Примерный порядок выполнения курсового проекта

УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой ТММ
_____________А.Н.Евграфов
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТММ
I ЭТАП. «Синтез исполнительного механизма. Структурный, геометрический и кинематический
анализ механизма»
1. С помощью справочников и атласов выбрать 2 структурных схемы исполнительного механизма.
2. Определить степень подвижности механизма w.
3. Составить структурную схему1 механизма, используя условные обозначения кинематических
пар и звеньев без учета их геометрических размеров. Пронумеровать и назвать звенья механизма.
4. Исходя из условий синтеза, определить постоянные параметры кинематической схемы (длины
звеньев, координаты неподвижных шарниров и т.п.). Если в механизме кривошип соединяется
с группой ВВВ, то необходимо соблюсти правило Грасгофа:
Сумма длин самого короткого и самого длинного звеньев меньше суммы длин остальных
звеньев.
Если l1 < l2 < l3 < l0, то l1 + l0 < l2 + l3.
5. Построить план положений механизма (12 положений и два крайних положения). Проверить
полученный ход рабочего звена с заданным и коэффициент изменения средней скорости выходного звена (коэффициент производительности).
6. Построить граф механизма, в котором звенья соответствуют вершинам, а кинематические пары – ребрам. Номер вершины совместить с номером звена. Число ребер, соединяющих смежные вершины, должно совпасть с s – подвижностью кинематической пары.
7. Построить структурный граф механизма, в вершинах которого отметить количество звеньев
в найденных группах и число входов, входящих в них. Порядок присоединения структурных
групп к стойке указать стрелками. Если к предшествующей группе присоединяются одновременно несколько групп, образуя структурный слой, то их следует отметить на одном уровне.
8. На структурном графе обозначить входные и выходные координаты структурных групп.
9. Составить уравнения геометрического анализа (групповые уравнения), связывающие входные
и выходные (групповые) координаты структурных групп.
10. Решить групповые уравнения.
11. Получить аналитические выражения первых и вторых производных от функций положения по
входной координате (по входным координатам). Выразить якобианы групповых уравнений
через групповые координаты.
12. Найти все экстремумы функций положения. Определить наибольшее и наименьшее значение
функции положения выходного звена, соответствующие крайним положениям механизма.
Изобразить механизм в крайних положениях.
13. Из геометрических построений определить входные координаты, соответствующие крайним
положениям механизма. Эти координаты делят полный угол поворота кривошипа q  2 на
два центральных угла. Меньший центральный угол соответствует холостому ходу, а больший
центральный угол рабочему ходу выходного звена.
14. Изобразить механизм в расчетном положении, в котором q  k / 6 (k  1,2,...,12) , а выходное
звено находится на рабочем ходе. Графическим методом определить координаты звеньев механизма и сравнить их с координатами, полученными аналитическим методом.
15. Построить графики функции положения выходных звеньев механизма.
1
Кинематическая схема, выполненная без учёта геометрических размеров.
1
16. Определить в расчетном положении при заданном q  const скорости и ускорения звеньев
механизма и его шарнирных точек.
17. Определить в расчетном положении проекции аналогов ускорений центров масс звеньев
xs  (1  ) xA    xB ; y s  (1  ) y A    y B ;    AS /  AB .
18. Найти скорости и ускорения звеньев механизма и его шарнирных точек при помощи планов
скоростей и ускорений в заданном положении и в одном крайнем положении.
19. Сравнить кинематические параметры механизма, полученные аналитическим и графоаналитическим методами.
20. На основе оценочных критериев выбрать из двух схем одну для дальнейшего расчета.
II ЭТАП. «Силовой анализ механизма. Снижение внешней виброактивности механизма»
1. Построить зависимость рабочей нагрузки от угла поворота кривошипа.
2. Найти инерционные характеристики механизма:
а) массы звеньев, совершающих вращательные движения
т    ,
где  - длина звена;   30  50 кг / м - погонная масса;
б) массы звеньев, совершающих поступательные движения
ткам ня  0,5  ткривошипа ; тползуна  5  ткривошипа ;
в) осевые моменты инерции вращающихся звеньев
J s  m   2 / 12; J o  m   2 / 3.
3. Найти силы тяжести звеньев G  mg .
4. В расчетном положении1 определить проекции сил инерции и моменты сил инерции
 x  mxs  q 2 ;  y  my s  q 2 ; M s   J s   q 2 ,
где
xs  (1  ) xA    xB ; y s  (1  ) y A    y B ;    AS /  AB .
5. Для структурных групп механизма в направлении, обратном его образованию, составить
уравнения кинетостатики и решить их.
6. Из уравнений кинетостатики отдельных звеньев определить внутренние усилия в группе.
7. С помощью уравнений кинетостатики кривошипа определить движущий момент.
8. Найти движущий момент с помощью общего уравнения динамики (проверочный расчет).
9. Построить планы сил с учетом сил инерции для отдельных структурных групп.
10. Построить график зависимости Q  Q (q) и пронумеровать расчетные точки, где
q  2r /  ; r  1,2, ,...,  ;   12,24,36,....
11. Определить потребную мощность
N пот  1
1  2  2r 
Q 
,
 r 1   
где 1  q  n1 / 30 .
12. По потребной мощности с помощью каталога выбрать двигатель.
13. Указать типоразмер двигателя и его параметры: а) номинальную мощность двигателя N дн
(Вт); б) номинальное число оборотов ротора двигателя пдн (об/мин);
в) коэффициент перегрузки  ; г) номинальную силу тока I н (А); д) активное сопротивление якорной цепи
R (Ом); е) реактивное сопротивление якорной цепи L (Гн); ж) номинальное напряжение
и н (В); з) осевой момент инерции ротора двигателя J p ( кг  м 2 ).
14. Найти номинальный момент на двигателе
N
30 N дн
M дн  дн 
дн
пдн
1
Одно из тех положений, в которых действует наибольшая (по модулю) рабочая нагрузка.
2
и определить M max    M дн . Если М тах  пдн / п1  Qmax , то необходимо взять двигатель большей
мощности. В курсовом проекте принять   2 .
15. Определить параметры двигателя:
а) число оборотов в минуту на холостом ходу
n и
n xx  дн  н ;
ин  I н  R
б) электромагнитную постоянную времени
  L / R;
в) крутизну статической характеристики двигателя
30 M дн
s
.
п хх  пдн 
16. Определить передаточное число редуктора
и  пдн / п1.
17. Разбить передаточное число по ступеням и подобрать числа зубьев.
18. Начертить кинематическую схему редуктора и указать его габариты.
19. Определить проекции главного вектора сил инерции механизма путем суммирования соответствующих проекций отдельных звеньев.
20. Построить в одном масштабе годограф главного вектора сил инерции Ф y Ф x q  и пронумеровать расчетные точки, где q  2r /  ; r  1,2, ,...,  ;   12,24,36,....
21. Определить коэффициенты ряда Фурье aix , bix , aiy , biy (i  1,2,3,4,5).
22. По полученным коэффициентам определить наиболее «опасные» гармоники.
23. Для этих гармоник определить коэффициенты круговых гармоник, их модули, начальные углы i(  ) , i( ) и углы наклона большой оси эллипса i .
24. На отдельном рисунке в одном масштабе построить годограф каждой эллиптической гармоники, провести большую ось эллипса, построить две круговые гармоники и проиллюстрировать условие: Фi  Фi(  )  Фi(  ) .
25. Найти массы противовесов и начальные углы их установки. В проекте за плечо противовеса
можно принять длину кривошипа  пр.i   1.
26. Изобразить схему установки противовесов.
27. Найти усилия, передаваемые на корпус машины, после постановки противовесов




 i 
   i  
m
m
~
Фx  Фx   Фix(  )  Фix(  )  Фx   1  
i 1
m
~
Ф y  Ф y   Фiy(  )  Фiy(  )  Ф y   1
i 1
i 1
m
i 1



 ,



 ,
2
()
i
 cos iq   i(  )   i(  )  cos  iq   i(  )
2
()
i
 sin iq   i(  )   i(  )  sin  iq   i(  )
где m - число уравновешиваемых эллиптических гармоник.
~ ~
28. Построить на первом годографе в том же масштабе зависимость Фy Фx q .
29. По построенным годографам оценить целесообразность постановки круговых противовесов.


III ЭТАП. «Динамическое исследование машинного агрегата»
1. Построить динамическую модель машинного агрегата.
2. Составить дифференциальные уравнения машины.
3. Составить выражение для кинетической энергии механической системы и из нее получить
выражение для приведенного момента инерции.
4. Полученную функцию J np (q) с целью упрощения динамических расчетов разложить в ряд
Фурье с точностью до пяти гармоник ( q  2r / ) :
3
5
*
J np
(q)  J 0   J ic cos iq  J is sin iq  .
i 1
5. Получить производную от приведенного момента инерции по входной координате
*
dJ np
( q) 5
  i  J ic sin iq  J is cos iq  .
dq
i 1
6. Составить выражение для возможной работы активных сил сопротивления (рабочей нагрузки
и сил тяжести), из которой получить выражение для приведенного момента сил сопротивления Qc (q ) .
7. Функция Qc (q) разложить в ряд Фурье с точностью до пяти гармоник:
5
Qc* (q)  Qc0   Qic cos iq  Qis sin iq  .
i 1
8. Составить уравнение для динамической характеристики двигателя.
9. Определить приведенную динамическую характеристику двигателя.
10. Составить формулу для решения уравнений движения машины с помощью метода последовательных приближений.
11. Определить среднюю угловую скорость вращения кривошипа и средний движущий момент.
12. Определить возмущающий момент.
13. Разложить возмущающий момент на программном движении q ( 0)  0t в ряд Фурье с точностью до пяти гармоник:
5
L* (q (0) )   Li cos(iq (0)   i ) .
i 1
14. Определить динамическую ошибку по углу с точностью до пяти гармоник
5
* (q (0) )    i cos(iq (0)   i  i ) .
i 1
и динамическую ошибку по скорости
5
 * ( q ( 0) )  0  i i sin( iq ( 0)  i  i ) .

i 1
15. Определить коэффициент неравномерности вращения входного звена

 max   min
 ...  .
0
16. Определить закон изменения движущего момента с точностью до пяти гармоник.
17. Определить крутящий момент в приводе с точностью до пяти гармоник Mп.
18. Добиться выполнения условия знакопостоянства момента Mп в приводе (установка маховика,
разгружателя и т.д.)
19. Нарисовать полуконструктивную схему машины.
4