Синтез механизмов и машин

Методические указания к выполнению контрольной работы №1

Йошкар-Ола

ПГТУ

УДК 621.01 (075.8)

И849

Одобрено

учебно-методической комиссией

кафедры «Эксплуатации машин и оборудования»

УДК 621.01 (075.8)

ã ПГТУ, 2014

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для того чтобы будущий специалист мог эффективно использовать свои знания в области синтеза механизмов и машин, он должен, в процессе изучения этой дисциплины, получить навыки в решении задач. Кроме того, решение задач позволяет студенту глубже понять физические основы дисциплины и хорошо усвоить ее теоретические положения.

В процессе решения задач особенно важно установить правильную последовательность в использовании соответствующих теоретических положений и расчетных формул.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

При структурном анализе схемы пространственного механизма манипулятора промышленного робота с несколькими степенями свободы в первой задаче каждого варианта следует указать стойку и подвижные звенья, которые можно обозначить арабскими цифрами, установить вид кинематических пар и обозначить все пары римскими цифрами. Число степеней свободы манипулятора определяется по формуле для пространственных механизмов. Под маневренностью т манипулятора понимается его число степеней свободы при неподвижном захвате.

Во второй задаче работы решается задача проектирования рычажного механизма по заданным положениям его звеньев. При решении применяются графические или графоаналитические методы, изложенные в учебниках.

Условия задач, пояснения к решениям, необходимые уравнения и расчеты приводятся в пояснительной записке. В ней указывается и литература, использованная при выполнении работы, в том числе методические указания и задания.

Все графические построения выполняются на стандартных листах чертежной или миллиметровой бумаги с соблюдением правил машиностроительного черчения и вклеиваются в записку.

Работа, оформленная небрежно и без соблюдения предъявляемых к ней требований, не рассматривается и не зачитывается.

Прошедшие рецензирование и зачтенные контрольные работы студент обязан предъявить на экзамене (зачете). Без контрольных работ студент к экзаменам (зачету) не допускается.

СТРУКТУРНЫЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ

Контрольная работа состоит из двух задач, в первой проводится структурный анализ схемы пространственного механизма манипулятора промышленного робота, во второй – выполняется проектирование схемы одного рычажного механизма.

Вариант контрольной работы выбирается по последней цифре из списка группы, а вариант числовых значений - предпоследней цифрой. Например, 10 из списка группы, где 1 - вариант числовых значений; 0 - вариант контрольной работы, вариант рисунка.

Вариант0

Задача 1. Определить число степеней свободы и маневренность про­странст­вен­ного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 0).

Задача 2. Спроектировать схему механизма шарнирного четырехзвенника (рис. 0; табл. 1) по трем положениям кривошипа АВ и положениям плоскости коромысла СD. Положения кривошипа задаются углами α ₁, α ₂, α ₃, а положения плоскости коромысла в виде трех последовательных положений прямой DF (углы ψ ₁, ψ ₂, ψ ₃), принадлежащей этой плоскости. Даны размеры l _АВ и l _АD = l _DF. Определить длины шатуна и коромысла l _ВC и l _CD, а также угол CDF.

Рис.1. Структурные схемы манипуляторов промышленных роботов

Рис.2. К проектированию схем рычажных механизмов по положениям звеньев

Таблица 1

Вариант 1

Задача 1. Для пространственного механизма манипулятора робота (рис. 1) определить число степеней свободы и маневренность.

Задача 2. Спроектировать схему механизма шарнирного четырёхзвенника (рис. 1; табл. 2) по заданному коэффициенту изменения средней скорости коромысла СD, равному К = 1, длине коромысла l _CD, углам наклона коромысла к стойке в крайних положениях ψ ₃', и ψ ₃". Определить длины кривошипа l _AВ, шатуна l _BC и стойки l _AD. Установить значения экстремальных углов передачи µ _мин и µ _мах.

Таблица 2

Вариант 2

Задача 1. Определить число степеней свободы и маневренность пространст­венного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 1).

Задача 2. Спроектировать схему кривошипно-ползунного механизма (рис. 2; табл. 3) по трем заданным положениям плоскости кривошипа АВ и трем положениям ползуна С, т. е. определить длины звеньев l _АВ и l _ВС и угол BАЕ. Положения плоскости кривошипа задаются в виде трех последовательных положений прямой АЕ (углы φ ₁, φ ₂ и φ ₃), принадлежащей этой плоскости, а положения ползуна эксцентриситетом l _АD и расстояниями . Задана длина отрезка l _АЕ.

Таблица 3

Параметры	Виды числовых значений
φ 1, град
φ 2, град
φ 3, град
l АD, мм
, мм
, мм
, мм
l АЕ, мм

Вариант 3

Задача 1. Для пространственного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 1) определить число степеней свободы и маневренность.

Задача 2. Спроектировать схему кривошипно-ползунного механизма (рис. 3; табл. 4) по заданному коэффициенту изменения средней скорости ползуна К, ходу ползуна и смещению направляющей е. Определить длины кривошипа и шатуна 1 _АВи 1 _ВС.

Таблица 4

Параметры	Виды числовых значений
, мм
е, мм
К	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5	1, 3	1, 2

Вариант 4

Задача 1. Определить число степеней свободы и маневренность пространственного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 4).

Задача 2. Спроектировать схему механизма шарнирного четырехзвенника (рис. 4; табл. 5), у которого коромысло СD в крайних положениях наклонено к стойке АD под углами ψ ₃', и ψ ₃". Длины стойки и коромысла равны l _AD и l _СD. Определить длины кривошипа и шатуна l _AВ и l _BC также экстремальные значения углов передачи µ _мин и µ _мах.

Таблица 5

Вариант 5

Задача 1. Для пространственного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 5) определить число степеней свободы и маневренность.

Задача 2. Спроектировать схему механизма шарнирного четырехзвенника (рис. 5; табл. 6) по заданному коэффициенту изменения средней скорости коромысла СD, равному K. Заданы размеры стойки и коромысла l _АD и l _СD, угол наклона коромысла к стойке в одном из крайних положений ψ ₃'. Определить длину кривошипа l _АВ, длину шатуна l _ВС и экстремальные углы передачи µ _мин и µ _мах.

Таблица 6

Вариант 6

Задача 1. Определить число степеней свободы и маневренность пространственного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 1).

Задача 2. Спроектировать схему механизма шарнирного четырехзвенника (рис. 6; табл. 7) по заданному коэффициенту изменения средней скорости коромысла CD, равному К. Задан размер коромысла l _СD, угол размаха коромысла ψ _макс и значения допускаемого угла передачи µ _доп. Приближенно считать, что µ _доп имеет место в одном из крайних положений коромысла. Определить длины кривошипа l _АВ, шатуна l _ВС и стойки l _АD.

Таблица 7

Вариант 7

Задача 1. Для пространственного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 1) определить число степеней свободы и маневренность.

Задача 2. Спроектировать схему механизма (рис. 7; табл. 8) с двойным ходом ползуна кривошипно-ползунной части по заданному максимальному расстоянию L между центрами шарниров В и Е на ползунах, коэффициенту изменения средней скорости К кулисы ВС и ходу H ползуна. При проектировании учитывать, что центры шарниров A, С и Е лежат на одной прямой; длину шатуна DЕ принять равной l _DЕ =3 l _DС. Определить длины l _АВ, l _АС, l _DС, l _DE.

Таблица 8

Вариант 8

Задача 1. Определить число степеней свободы и маневренность пространственного механизма манипулятора промышленного робота (рис. 8).

Задача 2. Спроектировать схему механизма шарнирного четырехзвенника (рис. 8; табл. 9) по заданной длине l _CD коромысла, углам его наклона к стойке в крайних положениях ψ ₁ и ψ ₂, длине стойки l _АВ, экстремальным значениям углов передачи µ _мин и µ _мах. Определить длину кривошипа l _AВ и шатуна l _ВС.

Указание. При решении задачи необходимо предварительно уяснить, при каких положениях кривошипа углы передачи будут иметь экстремальные значения. При этом необходимо исходить из соответствия угла, заключенного между двумя равными сторонами в двух треугольниках противолежащей стороне. Следует также уяснить, при каких взаимных положениях кривошипа и шатуна коромысло будет занимать крайние положения.

Таблица 9

Вариант 9

Задача 1. Для пространственного механизма манипулятора робота (рис. 9) определить число степеней свободы и маневренность.

Задача 2. Спроектировать схему механизма качающегося конвейера (рис. 9; табл. 10), если задано максимальное расстояние L ползуна от центра шарнира D коромысла, ход ползуна H, длина коромысла l _ВС и его угловая координата ψ ₀ в крайнем правом положении, относительные координаты х и у шарнира D. Определить длины шатунов l _СЕ и l _ВС и кривошипа l _АВ, а также углы поворота кривошипа при прямом и обратном ходе ползуна.

Таблица 10

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие……………………………………………………………. 3

Методические указания для выполнения контрольной работы…….. 4

Структурный и кинематический анализ и синтез механизмов……… 5

Вариант 0………………………………………………………………... 5

Вариант 1………………………………………………………………... 8

Вариант 2………………………………………………………………... 8

Вариант 3………………………………………………………………... 9

Вариант 4………………………………………………………………... 9

Вариант 5………………………………………………………………... 9

Вариант 6………………………………………………………………... 10

Вариант 7………………………………………………………………... 10

Вариант 8………………………………………………………………... 10

Вариант 9………………………………………………………………... 11