Главная » Литература » Строительная механика. Сопромат. Физика » Николенко - Сборник задач и примеров расчётов по прикладной механике. Учебное пособие
Николенко - Сборник задач и примеров расчётов по прикладной механике. Учебное пособие
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
И НАУКИ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ПРИРОДООХРАННОГО И КУРОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
И.В. Николенко
А. Д. Морозов
О.Л. Балакчина
И.А. Чередниченко
СБОРНИК ЗАДАЧ И ПРИМЕРОВ
РАСЧЕТА ПО ПРИКЛАДНОЙ
МЕХАНИКЕ
Рекомендовано Ученым Советом Национальной
академии природоохранного и курортного
строительства в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений
г. Симферополь, 2008г.
РИО НАПКС
ББК 30
М 80
УДК 62.002:531.8(076.1)
Сборник задач и примеров расчётов по прикладной механике. Учебное пособие /Издание 2-ое, дополненное. И.В. Николенко, А. Д. Морозов, О.Л. Балакчина, И.А. Чередниченко – Симферополь: Крымская академия природоохранного и курортного строительства 2008. –330 с. ил. 129 (Рос)
ISBN 966-7711-37-4
В книге изложены методики расчетов по прикладной механике (разделы машиноведение, теория машин и механизмов, детали машин), основные расчетные положения, приведены числовые примеры расчетов.
Книга предназначена для студентов инженерно-технических и строительных вузов.
Рекомендована к печати Ученым Советом Национальной академии природоохранного и курортного строительства (протокол № 2 от 25.10.2007).
Рецензенты: Дашенко А.Ф., директор института машиностроения Одесского национального политехнического университета, Заслуженный деятель науки и техники Украины, д.т.н., профессор.
Яремийчук Р.С., декан факультета нефтегазовых технологий НАПК, лауреат Государственной премии в области науки и техники за 2007г, Заслуженный деятель науки и техники Украины, д.т.н., профессор.
Архангельский Г.В., д.т.н., профессор Одесской национальной академии пищевых технологий.
Збірник задач і прикладів розрахунків з прикладної механіки. Учбовий посібник. /Видання 2-ге доповнене. О. Д. Морозов, І. В Николенко, О. Л. Балакчіна, І. О. Чередніченко – Сімферополь, Національної академії природоохороного та курортного будівництва. 2008. – 330с. іл.129 (Рос.)
В книзі викладено методики розрахунків з прикладної механіки (розділи машиноведення, теорія машин та механізмів, деталі машин) основні розрахункові положення, наведенні приклади розрахунків.
Книга призначена для студентів інженерно-технічних та будівельних ВЗО.
Рекомендована до друку Вченою Радою Національної академії природоохоронного та курортного будівництва. (протокол № 2 від 25.10.2007р.)
Рецензенти: Дащенко О.Ф., директор інституту машинобудування Одеського національного політехнічного університета, Заслужений діяч науки й техніки України, д.т.н., професор.
Яремійчук Р.С., декан факультету нафтагазових технологій НАПКБ, лауреат Державної премії в галузи науки і техніки за 2007 рік, Заслужений діяч науки й техніки України, д.т.н., професор.
Архангельский Г.В., д.т.н., професор Одеської національної академії харчових технологій.
Введение
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Изучение теоретической части курсов теории механизмов и машин, деталей машин, строительной техники и машиноведения, как и предшествующих разделов - теоретической механики и сопротивления материалов, должно сопровождаться выполнением упражнений расчетного и отчасти конструктивного характера.
Представленные в сборники задачи подобраны в соответствии с утвержденными программами по вышеперечисленным курсам.
Успехи, достигнутые современным обществом в производственной деятельности, в основном объясняются широким использованием специальных искусственных устройств, заменяющих ручной труд. Различают три группы таких устройств: машины, аппараты и приборы.
Для машин характерны периодически повторяющиеся перемещения их составных частей и, в частности, рабочих устройств (рабочих органов), которые непосредственно выполняют производственные операции.
Аппаратами обычно называют искусственные сооружения, в которых происходят различные химические, тепловые, электрические и другие процессы, необходимые для изготовления или обработки изделий, продукта, материалов.
Различают две основные группы машин: энергетические и производственные.
В энергетических машинах один вид энергии превращается в другой.
Машины, в которых исходная энергия превращается в механическую, обычно называют двигателем: паровая и гидравлическая турбины, двигатель внутреннего сгорания и т.п.
Число типов производственных машин очень велико. Это объясняется разнообразием производственных процессов, выполняемых этими машинами. Различают строительные, грузоподъемные, землеройные и другие машины. Самую большую группу составляют машины, используемые для обработки или изготовления изделий, материалов, продуктов; их часто называют технологическими или рабочими машинами.
Основными элементами производственных машин являются их рабочие органы (например, режущие инструменты металлорежущих станков). Во всех таких случаях рабочий орган и подвижной элемент двигателя входят в состав специальных устройств, которые обеспечивают перемещение рабочих органов по заданным траекториям с заданными законами изменения их скоростей. Такие устройства называют механизмами.
Твердые тела, составляющие механизм, называют звеньями.
Звенья, входящие в состав механизма, всегда соединяются между собой. Подвижное соединения двух звеньев, находящихся в непосредственном соприкосновении, называют кинематической парой.
Систему звеньев, образующих между собой кинематические пары, называют кинематической цепью.
Глава 1.
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
Раздел курса «Теория механизмов и машин» (ТММ) излагает научные основы создания новых машин и механизмов, методы построения механизмов и машин, а также методы их теоретического и экспериментального исследования.
Одним из важнейших направлений курса «ТММ» стало изучение методов проектирования механизмов и оптимизации решений на основе качественных критериев. Результаты исследований позволяют совершенствовать механизмы и создавать рациональные конструкции машин.
§1. НАХОДЖЕНИЕ МГНОВЕННЫХ ЦЕНТРОВ СКОРОСТЕЙ
И УСКОРЕНИЙ. ПОСТРОЕНИЕ ЦЕНТРОИД
Задача 1.1. Для четырехзвенного четырехшарнирного механизма (рис. 1) требуется найти мгновенные центры вращения (скоростей) P24 в движении шатуна (звена 2) относительно стойки (звена 4) и P31 в движении коромысла (звена 3) относительно кривошипа (звена 1).
Рис.1. Нахождение мгновенных центров вращения (скоростей) звеньев четырехзвенного четырехшарнирного механизма
Задача 1.2. Для кулисного механизма Витворта (рис. 2) найти мгновенный центр вращения (скоростей) звена 2 (ползуна) относительно звена 4 (стойки) - точку Р24.
Рис.2. Нахождение мгновенных центров вращения (скоростей) звеньев кулисного механизма Витворта.
Так как точка С неподвижна, то
Рассмотрим вопрос о построении центроид в относительном движении звеньев. Центроидой в движении звена i относительно звена k называется геометрическое место мгновенных центров вращения звена i, отмеченных на плоскости, связанной со звеном k.
В качестве примера покажем построение центроид в случае, когда отрезок ВС движется своими концами В и С по сторонам прямого угла хОу (рис. 3). Построим центроиду в движении отрезка ВС относительно сторон угла хОу. Точки В к С имеют скорости, направленные соответственно вдоль, линий Оу и Ох. Поэтому полюс Р21 лежит на пересечении перпендикуляров, восстановленных из точек В и С к сторонам Оу и Ох прямого угла.
Рис. 3. Построение центроид в относительном движении звеньев
Теперь построим центроиду в движении прямого угла хОу относительно отрезка ВС. Для этого будем считать, что отрезок BC неподвижен, к учтем, что стороны угла хОу всегда проходят через точки В и С.
При положении прямого угла хОу центр мгновенного вращения Р21 совпадает с точкой Р12. Когда прямой угол займет положение х'О'у', искомый центр найдется как точка пересечения перпендикуляров, восстановленных из точек В и С к сторонам его у'О' и х'О'. Это вытекает из того, что скорости точек жесткого угла хОу, совпадающих с точками В и С, направлены вдоль его сторон. Фигуры ВР12С и BP´12C - треугольники с прямым углом при вершинах Р12 и Р´12, опирающиеся на один и тот же отрезок ВС. Следовательно, центроидой в движении жесткого угла хОу относительно отрезка ВС будет окружность Ц12 с центром в точке А (в середине отрезка ВС) и радиусом, равным 0,5 ВС.
Мгновенным центром ускорений П звена называется точка, ускорение которой в данный момент времени равно пулю.
Нахождение мгновенных центров ускорений проще всего производить при помощи планов ускорений, для чего следует воспользоваться свойством подобия, которое заключается в том, что: концы абсолютных ускорений точек звена на плане ускорений образуют фигуру, подобную той, которую эти точки образуют на звене; указанные фигура расположены сходственно.
Задача 1.3. Для кривошипно-ползунного механизма (рис. 4, а) найти положение мгновенного центра ускорений, звена ВС (звена 2).
Рис. 4. Построение мгновенного центра ускорений звена ВС кривошипно - ползунного механизма: а) план положения, б) план скоростей, в) план ускорений.
Задача 1.4. Для редуктора Джемса (рис. 5) подсчитать передаточное отношение i1Н при z1 = z2 = 20 и z3 = 60.
Решение. Рассматриваемый редуктор представляет собой одноступенчатую планетарную передачу, поэтому по формуле получаем
Задача 1.5. Для редуктора Давида (рис. 6) подсчитать передаточное отношение
Решение. Рассматриваемый редуктор следует отнести к одноступенчатой планетарной передаче, поэтому по формуле получаем