазывающие жидкости. Условия, необходимые для развития несущей способности масляного слоя.

6.3. Принципы расчета механизма. Аналитическое и графическое определение сил, действующих в звеньях механизма. Кинематический анализ механизмов. Метод вспомогательного рычага Н. Е. Жуковского.

6.4. Устойчивость стационарных и передвигающихся машин. Регулирование машин. Цели регулирования машин. Пути устранения неравномерности движения. Задачи и способы регулирования.

Регулирование маховиками. Центробежные регуляторы и их работа. Методы автоматического регулирования машин.

6.5. Уравновешивание машин. Причины неуравновешенности машин. Неуравновешенная возмущающая сила и момент. Статическая и динамическая балансировка вращающихся масс. Уравновешивание машин на фундаменте.

Перечень лабораторных работ

1. Составление кинематических схем механизмов.

2. Структурный анализ механизмов.

3. Определение основных параметров зубчатых колес с помощью инструментов.

4. Кинематический анализ зубчатых механизмов.

5. Кинематическое исследование кулачковых механизмов.

6. Статическая балансировка вращающихся звеньев.

Литература

uchebno-metodicheskij-kompleks-po-itogovoj-gosudarstvennoj-attestacii-vipusknikov-specialnost.html
uchebno-metodicheskij-kompleks-po-izucheniyu-kursa-byudzhetnaya-sistema-rossijskoj-federacii-dlya-studentov-specialnosti-080105-finansi-i-kredit-nizhnij-novgorod-stranica-3.html
uchebno-metodicheskij-kompleks-po-kursu-ekonomicheskaya-teoriya-dlya-studentov-fakulteta-mbda-ochnoe-otdelenie-.html
uchebno-metodicheskij-kompleks-po-kursu-filosofii.html
uchebno-metodicheskij-kompleks-po-kursu-filosofiya-dlya-studentov-vseh-specialnostej-stranica-6.html
uchebno-metodicheskij-kompleks-po-kursu-finansi-organizacij-predpriyatij-dlya-studentov-ochnogo-ochno-zaochnogo-i-zaochnogo-otdelenij-specialnostej-080105-65-finansi-i-kredit.html
  • holiday.bystrickaya.ru/obrazovatelnaya-programma-po-napravleniyu-tehnologiya-obsluzhivayushij-trud-dlya-uchashihsya-5-6-klassov-variant-dlya-devochek.html
  • abstract.bystrickaya.ru/2007-2008-uchebnij-god-publichnij-doklad-direktora-shkoli-za-2010-2011-uchebnom-godu.html
  • lesson.bystrickaya.ru/soderzhanie-annotaciya-programmi-programma-professionalnoj-podgotovki-po-professii-prodavec-neprodovolstvennih.html
  • studies.bystrickaya.ru/glava-5-sozdanie-komandi-stiven-hassen-osvobozhdenie-ot-psihologicheskogo-nasiliya.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-3-zakonchen.html
  • urok.bystrickaya.ru/programma-kruzhka-ekolog-i-ya.html
  • school.bystrickaya.ru/hromirovanie-v-mashinostroenii-chast-4.html
  • esse.bystrickaya.ru/razdel-3-urovni-nauchnogo-poznaniya-filosofskie-voprosi-estestvennih-gumanitarnih-i-tehnicheskih-nauk.html
  • knigi.bystrickaya.ru/referatov-po-discipline-ekologiya.html
  • institut.bystrickaya.ru/statisticheskij-byulleten.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/spisok-politicheskih-partij-ih-regionalnih-otdelenij-i-inih-strukturnih-podrazdelenij-obsherossijskih-obshestvennih-obedinenij-i-inih-obshestvennih-obedinenij-stranica-2.html
  • teacher.bystrickaya.ru/est-takaya-premiya-chto-sgorit-to-ne-sgniet-3.html
  • spur.bystrickaya.ru/konservativnoe-lechenie-raka-zheludka-protektivnie-sredstva-dietoterapiya-voprosi-taktiki-protivoyazvennoj-terapii.html
  • education.bystrickaya.ru/2-generalnij-plan-i-transport-stroitelnie-normi-i-pravila-normi-proektirovaniya-kotelnie-ustanovki-snip-ii-35-76.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/zashita-personalnih-dannih-rabotnika-spravochnik-po-trudovomu-pravu-material-podgotovlen-s-ispolzovaniem-pravovih.html
  • nauka.bystrickaya.ru/urok-17-s-1113-strochnaya-i-zaglavnaya-bukvi-u-u-poyasnitelnaya-zapiska-nastoyashaya-rabochaya-programma-sostavlena.html
  • university.bystrickaya.ru/filosofskij-enciklopedicheskij-slovar-stranica-27.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/5-resursnoe-obespechenie-oop-osnovnaya-obrazovatelnaya-programma-visshego-professionalnogo-obrazovaniya-napravlenie-podgotovki.html
  • studies.bystrickaya.ru/gosudarstvennaya-tretyakovskaya-galereya-2.html
  • holiday.bystrickaya.ru/o-nauchno-issledovatelskoj-rabote.html
  • spur.bystrickaya.ru/kursln-syurs-rabochaya-programma-disciplini-istoriya-komi-literaturi-1960-1980-e-godi-blok-disciplin-opd.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tema-2-vozniknovenie-filosofii-filosofiya-drevnego-vostoka-1-specifika-filosofskogo-znaniya-i-filosofskoj-deyatelnosti.html
  • education.bystrickaya.ru/3-yazik-i-vremya-vvedenie-v-socialnuyu-epistemologiyu-yazika.html
  • holiday.bystrickaya.ru/o-samoobsledovanii-otdelnih-obrazovatelnih-programm-visshego-professionalnogo-obrazovaniya-v-akkreditovannom-gosudarstvennom-obrazovatelnom-uchrezhdenii-visshego.html
  • letter.bystrickaya.ru/nekommercheskoe-partnerstvo-nacionalnij-elektronno-informacionnij-konsorcium-np-neikon.html
  • bukva.bystrickaya.ru/uchyot-form-beznalichnih-raschetov-na-predpriyatii.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/setevaya-telefoniya-chast-2.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/razdel-2-korrekcionno-razvivayushee-obuchenie-sbornik-normativnih-dokumentov-i-metodicheskih-rekomendacij.html
  • essay.bystrickaya.ru/ensk-ru-v-sootvetstvii-s-prikazom-departamenta-smolenskoj-oblasti-po-kulture-n-17-ot-11-02-2008-predusmatrivaet-osushestvit-zakupku-knig-v-kolichestve-964-ek-stranica-3.html
  • studies.bystrickaya.ru/kak-i-chem-determinirovani-nashi-dejstviya.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/816-svedeniya-o-sushestvennih-sdelkah-sovershennih-kreditnoj-organizaciej-emitentom.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-v-www-i-u-ru.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/rekomendacii-vivodi-po-2-glave-zaklyuchenie.html
  • gramota.bystrickaya.ru/zamglavi-minsportturizma-smenil-novikova-v-nabsovete-olimpstroya-17-11-201-1-soderzhanie-glavnie-novosti-sporta-5.html
  • institute.bystrickaya.ru/finansovij-rinok-i-ego-funkcionirovanie-mirovoj-i-rossijskij-opit.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.