Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MB_Shtanko_Teormex_2013_old

.pdf
Скачиваний:
212
Добавлен:
07.02.2016
Размер:
11.75 Mб
Скачать

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

Напрям вектора Va показано на рис. 2.19, б.

Абсолютне прискорення точки М

 

 

 

 

 

 

 

aa aen ae arn ar

ac .

 

 

 

 

 

(2.22)

 

Модулі нормального і тангенціального прискорень точки М в

переносному русі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an 2 h 22

2.82 11.28 м/с2; a

 

e

h 2 2.82 5.64 м/с2.

e

e

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектор aen

спрямований по нормалі до переносної траєкторії, ae

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– по дотичній протилежно вектору Ve

(рис. 2.20).

 

 

 

 

 

 

 

 

z

A

 

 

e

 

 

 

 

A

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

ar

 

 

 

 

 

 

ar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

C arn M

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a c

 

 

 

 

n

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

C ar

 

 

a c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D O

ae

 

 

 

 

ae

 

 

 

 

n

 

 

 

 

a

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ae

 

 

 

 

e

 

 

e

 

 

 

 

 

 

D

 

 

Vr

 

 

y

 

 

 

 

 

 

O

45°

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

1 – відносна траекторія точки M; 2 – переносна траекторія точки M

Рисунок 2.20

Модулі нормального і тангенціального прискорень точки М в відносному русі

 

 

arn

Vr 2

 

 

2.82 2

3.98 м/с2;

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

a

V

S

 

d 2

 

 

t

 

3

 

t

 

 

cos

 

 

sin

м/с2.

 

 

r

r

r

 

dt 3

 

6

 

18

6

 

 

 

 

 

 

111

2 КІНЕМАТИКА

При t1=1 с

ar

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

18

sin

0.86 м/с2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

Коріолісове прискорення точки М визначається за формулою

 

 

 

 

 

 

 

 

ac 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e Vr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

або за модулем

a

c

2 V

 

 

sin

 

,V

 

2 2 2.82 sin

,V

.

 

 

 

 

 

e r

 

 

e

 

 

r

e

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При t1=1 с

ac 2 2 2.82 sin90 11.28 м/с2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дорівнює 90° (рис. 2.20, а).

 

 

 

Кут між векторами

 

і V

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

r

 

 

 

ac

 

 

 

 

Вектор Коріолісового прискорення

перпендикулярний площи-

 

 

 

e

 

 

 

 

 

ні, в якій лежать вектори

і Vr

 

і спрямований в той бік, звідки су-

 

e

 

 

 

 

міщення вектора

з вектором Vr

за найменшим кутом проходить

проти ходу годинникової стрілки (рис. 2.20, а).

На рис. 2.20, а, б зображено напрямки складових векторів абсолютного прискорення.

До визначення модуля абсолютного прискорення точки М спроектуємо рівність (2.21) на осі координат x, y, z

 

ax aen sin45 ae sin45 ar ;

 

ay aen cos 45 ae cos 45 arn ac ;

a z 0 .

При t1=1 с

az 0 ;

 

ax 11.28 0.707 5.64 0.707 0.86 11.96 0.86 11.1 м/с2; ay 11.28 0.707 5.64 0.707 3.98 11.28

3.08 3.98 11.28 3.32 м/с2 .

Модуль абсолютного прискорення точки М

aa ax2 a2y az2 11.12 3.322 134.23 11.59 м/с2.

Відповідь:

V 4 15. м/с2;

a

a

11.59 м/с2.

 

a

 

 

112

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

2.16Завдання K.6. Визначення кутових швидкостей ланок планетарного редуктора

Визначити кутові швидкості веденого вала і сателітів редуктора. Схеми редукторів показано на рисунку 2.21, а необхідні для розрахунків величини наведено в таблиці 2.11.

Примітка. Додатний і від’ємний знаки кутових швидкостей означають відповідно напрямок обертання проти і за годинниковою

стрілкою, якщо дивитись з боку ведучого вала (для редуктора з циліндричними колесами).

У механізмах, наведених на рис. 2.21, зубчасті колеса, осі яких співпадають з основною геометричною віссю механізму, називаються центральними. Kолеса, які знаходяться у складному русі (обертання навколо власної осі і обертання з власною віссю навколо центральної

осі) називаються сателітами. Важіль Н, на якому закріплюється рухома вісь сателіта, називається водилом. Центральне колесо і водило є основними ланками.

Таблиця 2.11

Варіант

 

Радіус, м

 

 

Частота обертання, об/хв.

 

r1

r2

r3

r4

n1

 

n2

n3

n4

 

n5

1

0.30

 

0.30

0.15

0.45

3500

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0.20

0.30

0.20

1.20

100

–300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0.35

0.10

0.15

0.40

1200

1800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4.10

0.15

0.30

0.20

600

900

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0.20

0.15

0.10

0.25

2000

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0.10

0.10

0.12

0.54

2000

–100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

0.42

0.14

0.14

810

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

0.40

0.10

0.20

0.30

1500

375

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

0.20

0.15

0.25

0.60

3000

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0.15

0.07

0.05

0.17

700

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

113

2 КІНЕМАТИКА

Продовження таблиці 2.11

Варіант

 

r1

110.20

120.20

130.80

140.10

150.15

160.20

170.15

180.90

190.50

200.60

210.90

220.30

230.10

240.27

250.40

260.25

270.15

280.40

290.50

300.22

Радіус, м

 

Частота обертання, об/хв.

r2

 

 

 

 

 

 

 

r3

r4

n1

n2

n3

n4

n5

0.15

0.50

1410

 

 

 

 

 

 

 

 

0.30

0.15

0.35

1200

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.35

0.30

1200

500

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.10

0.60

1500

870

 

 

 

 

 

 

 

 

0.30

0.15

0.60

2400

–400

400

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25

0.70

3000

1800

 

 

 

 

 

 

 

 

0.20

0.25

0.20

2000

 

 

 

 

 

 

 

 

0.33

0.24

1800

1500

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.10

0.25

500

–300

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.30

1800

1200

 

 

 

 

 

 

 

 

0.30

0.20

0.40

570

 

 

 

 

 

 

 

 

0.80

0.70

0.20

975

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.15

0.40

330

1470

210

 

 

 

 

 

 

 

 

0.33

0.33

1.59

870

 

 

 

 

 

 

 

 

0.10

0.20

0.10

600

–200

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25

0.15

0.35

600

300

 

 

 

 

 

 

 

 

0.12

0.39

900

1200

 

 

 

 

 

 

 

 

0.20

0.30

0.90

270

630

 

 

 

 

 

 

 

 

0.10

0.15

0.55

800

–200

0.49

 

 

 

 

 

 

 

0.24

0.47

600

900

114

1

2

1

I

6

4

I

 

2

 

3

 

3

3

4

2

3

 

 

 

4

2

 

1

 

II

I

II

I

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

7

 

8

 

 

1

2

 

2

3

 

5

 

 

2

 

 

 

 

II

I

II

I

 

 

 

 

 

1

 

3

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

4

II

3

II

4

4

 

 

 

5

 

 

 

 

2

1

2

3

 

 

 

 

 

1

I

 

 

II

 

 

I

 

 

 

 

 

 

4

 

 

9

10

2

3

2

1

4

1

 

I

II

I

 

 

 

5

 

115

Рисунок 2.21

3

4

II

3

4

II

МЕХАНІКА ТЕОРЕТИЧНА

116

11

 

 

12

 

13

 

2

3

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

I

 

II

1

 

I

 

1

 

I

 

II

 

 

 

 

4

1

 

2

 

 

 

16

 

 

17

 

18

 

 

2

 

 

2

3

 

 

3

 

2

 

 

 

 

I

 

II

4

1

II

 

 

 

I

II

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

14

3

15

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

3

 

4

4

 

 

 

I

II

5

 

 

II

2

 

 

 

 

 

I

II

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

4

 

 

 

 

19

3

20

 

2

 

2

1

 

1

4

 

 

 

 

 

 

I

 

A

I

 

II

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

 

 

 

 

КІНЕМАТИКА 2

Продовження рисунка 2.21

117

21

 

22

 

23

3

 

24

4

25

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

3

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

I

II

 

 

 

II

 

I

1

II

 

 

I

 

I

 

 

4

I

 

II

1

 

 

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

1

4

 

 

1

 

5

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

2

3

27

2

3

28

3

29

 

30

3

 

 

 

 

 

 

2

 

3

2

 

1

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

II

I

 

II

I

II

I

II

I

II

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

1

 

1

4

1

4

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження рисунка 2.21

 

 

 

МЕХАНІКА ТЕОРЕТИЧНА

2 КІНЕМАТИКА

2.17Приклад виконання завдання K.6

Задано. Редуктор швидкостей, зображений на рис. 2.22, а, вико-

ристовується для передачі обертання від ведучого вала до веденого

вала , вісь якого збігається з геометричною віссю вала .

 

Редуктор має два ведучих елементи: вал , що обертається з час-

тотою обертання nІ=1200 об/хв, і центральне колесо 1, яке оберта-

ється з частотою обертання n1=1800 об/хв.

 

 

 

 

Ведучі елементи приводять до руху спарені між собою шестерні 2–

3 (сателіти), які вільно насаджено на кінцях водила Н, заклиненого на

ведучому валу . Сателіти 2–3 знаходяться в зачепленні з зубчастими

колесами 1 і 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

Радіуси коліс R1=0.8 м, R2=0.2 м, R3=0.4 м, R4=0.6 м.

 

Визначити кутовi швидкoстi веденого вала і шестерень 2–3.

 

 

 

 

 

2-3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

3

 

 

VA

 

 

 

 

VE

A

 

 

1

 

4

 

 

 

3

4

 

 

 

 

D

 

I

 

 

II

1

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

I

H

 

II

 

 

O

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

 

3

 

2

 

 

а)

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

Рисунок 2.22

 

 

 

 

 

Розв’язання.

За вихідними даними викреслюємо задану схему механізму

(рис. 2.22, а).

118

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

Визначення кутових швидкостей ІІ і 2–3 за допомогою теорії плоского руху твердого тіла.

Швидкість точки А

V

A

 

I

OA

I

 

R R

 

2 nI R R 40 м/с.

 

 

 

 

1 2

60

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Швидкість точки Е (точки контакту шестерень 1 і 2)

 

 

 

 

V ω R

2πn1

R 48π м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

1

1

 

60

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точка Р – миттєвий центр швидкостей сателітів (спарених шесте-

рень 2–3, див. рис. 2.22, б).

Кутова швидкість сателітів 2–3

 

 

 

 

 

VA

 

VE

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

AP

 

AP AE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VA AE

40 0.2

 

звідси

 

AP V

V

 

 

 

1 м

 

48 40

 

 

 

E

 

 

A

 

 

 

 

і

 

 

VA

40 40 125.6 рад/с.

 

2 3

AP

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Швидкість точки D (точки контакту шестерень 3 та 4)

VD 2 3 AP AD 2 3 AP R3 40 1 0.4 56 м/с.

Кутова швидкість шестерні 4 і веденого вала

II 4 VD 56 293 рад/с.

R4 0.6

Визначення кутових швидкостей ІІ і 2–3 з допомогою способу оберненого руху (метод Вілліса).

Задамо всьому механізму обертальний рух навколо осі О, який дорівнює кутовій швидкості водила Н, але напрямлений в протилежний бік ( H I ). Тоді диференціальний механізм перетворю-

119

2 КІНЕМАТИКА

ється в механізм з нерухомими осями

 

н

 

н

 

н

0 , а кутові

 

 

 

 

 

r

швидкoсті рухомих ланок відносно водила дорівнюють

 

 

1 r 1 н ;

2 r

2 н ;

3r 3 н ;

4r 4 н ,

 

(2.23)

де 1, 2, 3, 4 – абсолютні кутові швидкості.

Відносне обертання шестерні 2, зовнішньо зачепленої з колесом 1, спрямоване протилежно відносному обертанню колеса 1. Шестерня 3, спарена із шестернею 2, здійснює такий самий обертальний рух, як шестерня 2. Колесо 4, яке має із шестернею 3 зовнішнє зачеплення, обертається в протилежний бік шестерні 3.

Модулі кутових швидкостей цих обертань пов’язані між собою співвідношенням

1r

 

R2

k

3r

 

R4

k

 

 

 

 

1 ;

 

 

 

1 ,

(2.24)

 

R

 

R

2r

 

1

 

4r

 

3

 

 

де k – число зовнішніх зачеплень в механізмі.

З

 

врахуванням

(2.23)

і

того,

що

2

 

3 2 3 ,

із

(2.24)

отримаємо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 I

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

3 I

 

 

 

R4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

I

 

R

 

 

 

 

I

 

 

R

 

 

 

 

 

або

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

I

 

R1

 

 

 

 

1200 1800 1200

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40 125.6 рад/c;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 I

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

4

I

 

3

 

 

 

 

1200

40

 

 

 

1200

 

 

 

 

 

R4

30

30

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

93.33 293 рад/c.

120

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]