Анализ и синтез механизмов сложной технической системы

Схема кривошипно-рычажного механизма представляет собой замкнутую кинематическую цепь, следовательно, данный механизм является плоским механизмом. В этом случае структурный анализ данного механизма сводится к решению двух задач:
1) определению подвижности механизма;
2) определению состава структуры.

1.1 Подвижность механизма
Подвижность механизма – это число независимых обобщенных координат, однозначно определяющих положения звеньев механизма на плоскости или в пространстве в рассматриваемый момент времени.
Подвижность механизма определяется по формуле Чебышева:

1. Структурный анализ схемы сложного плоского рычажного механизма
1.1 вычертить структурную схему сложного плоского рычажного механизма;
1.2 выбрать структурную формулу соответствующую заданной структурной схеме механизма;
1.3 определить вид совершаемого движения и

количество вершин подвижных звеньев, результат представить в виде таблицы;
1.4 определить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, результат представить в виде таблицы;
1.2.5 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);
1.2.6 по выбранной структурной формуле, определить подвижность (степень подвижности) сложного плоского рычажного механизма;
1.2.7 выявить число, класс, вид и порядок структурных групп звеньев,
а также число и подвижность первичных механизмов (групп начальных звеньев);
1.2.8 сформировать модель состава структуры и определить класс механизма;
1.2.9 провести проверку полученных результатов.
2. Метрический синтез кинематической схемы сложного плоского рычажного механизма по заданным параметрам:
2.1 выбрать масштабный коэффициент длин;
2.2 перевести все заданные геометрические параметры механизма, имеющие размерность длин, м, в масштабный коэффициент;
2.3 по полученным значениям в выбранном масштабном коэффициенте определить крайние (граничные) положения выходного(ых) звена(ьев) типового механизма лежащего в основе структуры сложного плоского рычажного механизма;
2.4 обосновав выбор начального положения, построить кинематические схемы
для обоих крайних (граничных) положений сложного плоского рычажного механизма;
2.5 исходя из выбранного начала отсчета, построить план положений сложного плоского рычажного механизма для 12(13) положений ведущего (входного) звена;
2.6 определить коэффициенты неравномерности средней скорости каждого шатуна и ход всех ползунов, содержащихся в структуре механизма.
3 Кинематический анализ сложного плоского рычажного механизма:
3.1 определить характерные точки механизма;
3.2 выявить траектории движения всех характерных точек механизма;
3.3 составить векторные уравнения, характеризующие распределение скоростей между характерными точками механизма;
3.4 выбрать масштабный коэффициент скоростей;
3.5 решая векторные уравнения, построить планы скоростей для каждого положения ведущего (входного) звена;
3.6 определить значения скоростей характерных точек, а также величины и направления действия угловых скоростей всех звеньев механизма для каждого положения ведущего (входного) звена;
3.7 составить векторные уравнения, характеризующие распределение ускорений между характерными точками механизма;
3.8 выбрать масштабный коэффициент ускорений;
3.9 решая векторные уравнения, построить планы ускорений для каждого положения ведущего (входного) звена;
3.10 определить значения ускорений характерных точек, а также величины и направления действия угловых ускорений всех звеньев механизма для каждого положения ведущего (входного) звена.
4. Силовой анализ сложного плоского рычажного механизма
4.1 определить значения и направления силовых факторов, действующих на звенья механизма, т. е. сил тяжести, сил и моментов пар сил инерции;
4.2 выполнить синтез расчетной модели (схемы), установив для механизма квазистатическое равновесие;
4.3 выполнить синтез динамической модели сложного плоского рычажного механизма для силового анализа.
4.4 построить повернутый план скоростей;
4.5 используя теорему В. Н. Жуковского, перенести все силовые факторы с расчетной модели (схемы) в одноименные точки повернутого плана скоростей;
4.6 определить значение уравновешивающей силы и уравновешивающего момента пары сил;
4.7 согласно составу структуры плоского рычажного механизма вычертить в масштабном коэффициенте длин структурные группы звеньев и первичный механизм для заданного положения ведущего звена;
4.8 приложить к звеньям структурных групп и первичного механизма вектора сил и моменты пар сил, сохраняя их направление и линии действия согласно расчетной модели (схемы) механизма;
4.9 для структурной группы звеньев 5-4
4.9.1 установить состояния силового равновесия, приложив к соответствующим характерным точкам необходимые виды реакции связей

кинематических пар;
4.9.2 составить кинетостатического равновесия;
4.9.3 определить степень неопределимости и раскрыть ее;
4.9.4 выбрать масштабный коэффициент сил, выполнить перевод силовых факторов в масштабный коэффициент сил и синтез плана сил;
4.9.5 определить значения реакций связей;
4.10 для структурной группы звеньев 3-2
4.10.1 установить состояния силового равновесия, приложив к соответствующим характерным точкам необходимые виды реакции связей кинематических пар;
4.10.2 составить кинетостатического равновесия;
4.10.3 определить степень неопределимости и раскрыть ее;
4.10.4 выбрать масштабный коэффициент сил, выполнить перевод силовых факторов в масштабный коэффициент сил и синтез плана сил;
4.10.5 определить значения реакций связей;
4.11 для первичного механизма 0-1
4.11.1 установить состояния силового равновесия, приложив к соответствующим характерным точкам необходимые виды реакции связей кинематических пар;
4.11.2 составить кинетостатического равновесия;
4.11.3 определить степень неопределимости и раскрыть ее;
4.11.4 выбрать масштабный коэффициент сил, выполнить перевод силовых факторов в масштабный коэффициент сил и синтез плана сил;
4.11.5 определить значения реакций связей и уравновешивающей силы;
4.12 определить значение уравновешивающего момента пары сил.
4.13 определить погрешность вычислений.
5 Динамический анализ сложного плоского рычажного механизма:
5.1 анализируя план положений определить величины фазовых углов рабочего и холостого ходов в цикле движения механизма;
5.2 выполнить синтез динамической модели сложного плоского рычажного механизма для динамического анализа;
5.3 синтез диаграмм приведенных моментов пар сил:
5.3.1 используя следствие из теоремы Жуковского, перенести все силовые факторы, действующие на звенья в одноименные точки действительного плана скоростей для каждого положения механизма;
5.3.2 выполнив синтез расчетных моделей, установить статическое равновесие и вычислить величину уравновешивающей силы для каждого положения механизма;
5.3.3 определить значения приведенной силы и приведенного момента пар сил для каждого положения механизма;
5.3.4 выбрав масштабные коэффициенты осей приведенных моментов пар сил и угла поворота звена приведения, выполнить синтез диаграмм приведенных моментов пар сил;
5.4 осуществив графические преобразования диаграммы приведенных моментов пар сил, выполнить синтез диаграммы работ и вычислить значение

масштабного коэффициента оси работ;
5.5 выбрав значение масштабного коэффициента оси изменения кинетической энергии, выполнить синтез диаграммы изменения кинетической энергии (разности работ), используя метод графического вычитания;
5.6 синтез диаграмм приведенной массы и приведенного момента инерции:
5.6.1 представить приведенный момент инерции механизма в виде суммы постоянной и переменной частей;
5.6.2 представив постоянную часть приведенного момента инерции механизма в виде суммы приведенных моментов инерции элементов привода (энергетическая машина, передаточный механизм и рабочая машина) и определить ее значение;
5.6.3 вывести уравнение и рассчитать значение переменной части приведенного момента инерции для каждого положения механизма;
5.6.4 определить величину приведенного момента инерции для каждого положения механизма;
5.6.5 определив значения масштабных коэффициентов осей приведенной массы, приведенного момента инерции и угла поворота звена приведения, выполнить синтез диаграмм приведенной массы и приведенного момента инерции;
5.7 методом графического исключения угла поворота звена приведения, выполнить синтез диаграмм «энергия-масса» и «энергия-момент инерции»;
5.8 вычислив значения углов наклона, провести касательные к замкнутой кривой на диаграммах «энергия-масса» и «энергия-момент инерции»;
5.9 определить значение момента инерции маховой массы;
6 Анализ и синтез простого плоского зубчатого механизма:
6.1 вычертить структурную схему механизма;
6.2 в соответствии с признаками классификации простых зубчатых механизмов, установить тип заданной схемы простого плоского зубчатого механизма;
6.3 определить название и вид совершаемого движения звеньев (результат представить в виде таблицы);

6.4 выявить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, в том числе разнесенных (результат представить в виде таблицы);
6.5 выполнив модификацию кинематических пар, исключить дефекты структуры (результат представить в виде таблицы);
6.6 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);
6.7 выбрав соответствующую структурную формулу, определить подвижность механизма;
6.8 определить величины дополнительных исходных данных;
6.9 вычислить значения геометрических параметров эвольвентных зубчатых колес и эвольвентного зацепления;
6.10 провести проверку правильности вычислений;
6.11 выбрать масштабный коэффициент длин;
6.12 перевести все вычисленные значения геометрических параметров эвольвентных зубчатых колес и эвольвентного зацепления в масштабный коэффициент длин;
6.13 определить радиус сопряжения переходной кривой;
6.14 по полученным значениям в выбранном масштабном коэффициенте длин выполнить метрический синтез эвольвентного зацепления зубчатых колес простого плоского зубчатого механизма;
6.15 выполнить метрический синтез кинематической схемы простого плоского зубчатого механизма.
7 Анализ и синтез сложного плоского зубчатого механизма:
7.1 вычертить структурную схему механизма;
7.2 в соответствии с признаками классификации сложных зубчатых механизмов, установить тип заданной схемы сложного плоского зубчатого механизма;
7.3 определить название и вид совершаемого движения звеньев

(результат представить в виде таблицы);
7.4 выявить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, в том числе разнесенных(результат представить в виде таблицы);
7.5 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);
7.6 выбрав соответствующую структурную формулу, определить подвижность механизма;
7.7 определить числа зубьев всех колес механизма;
7.8 рассчитать диаметры начальных (делительных) окружностей колес;
7.9 выбрать масштабный коэффициент длин;
7.10 перевести вычисленные значения диаметров начальных(делительных) окружностей колес в масштабный коэффициент длин;
7.11 по полученным значениям в выбранном масштабном коэффициенте длин выполнить метрический синтез кинематической схемы механизма;
7.12 определить характерные точки механизма;
7.13 выбрать масштабные коэффициенты осей длин и линейных скоростей;
7.14 построить планы линейных и угловых скоростей;
7.15 вычислить значения линейных скоростей характерных точек и угловых скоростей звеньев;
7.16 вычислить фактические прямое и обратное передаточные отношения механизма;
7.17 определить погрешность вычислений.
8 Анализ и синтез простого плоского кулачкового механизма:
8.1 вычертить структурную схему механизма;
8.2 согласно классификации кулачковых механизмов, установить тип заданного простого плоского кулачкового механизма;
8.3 определить название и вид совершаемого движения звеньев (результат представить в виде таблицы);
8.4 выявить название, класс, подвижность, вид контакта и замыкания всех кинематических пар, в том числе разнесенных (результат представить в виде таблицы);
8.5 выполнив модификацию кинематических пар, исключить дефекты структуры;
8.6 определить число и вид кинематической цепи, выявить количество элементов стойки (число присоединений подвижных звеньев к стойке);
8.7 выбрав соответствующую структурную формулу, определить подвижность механизма;
8.8 выбрав необходимое количество текущих точек на фазах удаления и сближения, вычислить величины аналогов пути, скорости и ускорения по заданным функциональным зависимостям;
8.9 выбрать масштабные коэффициенты осей угла поворота кулачка и аналогов пути, скорости и ускорения;
8.10 перевести значения угла поворота кулачка, аналогов пути, скорости и ускорения в масштабные коэффициенты;
8.11 выполнить синтез диаграмм аналогов пути, скорости и ускорения;
8.12 выполнить синтез диаграммы функциональной зависимости аналога пути от аналога скорости;
8.13 определить величину радиуса исходного контура кулачка;
8.14 найти значения углов давления для выбранных положений кулачка (текущих точек);
8.15 определив масштабный коэффициент оси углов давления;
8.16 переведя значения углов давления, выполнить синтез диаграммы данного параметра;
8.17 провести проверку правильности выполняемых действий;
8.18 выбрав масштабный коэффициент длин, выполнить метрический синтез теоретического профиля кулачка;
8.19 определить величину радиуса ролика;
8.20 с учетом полученного значения выполнить метрический синтез конструктивного профиля кулачка в выбранном масштабном коэффициенте длин;
8.21 выполнить метрический синтез кинематической схемы простого плоского кулачкового механизма.
Список использованных источников.

Отличный курсовой! Писался в течении года, очень полный и подробно разобранный.
В файл работы входит: пояснительная записка (смотри содержание); на 1 чертеже 13 положений структурной схемы, диаграммы; на 2 чертеже силовой анализ(рычаг Ассура, принцип Даламбера); на 3 чертеже эвольвентное зацепление, кулачковый механизм, зубчатый механизм и диаграммы.

Работа защищена на отлично в 2013 году.

1. Теория механизмов и машин : учеб. пособие / М. А. Мерко, П. Н. Сильченко, А. В. Колотов [и др.]. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. –199 с. – (Теория механизмов и машин : УМКД № 363-2007 / рук. творч. коллектива П. Н. Сильченко).
2. Теория механизмов и машин : практикум / М. А. Мерко, П. Н. Сильченко, А. В. Колотов, А. В. Колотов [и др.]. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – 133 с. – (Теория механизмов и машин : УМКД № 363-2007 / рук. творч. коллектива П. Н. Сильченко).
3. Теория механизмов и машин : лаб. практикум / М. А. Мерко, П. Н. Сильченко, А. В. Колотов [и др.]. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. –107 с. – (Теория механизмов и машин : УМКД № 363-2007 / рук. творч. коллектива П. Н. Сильченко).
4. Попов, С. А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин / С. А. Попов, К. В. Фролов, Г. А. Тимофеев – М. : Высш. шк., 1999. – 351 с.
5. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. –640 с.