.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
  • lesson.bystrickaya.ru/token-ring-ii-podklyuchenie-setevih-komponentov-7.html
  • grade.bystrickaya.ru/novosti-oao-dek-monitoring-sredstv-massovoj-informacii-16-fevralya-2011-goda.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/4-principi-prava-v-d-popkov-doktor-yuridicheskih-nauk-professor.html
  • thescience.bystrickaya.ru/gosudarstvennaya-grazhdanskaya-sluzhba-chast-2.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/2-ceni-po-kontraktu-i-obshaya-stoimost-kontrakta.html
  • lecture.bystrickaya.ru/association-of-voluntary-service-organizations-programmi-razvitiya-dobrovolcheskih-iniciativ-dobrovolcheskie-iniciativi.html
  • desk.bystrickaya.ru/polozhenie-ob-obektovom-zvene-preduprezhdeniya-i-likvidacii-chrezvichajnih-situacij-rschs-i-grazhdanskoj-oboroni-go.html
  • urok.bystrickaya.ru/programma-konferencii-19-iyunya-2012-goda-10-00-10-30.html
  • nauka.bystrickaya.ru/vozmozhnosti-ispolzovaniya-elektronnih-tablic-v-prepodavanii-mikroekonomiki.html
  • gramota.bystrickaya.ru/vsovetskoe-vremya-k-filippikam-v-adres-burzhuaznih-falsifikatorov-istorii-vtoroj-mirovoj-v-nashej-strane-otnosilis-s-izryadnim-skepsisom-mi-bili-vospitani-v-u-stranica-2.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/obshestvoznanie-otveti-na-ekzamenacionnie-bileti-dlya-8-klassa.html
  • knigi.bystrickaya.ru/skazka-kak-lekarstvo-stranica-16.html
  • university.bystrickaya.ru/gorodskoj-konkurs-socialnoj-ekologicheskoj-reklami-mi-za-chistij-gorod-diplom-pobeditelya-reutova-o-n.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/programma-vstupitelnogo-ekzamena-v-aspiranturu-po-inostrannomu-yaziku-anglijskomu-nemeckomu.html
  • bukva.bystrickaya.ru/torgovelno-promislova-palata-zovnshnoekonomchna-poltika-ukrani.html
  • thesis.bystrickaya.ru/prilozhenie-e-analiticheskij-otchet-po-praktike-16.html
  • knigi.bystrickaya.ru/rossiya-pod-vlastyu-masonov-moskva.html
  • doklad.bystrickaya.ru/v-nestajko-vstrane-solnechnih-zajchikov.html
  • universitet.bystrickaya.ru/spravochnoe-posobie-dlya-nachinayushih-korotkovolnovikov-izdanie-3-e-pererabotannoe-i-dopolnennoe-stranica-8.html
  • composition.bystrickaya.ru/orenburg-v-godi-velikoj-otechestvennoj-vojni-v-a-melnikov-kandidat-pedagogicheskih-nauk-n-m-proshina-kandidat.html
  • lesson.bystrickaya.ru/programmirovanie-dlya-matematikov.html
  • college.bystrickaya.ru/31-upravlenie-vnutrennih-del-leningradskoj-oblasti-v-techenie-30-let-zanimavshego-rukovodyashie-posti-v-organah-gosudarstvennoj.html
  • holiday.bystrickaya.ru/myasokombinat-reestr-licenzirovaniya-mchs-rossii-za-period-s-01-07-2002-g-po.html
  • knigi.bystrickaya.ru/regonalnij-rozvitok-centralno-ukranskogo-ekonomchnogo-rajonu.html
  • desk.bystrickaya.ru/plan-diplomnoj-raboti-vvedenie-1-analiz-otechestvennih-proizvoditelej-akkumulyatorov-i-batarej-v-rossii-4-2-analiz-dejstvuyushej-na-ooo-kza-sistemi.html
  • university.bystrickaya.ru/goryachaya-liniya-mchs-prinimaet-soobsheniya-o-gazovih-ballonah-v-restoranah-informacionnoe-agentstvo-baltijskoe-informacionnoe-agentstvo-15032012.html
  • doklad.bystrickaya.ru/v-poiskah-sovi-birdwaching-4-dnya-vidi-aktivnogo-otdiha-na-urale.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/komitet-po-obrazovaniyu-dokumentaciya-dlya-provedeniya-podbora-organizacij-otdiha-i-ozdorovleniya-detej-i-molodezhi-sankt-peterburga-v-2012-godu.html
  • student.bystrickaya.ru/2-metodicheskie-rekomendacii-po-vospitatelnoj-rabochaya-programa-po-discipline-sociologiya-dlya-specialnostej-260100.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/referat-po-himii.html
  • control.bystrickaya.ru/elektrodinamika-i-rasprostranenie-radiovoln-i-kvantovie.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/26-dejstviya-dsp-pri-poluchenii-informacii-ot-mashinista-poezda-ob-izlome-relsa-ili-razrive-stika.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/razdeli-disciplin-i-vidi-zanyatij-programma-naimenovanie-disciplini-socialno-ekonomicheskaya-statistika.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rasporyazhenie-glavi-administracii-goroda-o-provedenii-aukcionov-na-pravo-zaklyucheniya-dogovorov-v-otnoshenii-municipalnogo-imushestva-ot-26-yanvarya-2009-goda-23-r-forma-torgov.html
  • grade.bystrickaya.ru/missionersko-katehizatorskie-kursi-moskovskoj-eparhii-orehovo-zuevskij-kust.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.