Шпаргалка по "Механике"

БИЛЕТ №1

1. Определение машины, механизма, машины полуавтомата, автомата, автоматической линии. Классификация машин.

ОТВЕТ: По определению  академика Артоболевского:

Машина – есть устройства, создаваемые человеком для изучения и использования законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, повышения его производительности путём частичной или полной замены его в трудовых и физиологических функциях.

Механизм – система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других твёрдых тел. Если в преобразовании движения участвуют жидкие или газообразные тела, то механизм называется гидравлическим или пневматическим. Обычно в механизме имеется одно входное звено, получающее движение от двигателя, и одно выходное звено, соединённое с рабочим органом или указателем прибора. Механизмы бывают плоские и пространственные.

Классификация машин  по функциональному назначению:

- энергетические (двигатели,  генераторы).

- рабочие (транспортные, технологические).

- информационные (контрольно-управляющие, математические).

- кибернетические.

Машины состоят из механизмов.

По функциональной классификации различают:

- механизмы двигателей  и преобразователей;

- исполнительные механизмы;

- передаточные механизмы;

- механизмы контроля, регулирования, наладки;

- механизмы подачи, питания,  сортировки;

- механизмы счёта,  взвешивания, упаковки.

Много общего с точки  зрения структуры и методики расчёта  их механических параметров.

Структурно-конструктивная классификация:

- рычажные механизмы;

- кулачковые механизмы;

- зубчатые механизмы  (состоят из зубчатых колёс);

- комбинированные.

2. Периодические колебания  угловой скорости входного звена:  причины их возникновения и  способы ограничения, коэффициент  неравномерности хода.

Причины периодических колебаний угловой скорости входного звена механизма:

- приведённый момент  движущих сил не совпадает  с моментом сил сопротивления,  то есть  .

- Приведённый момент инерции  – величина не постоянная, то  есть  .

Средним коэффициентом  неравномерности хода называется степень неравномерности хода машины за цикл установившегося движения. , , , . Для большинства производственных машин периодическая неравномерность отрицательно влияет на ход технологического процесса и допускается лишь в определённых пределах, зависящих от значения машины. Например, для поршневых машин: , для щековой дробилки: .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №2

1. Строение механизмов. Определение звена, кинематической пары, кинематической цепи.

Звеном называется одно или несколько жёстко соединённых между собой тел.

Звено, принимаемое за неподвижное, называется стойкой. В зависимости от характера движения относительно стойки, различают:

- кривошип (звено, совершающее  полный оборот относительно стойки);

- коромысло (звено,  совершающее неполной оборот  относительно стойки);

- ползун (звено, совершающее  возвратно-поступательное движение по направляющим);

- шатун (звено, совершающее  сложные движения). Нет связи со  стойкой, только через коромысло,  кривошип и так далее.

Звено, которому сообщаются заданные движения, называют входное (или ведущее). Звено, для получения требуемого движения которого создан механизм, называют выходным (или ведомым).

Кинематической парой называют соединение двух звеньев, обеспечивающее их относительную подвижность. Класс кинематической пары устанавливают в зависимости от числа ограничений, накладываемых на относительные движения звеньев. Свободная пара имеет 6 степеней свободы.

- Первый класс –  1 ограничение (по нормали) Пример  – шар на плоскости.

- Второй класс –  2 ограничения. Пример – Цилиндр  на плоскости.

- Третий класс –  3 ограничения. Пример – сферический шарнир, куб на плоскости.

- Четвёртый класс –  4 ограничения.

- Пятый класс –  5 ограничений.

Поверхность, линия или  точка, по которым взаимодействуют  звенья в кинематической паре, называются элементами звена.

Если звенья соприкасаются по поверхности, то пара называется низшей. В высших кинематических парах звенья соприкасаются по линии или в точках.

В плоских механизмах, в которых звенья расположены  в параллельных плоскостях или одной  плоскости, могут быть пары только 4 и 5 класса.

В плоском механизме пары 5 класса – это низшие пары, а пары 4 класса – это высшие пары.

Кинематической цепью  называют связанную систему звеньев  и кинематических пар. Различают  пространственные и плоские кинематические цепи, разомкнутые и замкнутые.

В плоском механизме с низшими парами можно выделить:

1) входные звенья, каждое  из которых присоединено с  помощью вращательной или поступательной  кинематической пары к стойке  и имеет одну степень подвижности  (W=1);

2) кинематические цепи  или структурные группы звеньев, имеющее число степеней подвижности, равное нулю (W=0).

В плоском механизме  пары 5 класса – это низшие пары, а пары 4 класса – это высшие пары.

2. Определение угловой скорости входного звена механизма при установившемся режиме с помощью диаграммы энергомасс.

- графически (по диаграмме энерго-масс). . Угловая скорость переменная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №3

1. Классификация кинематических пар.

Кинематической парой называют соединение двух звеньев, обеспечивающее их относительную подвижность. Класс кинематической пары устанавливают в зависимости от числа ограничений, накладываемых на относительные движения звеньев. Свободная пара имеет 6 степеней свободы.

- Первый класс –  1 ограничение (по нормали) Пример – шар на плоскости.

- Второй класс – 2 ограничения.  Пример – Цилиндр на плоскости.

- Третий класс – 3 ограничения.  Пример – сферический шарнир, куб на плоскости.

- Четвёртый класс – 4 ограничения.

- Пятый класс – 5 ограничений.

Поверхность, линия или точка, по которым взаимодействуют звенья в кинематической паре, называются элементами звена.

Если звенья соприкасаются по поверхности, то пара называется низшей. В высших кинематических парах звенья соприкасаются  по линии или в точках.

В плоских механизмах, в которых  звенья расположены в параллельных плоскостях или одной плоскости, могут быть пары только 4 и 5 класса.

В плоском механизме пары 5 класса – это низшие пары, а пары 4 класса – это высшие пары.

2. Определение момента инерции маховика по заданному коэффициенту неравномерности хода при установившемся режиме работы механизма приближенным методом, методами Мерцалова и Виттенбауэра.

Приближённый метод: , , , , .

Метод Мерцалова: , , , , , .

Метод Виттенбауэра.

, , , .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №4

1. Структурный анализ механизмов. Цель и задачи структурного анализа. Определение степени свободы механизма.

Класс и порядок механизма  устанавливают по структурной группе, имеющей наиболее высший порядок и класс. Степень свободы пространственного механизма:

W=6n-5P₅-4Р₄-3Р₃-2Р₂-Р₁ (формула Малышева). Степень подвижности плоского механизма: W=3n-2P₅- Р₄ (формула Чебышева).

2.   Уравновешивание  машин на фундаменте (пример).

При движении звеньев  механизма на кинематические пары передаются переменные по значению и направлению  динамические давления, являющиеся результатом  действия сил и моментов от сил  инерции. Эти давления, передаваясь  на стойку механизма, а затем на фундамент всей машины, могут вызвать различные вибрационные и другие нежелательные явления. Уравновешивая силы инерции и инерционные моменты с помощью рационального подбора и распределения масс звеньев механизма, можно полностью или частично погасить (уменьшить) указанные динамические явления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИЛЕТ №5

1. Структурный  синтез шарнирно-рычажных механизмов. Группы Ассура, их классификация. Формула строения механизма его класс и порядок.

Задачами структурного анализа являются: выявление особенностей строения, определение числа степеней свободы, порядка и класса механизма с целью установления рациональных методов и последовательностью кинематического расчёта.

Любой механизм включает в свой состав простейший начальный или первичный  механизм, который состоит из одного подвижного звена и стойки, связанной либо поступательной, либо вращательной парой.

Более сложные механизмы образуются из простого начального механизма путём  присоединения к нему структурных  групп или групп Асура. Группа Асура – это такая кинематическая цепь, которая, будучи присоединённой свободными (незанятыми) элементами пар к стойке, образует неподвижную систему, то есть W=0. (3n-2P₅=0)

Структурный синтез механизмов основан  на методе «наслоения» или присоединения  к имеющейся кинематической цепи механизма групп с числом степеней подвижности, равным нулю.

Структурная группа имеет порядок  и класс. Порядок определяют по числу  свободных (независимых) элементов  кинематических пар, а класс –  по числу кинематических пар, образующих наиболее сложный замкнутый контур.

Класс и порядок механизма устанавливают  по структурной группе, имеющей наиболее высший порядок и класс. Степень  свободы пространственного механизма:

W=6n-5P₅-4Р₄-3Р₃-2Р₂-Р₁ (формула Малышева). Степень подвижности плоского механизма: W=3n-2P₅- Р₄ (формула Чебышева).

Исследуя структуру  механизма, необходимо выделить входное  звено и разбить кинематическую цепь механизма на простейшие группы. Характер образования кинематической цепи механизма указывается формулой его строения. Например, формула: I→ II (2-3)→II (4-5) указывает, что механизм образован последовательным присоединение двух двухпроводковых групп; формула: I→ II (2-3)→III (4-5-6-7) говорит о присоединении к двухпроводковой группе

II (2-3) трёхпроводковой группы III (4-5-6-7).

2.  Трение в кинематических  парах механизма: основные понятия,  виды трения, коэффициент трения  скольжения.

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 №6

1. Замена высших кинематических пар низшими. Условия эквивалентности, соблюдаемые при замене, порядок замены.

При классификации механизмов с высшими парами удобнее последние  заменить и получить механизм с одними низшими парами,  который можно  разбить на входные и группы выходных звеньев. Одна кинематическая высшая пара может быть заменена двумя низшими, центры которых совпадают с центрами кривизны элементов высших пар. После замены высшей пары низшими, в заменяющем механизме появляется фиктивное звено. Порядок присоединения групп выходных звеньев (двухпроводковых или трёхпроводковых) механизма в соответствии с формулой его строения указывает на последовательность кинематического анализа, а обратная последовательность – на порядок силового расчёта механизма.