Witaj ponownie!
Mail Grupowy pomaga Twojej grupie sprawnie się komunikować, dzielić notatkami, wydarzeniami i opiniami. Dowiedz się więcej »
Przedmioty Wykładowcy Uczelnie

Książka - Zestaw problemów analizy i projektowania


Prowadzący Stanisław Wójcik
zgłoś naruszenie zasad
Podgląd

Zestaw problemów analizy i projektowania.pdf

Podgląd pliku (pełna wersja wyższej jakości po zalogowaniu):


ANTONI GRONOWICZ STEFAN MILLER W£ADYS£AW TWARÓG

TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW

ZESTAW PROBLEMÓW ANALIZY I PROJEKTOWANIA

WYDANIE TRZECIE

OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROC£AWSKIEJ WROC£AW 2000



Opiniodawca Antoni DZIAMA

Opracowanie redakcyjne Maria KOPEÆ

Korekta Aleksandra WAWRZYNKOWSKA

Projekt ok3adki Ma3gorzata BODAK

© Copyright by Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroc3awskiej, Wroc3aw 1996

OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROC£AWSKIEJ Wybrze¿e Wyspiañskiego 27, 50-370 Wroc3aw

ISBN 83-7085-395-1

Drukarnia Oficyny Wydawniczej Politechniki Wroc3awskiej. Zam. nr 32/99.



Spis treœci

Rozdzia3 1. Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Rozdzia3 2. Przyk3ady rozwi1zañ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Rozdzia3 3. Problemy analizy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Rozdzia3 4. Problemy syntezy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Rozdzia3 5. Problemy analizy wspomaganej komputerem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Rozdzia3 6. Komentarze do problemów analizy i syntezy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179 Rozdzia3 7. Zadania kontrolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Rozdzia3 8. Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218



Wprowadzenie

Zrozumienie zasad budowy i dzia3ania mechanizmów oraz zjawisk towarzysz1cych ich pracy jest niezbêdnym warunkiem efektywnego eksploatowania, a przede wszyst- kim projektowania maszyn, a tak¿e urz1dzeñ, aparatów i narzêdzi. Niniejsze opraco- wanie zawiera problemy, których rozwi1zywanie, wspierane wyk3adem i wiedz1 podrêcz- nikow1 (wybrane pozycje zestawiono w spisie literatury), powinno siê przyczyniæ do lepszego opanowania metod analizy i syntezy mechanizmów.

Materia3 obejmuje podstawowe dzia3y teorii maszyn i mechanizmów, zw3aszcza do- tyczy analizy strukturalnej i kinematycznej, kinetostatyki oraz dynamiki. Omówiono równie¿ problematykê projektowania (syntezy) obszernej grupy mechanizmów. Wiele problemów jest ukierunkowanych na istotne zagadnienia tzw. syntezy strukturalnej, polegaj1cej na doborze typu uk3adu do realizacji wymaganej funkcji, narzucanej po- trzebami praktyki.

Publikacja zawiera: • przyk3ady rozwi1zañ (rozdz. 1) • problemy analizy (rozdz. 2) • problemy syntezy (rozdz. 3) • problemy analizy wspomaganej komputerem (rozdz. 4) • komentarze do problemów analizy i syntezy (rozdz. 5) • zadania kontrolne (rozdz. 6). Sposób zestawienia materia3u powinien stanowiæ istotn1 pomoc w studiowaniu teo- rii maszyn i mechanizmów. Dotyczy to przede wszystkim problemów analizy i syntezy. Ich rozwi1zanie, samodzielne lub przy pomocy nauczyciela, umo¿liwi efektywne zma- ganie siê z problemami praktycznymi. U¿ytkownikom tego opracowania autorzy s3u¿1 pomoc1 w postaci za31czonego zestawu rozwi1zanych przyk3adów (rozdz. 1), a tak¿e zestawem komentarzy i podpowiedzi (rozdz. 5). Wyra¿amy jednak nadziejê, ¿e u¿yt- kownicy siêgn1 po te pomoce i podpowiedzi w ostatecznoœci.

W zestawieniu problemów analizy i syntezy starano siê uwzglêdniæ mo¿liwie szero- k1 grupê uk3adów kinematycznych – wiele z nich to rozwi1zania spotykane w praktyce. Dziêki temu niniejsze opracowanie mo¿e byæ tak¿e pomocne praktykom, zw3aszcza w doborze idei rozwi1zania konkretnego problemu technicznego. S1dzimy, ¿e ta cecha powinna poszerzyæ kr1g odbiorców równie¿ o in¿ynierów mechaników – projektantów maszyn.

Autorzy



Rozdzia3 1 Przyk3ady rozwi1zañ



9

Zadanie 01 Na rysunku 01 przedstawiono przyk3adowe rozwi1zania par kinematycznych. Prze- prowadziæ klasyfikacjê tych par.

Rozwi1zanie a) cz3on 2 ma wzglêdem cz3onu 1 jedn1 mo¿liwoœæ ruchu: przesuw wzd3u¿ osi y. Ze wzglêdu na 5 stopni swobody odebranych cz3onowi 2 jest to para I klasy; ze wzglêdu na charakter styku (powierzchniowy) – para ni¿sza,

b) cz3on 2 zakoñczony kul1 umieszczon1 w otworze cylindrycznym cz3onu 1 o tej samej œrednicy wewnêtrznej ma mo¿liwoœæ wykonywania 4 ruchów niezale¿nych (obro- ty wokó3 osi x, y i z oraz przesuniêcie wzd3u¿ osi y). Jest to para IV klasy, ze wzglêdu na styk liniowy – para wy¿sza,

c) cz3on 2 ma wzglêdem cz3onu 1 mo¿liwoœæ wykonywania 2 ruchów niezale¿nych (obrót wokó3 osi y i przesuw wzd3u¿ osi x). Przy 4 wiêzach narzuconych cz3onowi 2 przez cz3on 1 jest to para II klasy; ze wzglêdu na charakter styku – para wy¿sza.

Rys. 01

Zadanie 02 Okreœliæ liczbê stopni swobody cz3onu 2 (organu roboczego równiarki) wzglêdem ramy maszyny dla ustalonej d3ugoœci si3owników hydraulicznych 3, 4, 5 i 8 (rys. 02).

Rozwi1zanie Traktuj1c zgodnie z za3o¿eniami si3owniki hydrauliczne jako pojedyncze cz3ony stwier- dzamy, ¿e uk3ad sk3ada siê z 9 cz3onów (8 cz3onów ruchomych + 1 podstawa). Stwier- dzamy ponadto 2 pary I klasy oraz 11 par III klasy, czyli

n = 9, p

1

= 2, p

3

= 11.



10

Po zastosowaniu wzoru strukturalnego dla uk3adów przestrzennych

W = 6 ( n − 1 ) − ∑

i

=

5

( 6

i )

p

i i

=

1 otrzymamy

W t

= 6 ⋅ 8 − 2 ⋅ 5 − 11 ⋅ 3 = 5.

Na wynik ten sk3adaj1 siê ruchliwoœci (stopnie swobody) ka¿dego z cz3onów od- dzielnie. Niektóre spoœród cz3onów uk3adu maj1 mo¿liwoœæ obrotu wokó3 w3asnych osi, np. cz3ony 3–6 i 8, tzw. ruchliwoœæ lokaln1 swobody innych cz3onów.

W

L

, nie maj1c1 wp3ywu na liczbê stopni

Poniewa¿ W

L

= 5, otrzymamy dla pozosta3ych cz3onów, w tym równie¿ dla cz3onu 2

W = W

t

– W

L

= 5 – 5 = 0. Cz3on 2 jest unieruchomiony.

Zadanie 03 Okreœliæ ruchliwoœæ uk3adu przedstawionego na rys. 03. Otrzymany wynik zinter- pretowaæ.

Rozwi1zanie Uk3ad przedstawiony na rys. 03 jest z3o¿ony z 4 (n = 4) cz3onów tworz1cych 5 par kinematycznych. Klasyfikuj1c te pary stwierdzono, ¿e

p

1

= 2, p

2

= 1, p

3

= 2.

Rys. 02



11

Po zastosowaniu wzoru strukturalnego dla uk3adów przestrzennych otrzymano

W

t

= 6 · (4 – 1) – 5 · 2 – 4 · 1 – 3 · 2 = –2. Otrzymany wynik sugeruje, ¿e analizowany uk3ad jest przesztywniony. Nale¿y jed- nak zauwa¿yæ, ¿e para B (I klasy) jest powtórzeniem ju¿ istniej1cej pary A (równie¿ I klasy). Ta dodatkowa para wprowadza 5 dodatkowych, a zbêdnych kinematycznie ogra- niczeñ ruchu. A wiêc

R

b

= 5. Z kolei ka¿dy z cz3onów si3ownika (t3ok 3 i cylinder 2) dysponuje ruchliwoœci1 lokaln1 (obrót wokó3 w3asnej osi), czyli:

W

L

= 2. Ostatecznie:

W

rz

= W

t

– W

L

+ R

b

= –2 – 2 + 5 = 1. Oznacza to, ¿e skrzynia 4 (przy odpowiednim zamontowaniu 3o¿ysk A i B) dla ka¿- dej zmiany d3ugoœci si3ownika reaguje jednoznacznie okreœlon1 zmian1 po3o¿enia.

Zadanie 04 Wykreœliæ tor ocechowany punktu M (koñca wide3 przetrz1sacza do siana) wzd3u¿ ziemi. n = Dane: 60 obr/min, l

AB

= 0,17 m, prêdkoœæ ramy l

BC

= 0,3 m, maszyny l

v CD

= 1,2 = 0,75 m/s m, (rys. l

DA

04).

= 0,75 m, obroty korby

Rys. 03



12

Rozwi1zanie 1. Wykreœlamy tor ocechowany punktu M wzglêdem ramy AD maszyny. W tym celu dzielimy tor punktu B na odcinki przebyte w jednakowych odstêpach czasu ∆t = 1/12 s. Korzystaj1c ze wzornika wykreœlonego na kalce w formie 31cznika CBM prowadzonego punktem C po torze γ, a punktem B po torze β, znajdziemy miejsce geometryczne odpowiednich po3o¿eñ punktu M (krzywa μ).

2. Tor ocechowany μ′ w uk3adzie sta3ym, zwi1zanym z ziemi1, znajdziemy rozwija- j1c krzyw1 μ, tj. przesuwaj1c poszczególne punkty w kierunku ruchu maszyny o odcin- ki równe odpowiednim drogom, jakie wykonuj1 te punkty wraz z maszyn1 od punktu wyjœciowego. Fragment toru W czasie ∆t rama maszyny M

1

M

4

zakreœli3 punkt M w przesuwa siê na odleg3oœæ czasie równym ∆s = v ∆t = t

14

1,2· = 3∆t = 3/12 s. 1/12 = 0,1 m. Wobec tego odcinek 4–4′ równa siê 0,3 m.

Zadanie 05 Okreœliæ wysokoœæ podniesienia skrzyni 1 po skróceniu si3ownika CF o dany skok h (rys. 05.1).

Rozwi1zanie W celu okreœlenia wysokoœci podniesienia skrzyni 1 dogodnie jest przyj1æ skrzyniê za cz3on odniesienia (ruch wzglêdny cz3onów pozostanie bez zmian), a nastêpnie:

Rys. 04



13

1. Roz31czyæ mechanizm w punkcie C oraz skróciæ si3ownik CF o skok h. Now1 d3ugoœci1 2. Poniewa¿ si3ownika mechanizm FC

1 * zakreœliæ 3uk (rys.05.2).

FBDE jest równoleg3obokiem, znajdujemy œrodek S krzywi- zny toru punktu C nale¿1cego do cz3onu ABCD. Nastêpnie z punktu S zakreœlamy 3uk o promieniu SC (SC = DE, ES||DC, ES = DC). Punkt przeciêcia torów punktu C, nale¿1- cego 3. do Znaj1c cz3onu po3o¿enie ABCD oraz punktu cz3onu C 1

znajdujemy FC

1 * , daje nowe nowe po3o¿enie po3o¿enie punktu 31cznika C – A

1 punkt B 1

C

1

D C

1

1 . .

Rys. 05.1

Rys. 05.2

Współpraca