ANTONI GRONOWICZ STEFAN MILLER WŁADYSŁAW TWARÓG
TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW ZESTAW PROBLEMÓW ANALIZY I PROJEKTOWANIA
W Y D A N I E TRZECIE
OFICYNA W Y D A W N I C Z A POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ WROCŁAW 2000
Opiniodawca Antoni DZIAMA
Opracowanie redakcyjne Maria KOPEĆ
Korekta Aleksandra WAWRZYNKÓW SKA
Projekt okładki Małgorzata BODAK
© Copyright by Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1996
OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
ISBN 83-7085-395-1
Drukarnia Oficyny Wydawniczej Politechniki Wrocławskiej. Zam. nr 32/99.
Spis treści Rozdział 1. Wprowadzenie Rozdział 2. Przykłady rozwiązań Rozdział 3. Problemy analizy
5 7 75
Rozdział 4. Problemy syntezy
143
Rozdział 5. Problemy analizy wspomaganej komputerem
161
Rozdział 6. Komentarze do problemów analizy i syntezy
179
Rozdział 7. Zadania kontrolne
191
Rozdział 8. Literatura
218
Wprowadzenie Zrozumienie zasad budowy i działania mechanizmów oraz zjawisk towarzyszących ich pracy jest niezbędnym warunkiem efektywnego eksploatowania, a przede wszyst kim projektowania maszyn, a także urządzeń, aparatów i narzędzi. Niniejsze opraco wanie zawiera problemy, których rozwiązywanie, wspierane wykładem i wiedzą podręcz nikową (wybrane pozycje zestawiono w spisie literatury), powinno się przyczynić do lepszego opanowania metod analizy i syntezy mechanizmów. Materiał obejmuje podstawowe działy teorii maszyn i mechanizmów, zwłaszcza do tyczy analizy strukturalnej i kinematycznej, kinetostatyki oraz dynamiki. Omówiono również problematykę projektowania (syntezy) obszernej grupy mechanizmów. Wiele problemów jest ukierunkowanych na istotne zagadnienia tzw. syntezy strukturalnej, polegającej na doborze typu układu do realizacji wymaganej funkcji, narzucanej po trzebami praktyki. Publikacja zawiera: • przykłady rozwiązań (rozdz. 1) • problemy analizy (rozdz. 2) • problemy syntezy (rozdz. 3) • problemy analizy wspomaganej komputerem (rozdz. 4) • komentarze do problemów analizy i syntezy (rozdz. 5) • zadania kontrolne (rozdz. 6). Sposób zestawienia materiału powinien stanowić istotną pomoc w studiowaniu teo rii maszyn i mechanizmów. Dotyczy to przede wszystkim problemów analizy i syntezy. Ich rozwiązanie, samodzielne lub przy pomocy nauczyciela, umożliwi efektywne zma ganie się z problemami praktycznymi. Użytkownikom tego opracowania autorzy służą pomocą w postaci załączonego zestawu rozwiązanych przykładów (rozdz. 1), a także zestawem komentarzy i podpowiedzi (rozdz. 5). Wyrażamy jednak nadzieję, że użyt kownicy sięgną po te pomoce i podpowiedzi w ostateczności. W zestawieniu problemów analizy i syntezy starano się uwzględnić możliwie szero ką grupę układów kinematycznych - wiele z nich to rozwiązania spotykane w praktyce. Dzięki temu niniejsze opracowanie może być także pomocne praktykom, zwłaszcza w doborze idei rozwiązania konkretnego problemu technicznego. Sądzimy, że ta cecha powinna poszerzyć krąg odbiorców również o inżynierów mechaników - projektantów maszyn. Autorzy
Rozdział 1 Przykłady rozwiązań
Zadanie 01 Na rysunku 01 przedstawiono przykładowe rozwiązania par kinematycznych. Prze prowadzić klasyfikację tych par. Rozwiązanie a) człon 2 ma względem członu 1 jedną możliwość ruchu: przesuw wzdłuż osiy. Ze względu na 5 stopni swobody odebranych członowi 2 jest to para I klasy; ze względu na charakter styku (powierzchniowy) - para niższa, b) człon 2 zakończony kulą umieszczoną w otworze cylindrycznym członu 1 o tej samej średnicy wewnętrznej ma możliwość wykonywania 4 ruchów niezależnych (obro ty wokół osi x, y i z oraz przesunięcie wzdłuż osi y). Jest to para IV klasy, ze względu na styk liniowy - para wyższa, c) człon 2 ma względem członu 1 możliwość wykonywania 2 ruchów niezależnych (obrót wokół osi y i przesuw wzdłuż osi x). Przy 4 więzach narzuconych członowi 2 przez człon 1 jest to para II klasy; ze względu na charakter styku - para wyższa.
a)
c)
b)
Rys. 01
Zadanie 02 Określić liczbę stopni swobody członu 2 (organu roboczego równiarki) względem ramy maszyny dla ustalonej długości siłowników hydraulicznych 3 , 4 , 5 i 8 (rys. 02). Rozwiązanie Traktując zgodnie z założeniami siłowniki hydrauliczne jako pojedyncze człony stwier dzamy, że układ składa się z 9 członów (8 członów ruchomych + 1 podstawa). Stwier dzamy ponadto 2 pary I klasy oraz 11 par III klasy, czyli n = 9, p = 2, p = 11. x
3
Rys. 02
Po zastosowaniu wzoru strukturalnego dla układów przestrzennych W = 6(n-l)-£(6-i)/>,. t=i
otrzymamy ^ = 6- 8 - 2- 5 - 1 1 - 3 = 5. Na wynik ten składają się ruchliwości (stopnie swobody) każdego z członów od dzielnie. Niektóre spośród członów układu mają możliwość obrotu wokół własnych osi, np. człony 3-6 i 8, tzw. ruchliwość lokalną W , nie mającą wpływu na liczbę stopni swobody innych członów. Ponieważ W = 5, otrzymamy dla pozostałych członów, w tym również dla członu 2 L
L
W= W -W t
L
= 5-5
= Q.
Człon 2 jest unieruchomiony.
Zadanie 03 Określić ruchliwość układu przedstawionego na rys. 03. Otrzymany wynik zinter pretować. Rozwiązanie Układ przedstawiony na rys. 03 jest złożony z 4 (n = 4) członów tworzących 5 par kinematycznych. Klasyfikując te pary stwierdzono, że p = 2,p l
2
= l , p = 2. 3
Rys. 03
Po zastosowaniu wzoru strukturalnego dla układów przestrzennych otrzymano W = 6 • (4 - 1) - 5 • 2 - 4 • 1 - 3 • 2 = - 2 . t
Otrzymany wynik sugeruje, że analizowany układ jest przesztywniony. Należy jed nak zauważyć, że para B (I klasy) jest powtórzeniem już istniejącej pary A (również I klasy). Ta dodatkowa para wprowadza 5 dodatkowych, a zbędnych kinematycznie ogra niczeń ruchu. A więc R = 5. b
Z kolei każdy z członów siłownika (tłok 3 i cylinder 2) dysponuje ruchliwością lokalną (obrót wokół własnej osi), czyli: W = 2. L
Ostatecznie: W =W -W rz
t
L
+ R = -2-2 h
+ 5 = l.
Oznacza to, że skrzynia 4 (przy odpowiednim zamontowaniu ł o ż y s k o i B) dla każ dej zmiany długości siłownika reaguje jednoznacznie określoną zmianą położenia.
Zadanie 04 Wykreślić tor ocechowany punktu M (końca wideł przetrząsacza do siana) wzdłuż ziemi. Dane: l = 0,17 m, l = 0,3 m, l = 0,75 m, l = 0,75 m, obroty korby n = 60 obr/min, prędkość ramy maszyny v = 1,2 m/s (rys. 04). AB
BC
CD
DA
Rys. 04
Rozwiązanie 1. Wykreślamy tor ocechowany punktu M względem ramy AD maszyny. W tym celu dzielimy tor punktu B na odcinki przebyte w jednakowych odstępach czasu At = 1/12 s. Korzystając ze wzornika wykreślonego na kalce w formie łącznika CBMprowadzonego punktem C po torze y, a punktem B po torze j3, znajdziemy miejsce geometryczne odpowiednich położeń punktu M (krzywa 2. Tor ocechowany fx' w układzie stałym, związanym z ziemią, znajdziemy rozwija jąc krzywą^, tj. przesuwając poszczególne punkty w kierunku ruchu maszyny o odcin ki równe odpowiednim drogom, jakie wykonują te punkty wraz z maszyną od punktu wyjściowego. Fragment toru M M zakreślił punkt M w czasie równym t = 3At = 3/12 s. W czasie A; rama maszyny przesuwa się na odległość As = v At = 1,2- 1/12 = 0,1 m. Wobec tego odcinek 4 - 4 ' równa się 0,3 m. x
Ą
[Ą
Zadanie 05 Określić wysokość podniesienia skrzyni 1 po skróceniu siłownika CFo dany skok h (rys. 05.1). Rozwiązanie W celu określenia wysokości podniesienia skrzyni 1 dogodnie jest przyjąć skrzynię za człon odniesienia (ruch względny członów pozostanie bez zmian), a następnie:
Rys. 05.1
1. Rozłączyć mechanizm w punkcie C oraz skrócić siłownik CF o skok h. Nową długością siłownika FC* zakreślić łuk (rys.05.2). 2. Ponieważ mechanizm FBDE)GS\. równoległobokiem, znajdujemy środek S krzywi zny toru punktu C należącego do członu ABCD. Następnie z punktu S zakreślamy łuk o promieniu SC (SC = DE, ES\\DC, ES = DC). Punkt przecięcia torów punktu C, należą cego do członu ABCD oraz członu FC*, daj e nowe położenie punktu C - punkt C . 3. Znając położenie punktu C znajdujemy nowe położenie łącznika^SjCj-Dj. L
:
tor punktu C należącego do członu FC T
1
4. Rysujemy równoległą do prostej I stycznie do koła K i znajdujemy prostą II. Odległość skrzyni 1 od prostej II jest nową wysokością 5. Ostatecznie można znaleźć nowe położenie punktów Ji L, których odległość od prostej I lub II jest stała. Z punktów G i H zakreślamy łuk o promieniu HJ = GL. Następnie kreślimy równoległą do prostej II w odległości a. Punkt przecięcia prostej oraz łuku daje poszukiwany punkt L l
v
Zadanie 06 Dla podanego mechanizmu 6-członowego określić chwilowe środki obrotu Sy (rys. 06.1). Rozwiązanie Określamy liczbę n wszystkich chwilowych środków obrotu według wzoru n=
=15.
Wypisujemy je w sposób uporządkowany 12 13 1 4 1 5 16 23 24 25 26 34 35 36 45 46 56 Niektóre z tych chwilowych środków obrotu, tzw. środki stałe i trwałe (rys. 06.2), narzucają wprost położenia par kinematycznych (zostały one podkreślone). Pozostałe wyznaczamy na podstawie twierdzenia o trzech chwilowych środkach obrotu, np. we dług podanego schematu:
12-14 32-34 13-15 36-56 24-25 14-15 56-15 46-14
^24 ->35 ->45 -> 16
14-34 12-23 23-35 12-15
->13 H>25
34-36 45-56 16-12
->46 ^26
36-23
Kolejność wyznaczania może być oczywiście inna. Na koniec zwróćmy uwagę, że w każdym chwilowym środku obrotu przecinają się 4 proste.
Zadanie 07 Dla czworoboku przedstawionego na rys.07 określić prędkość kątową co przy zało żeniu, że znana jest prędkość kątowa co , a mechanizm został narysowany w podziałce. Rozwiązanie Zadanie zostanie rozwiązane metodą równań wektorowych. W analizowanym ukła dzie (rys.07) para postępowa nie pokrywa się z parą obrotową, a więc można wprowa dzić równoważny kinematycznie mechanizm zastępczy, w którym para postępowa zo stanie przesunięta do pary obrotowej (rys. 07). (Zwróćmy uwagę, że można tę parę również przesunąć do pary obrotowej B.) Zabieg taki nie zmienia położeń środków obrotu (S34 leży w nieskończoności), a więc nie zmienia prędkości kątowych członów mechanizmu. Dla mechanizmu zastępczego (rys. 07) można za pomocą równań wekto rowych wyznaczyć dowolne prędkości. 4
2
Najpierw określono prędkość punktu B należącego do członu napędowego v = co • AB. B
2
Punkt ten jednocześnie należy do członu 3, z którymjest związany punkt C, którego prędkość można wyrazić związkiem v =v c
+vCB
B
Ci
Równania tego nie można rozwiązać ze względu na brak kierunku wektora v . W celu określenia wektora v wykorzystano fakt, że punkt C należy do członu 3 i pokrywa się z punktem D (o znanej prędkości) należącym do członu 4, a więc c
c
V
V
+V
C= D
I
CD
Mechanizm z a s t ę p c z y
b
(Vc)
a,d
Równania określające v rozwiązano graficznie na rys. 07 i otrzymano moduły oraz zwroty prędkości v i v , Do wyznaczenia prędkości kątowej członu 4 wykorzystano związek między prędko ściami kątowymi dwóch członów tworzących parę postępową c
c
CB
co =co Ą
+ft)
2
43
W parze postępowej a> = 0, czyli 43
Prędkość kątową członu 3 wyznaczono z prędkości v wokół B
ruchu obrotowego punktu C
CB
V
„
CB
3
CB
Zwrot tej prędkości jest zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Zadanie 08 Dany jest mechanizm wytrząsacza narysowany w podziałce K. = /•/(/•)• Długość członu l = 0,1 m. Określić chwilową prędkość v punktu K oraz chwilową prędkość kątową to ruchu względnego członu 3 względem podstawy 6 przy założeniu, że co = 5 rad/s. Rozwiązanie Zadanie rozwiążemy graficznie metodą planu prędkości. Analizowany układ wy trząsacza stanowi mechanizm III klasy. Można więc go rozwiązać, stosując odpowie dnią metodę planu prędkości. W tym przypadku można też prościej rozwiązać zaga dnienie z wykorzystaniem chwilowego środka obrotu. Obliczamy prędkość punktu B członu AB (rys. 08.1) AB
K
36
l
V
V
B = ( ABK
=
{
AB<»I
=
0
>
5
1
ms" .
Punkt B jest jednocześnie punktem członu BC. Między prędkościami punktów B i C tego członu zachodzi relacja V
V
_C= _B_
+
V
CB_-
Wektor v jest określony co do modułu, kierunku i zwrotu, v - tylko co do kierun ku. Kierunek szukanego wektora v znajdziemy wykorzystując chwilowy środek obro tu S członu 3 względem podstawy 6 (rys. 08.2). Obieramy podziałkę prędkości K = v-/(v.) i z dowolnie obranego bieguna prędkości n odkładamy (v ) = TZ b = v ^ v • Prowadząc przez b prostą prostopadłą do BC oraz przez n kierunek prostopadły do B
CB
c
36
K
v
B
v
B
Rys. 08.1
S$ C znajdziemy na przecięciu punkt c i tym samym ( v ) i (y ). Aby znaleźć prędkość punktów D i F, wykorzystujemy odpowiednie zależności wektorowe: 6
c
CB
przypadku oznacza, że figura cdjk jest podobna do figury CDFK KI2 rad. Szukane wielkości wynoszą: v
K
=
3 6
K
Kfry
=
(C5
= (V )K
)
= 1,03
V
(^K
=
( Z ^ ) * /
=
i obrócona o kąt
m/s,
0
^
(SF)K/
=
0
6
8
5
r a d / s
(DC)K
I
Zadanie 09 Określić przyspieszenie kątowe e członu 4 w mechanizmie przedstawionym na rys. 09.1, jeżeli: AD= 1,4 m; ^ C = 0,8 m; CB = 0,8 m; v = 0,l m/s. Rozwiązanie Zadanie zostanie rozwiązane metodą równań wektorowych. W układzie tym siłow nik zostanie zastąpiony układem zastępczym (rys.09.2), w którym prędkość v zmiany długości siłownika reprezentowana jest prędkością względną v . Prędkość punktu B określono (v = 0) z zależności: 4
łv
BA
A
V
V
+V
B= A
BA
Znając v możemy wyznaczyć v : B
c
v
c
=v
B
+v . CB
Rozwiązanie tego równania, przedstawione na rys. 09.2, pozwala określić prędkości kątowe członów 3 i 4: (0-, =
,
C
(O. = 4
CB
3
CD
Zwrot prędkości kątowej 0) jest zgodny z ruchem wskazówek zegara, a zwrot co jest przeciwny do
4
3
4
-""CD
P
CD co oznacza konieczność wyznaczenia przyspieszenia punktu C, a wcześniej, analogicz nie jak dla prędkości, przyspieszenia punktu B: a
B
=a
A
+a
BA
+a
gdzie a, = 0,
AB
+a , BA
A
b
BA =
V
C O n S t
= 0. ° BA = K =
'
dr 2 V
n BA =
BA
P = a
BA
t\ 0
=
=
2
(
0
,
oo
2
X
V
B A
po podstawieniu otrzymano
Wektor a
BA
V
BA
jest prostopadły do v
BA
, a jego zwrot (rys.09.2) otrzymano przez obrót wektora
0
90° zgodnie z prędkością kątową &>. Szukane przyśpieszenie a' występuje w relacji 3
c
r
a^ + a^ = a^ + a^_ + a . CB
Moduły przyspieszeń normalnych wyliczono z zależności
c
CD
CB
CB
Powyższe równanie wektorowe rozwiązano graficznie na rys.09.2 uzyskując poszu r
kiwane przyspieszenie a ; co pozwoliło określić e z zależności c
4
4
CD'
zwrot tego przyspieszenia jest zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Zadanie 010 Wykreślić plan przyspieszeń mechanizmu zadanego na rys. 010 w podziałce K . Dłu gość członu AB wynosi 0,05 m, a jego prędkość kątowa co = 10 rad/s. Rozwiązanie Jest to mechanizm III klasy, bowiem po wydzieleniu podstawy 6 i członu czynnego 1 pozostaje tylko grupa III klasy złożona z członów 2, 3, 4 i 5. Określenie przyspieszeń poprzedzimy analizą prędkości: v = OJ, l = 10-0,05 = 0,5 m/s. }
l
B
4B
Zakładamy podziałkę prędkości K = v-/(v.) i z bieguna K odkładamy odcinek (rys.010): V
V
Wyrażamy v równaniami: c
v =v c
V
+v ,
B
V
CB
+V
C= D CD-
Do rozwiązania graficznego tych równań jest potrzebny kierunek v , który można znaleźć wykorzystując chwilowy środek obrotu członu 3 względem 6. Rozwiążemy to zadanie bez wyznaczania środka obrotu za pomocą punktu pomocniczego (Assura). Jest to metoda umożliwiająca rozwiązywanie mechanizmów III klasy. Obieramy punkt P należący do członu 3 na przecięciu kierunków prostopadłych do prędkości względnych v i v . Dla punktu tego napiszemy: c
BC
ED
v =v P
+ v =v +v
c
v
pc
= v
p
D
B
+ v
CB
+Vp =v^
+
D
p c
,
v E+v , D
PD
Zauważamy, że w pierwszym z tych równań prędkości względne v i v mają ten sam kierunek. To samo można powiedzieć o wektorach v i v z drugiego równania (tak właśnie celowo został obrany punkt P). Wykorzystując to można określić prędkość punktu P. Na podstawie pierwszego równania z końca b wektora v prowadzimy wspólny kie runek prędkości v i v , a na podstawie równania drugiego (przy v = 0) z bieguna prowadzimy kierunek prędkości względnych v i v . Na przecięciu otrzymujemy punkt p jako koniec wektora v . Gdy znamy prędkość punktu P, znajdziemy bez trudu prędkość punktu F na podsta wie relacji CB
DE
pc
pD
B
CB
pc
E
DE
pD
p
v
=v
F
+v ,
p
FP
a następnie, np. na zasadzie podobieństwa, również prędkości pozostałych punktów D i C. Podczas wykreślania planu przyspieszeń posłużymy się analogiczną metodą. Dla obranego punktu P (rys.010) można ułożyć równania: a
p
l
= a + a" c
My
p
+
pc
I
ct ,
I
pc
L l
p
£
)
.
Po uwzględnieniu
oraz =a
+a
+a
n
+a
<*D E DE DE>
otrzymamy a =a p
a
p
+a
B
=a
E
+a
n
CB
DE
t
+a
pc
+a +a pD
DE
CB
+a , pc
+a . pD
Wektory podkreślone w tym układzie równań 3 kreskami można określić bezpośre dnio na podstawie znanych prędkości, przyspieszenia styczne zaś są znane co do kie runków (wykorzystanie punktu Assura P). W tej sytuacji można znaleźć wykreślnie a . Obieramy podziałkę przyspieszeń K = a ./(a?) i ustalamy moduły przyspieszeń skła dowych podkreślonych trzema kreskami: p
n
(a )
=
CB
K
^CB '
a
^CB
2
v (a c)
2
(y )
PC
=
P
IpC '
K
= 0,
F
n
IpC
a
a
/
-K]
pc
2
V
\
^DE
'
2
_(V ) -Kl
DE
K
DE
^DE
a
'
K
V
4 n
a
2 K
( PD) - I
ł-PD ' ^a
IpD ' ^ u
Tak wyliczone moduły przyspieszeń oraz znane ich kierunki i zwroty, jak również kierunki przyspieszeń stycznych, pozwolą znaleźć przyspieszenie punktu P (plan przy spieszeń - rys.010). Teraz można już określić przyspieszenie, np. punktu F, bowiem: 2f
— a p ~\~ o.
p p
~\~ a
p, p
gdzie (
n
A
n
\ FP'
V W
~
IP
IfP '
_ K
a
V
( Fpf
'Ki K
(IFP)' 1
'
K
a
Gdy znamy przyspieszenie punktów P i F, określimy przyspieszenie pozostałych punktów, wykorzystując np. metodę podobieństwa.
Zadanie 011 7
Określić prędkość i przyspieszenie punktu i , jeżeli: l = 5 m, l = 4 m, l = 10 m, l = 10 m, / = 7 m , / = 9 m , co = 10 rad/s, a = n/A rad. Rozwiązanie W skład mechanizmu wchodzą grupy I oraz II klasy. Jest to więc mechanizm II klasy. Prędkość i przyspieszenie punktu F znajdziemy za pomocą planów prędkości i przyspieszeń. 1. Określenie prędkości punktu F Prędkość punktu B AC
DE
f f
AB
CD
D f
v = co l B
= 10 • 4 = 40 m/s.
AB
Zakładamy podziałkę prędkości K i z bieguna n (rys.011) odkładamy odcinek V
v
Piszemy równanie wektorowe określające v : G
v
=v^ +
G
v . GB
W równaniu tym znamy moduł, kierunek i zwrot wektora prędkości v (trzy podkreśle nia) oraz kierunki wektorów v i v (jedno podkreślenie). Równanie to można więc rozwiązać graficznie. Następnie korzystając z proporcji B
G
GB
(V )K D
_{V )K
V
G
^CD
V
^CG
określamy
'CG
oraz V
D
=
V
( D)
K- = V
35 m/s.
Podobnie można napisać równanie wektorowe określające prędkość p u n k t u ^ :
W równaniu tym znamy moduł i zwrot wektora prędkości punktu D oraz kierunki wektorów v i v . Równanie można rozwiązać graficznie. Prędkość punktu F określiE
ED
Rys. 011
my z układu równań (naturalnie nie jest to jedyny możliwy sposób określenia prędkości punktu F):
V
F
=l
+
Ł
v
rŁ
W układzie równań znamy moduł, kierunek i zwrot wektorów prędkości punktów D i E oraz kierunki wektorów prędkości względnych v i v . Punkt przecięcia prędko ści względnych połączony z biegunem n daje szukany wektor prędkości (v ). Ostatecznie otrzymamy: FD
FE
v
v = (v ) F
F
F
K = V
27 m/s.
2. Określenie przyspieszenia punktu F Plan przyspieszeń określamy analogiczną metodą jak prędkość. Przyspieszenie punktu B
gdzieś' - £ . /
— O, ponieważ przy założeniu co = const, e= 0. A
B
=
0 ) 1
Ł
' AB
=
L
°
2
'
4
=
4
0
0
M
/
S
2
-
Zakładamy podziałkę przyspieszeń K i z bieguna n (rys .11) odkładamy odcinek A
n
nb
= (a ) =
a
B
K
Dla punktu G można ułożyć równanie a =a +a G
B
GB
lub a
G
+
a
G
=
a
+
B
a
+
G B
a
+
G B
a
G B -
Wektory podkreślone w tym równaniu trzema kreskami są znane i można j e okre ślić bezpośrednio z następujących zależności:
^GC
'
K
U
vi (4)
= — - 0 ,
bop^oc,
v
V
, c ^_ cB-a>u \ GB ) ~
_^( GB)(V )KI
n
D
L
a
Z
~ "
Przyspieszenie Coriolisa jest prostopadłe do kierunku prędkości względnej a zwrot jest zgodny z prędkością kątową co = v ll . Przyspieszenie punktu D określamy z zależności: D
CD
gdzie (
n
n , _
—
\U ) D
2
V
2
_(V f-K
D
D
^CD '
K
(a ) D
= e-I
CD
V
K
a
lcD' a
=
—^l . CD
l
CG
v , GB
Przyspieszenie punktu £ określamy z równania —
—
a
—«
,
a
E
+
~ D
—t
.
a
a
ED
ED->
gdzie (a )
=
ED
IED
'
K
a
Przyspieszenie punktu F określimy z układu równań: a
=a
F
*
E
" o
F
!
+a
+ a ,
FF
• "
F
F
FF
' "FZ>-
)
W tym celu określamy przyspieszenie normalne a
i
FE
2
FD
2
(V )
-K
PF
K
FE '
(
K ) =
n
a
a
^ ^ .
D
*>FD '
K
a
Punkt przecięcia kierunków przyspieszeń a
i a
FE
FD
, połączony z biegunem
n, a
daje szukane przyspieszenie punktu F: a = (a ) f
F
2
K = 365 m / s . a
Zadanie 012 Wykreślić przebieg prędkości i przyspieszeń punktu M łącznika BMC podanego mecha nizmu (rys. 012.1) dla pełnego cyklu ruchu, jeżeli: l = 0,2 m, l = 0,5 m, l = 0,3 m, a = K/3 rad, co = 8;r rad/s. Rozwiązanie Zadanie to rozwiążemy metodą wykresów czasowych, stosowaną zwykle w przy padkach bardziej złożonych mechanizmów, gdy inne metody są zbyt pracochłonne. Wykreślamy mechanizm w podziałce K oraz tor ocechowany punktu M metodą geometryczną lub wzornikową(rys. 012.2). Liczymy okres (czas pełnego cyklu): AB
t
CO
87T.
4
AC
BM
Rys. 12.1
Przy podziale drogi kątowej członu napędzającego AB na 8 równych części, drogę punktu Mpodzielono na odcinki przebyte w czasie T
1
At = — = — s. 8 32 Wprowadzamy dowolny układ odniesienia (tu prostokątny układ xAy) i budujemy wykresy (S ) =f (t) i (S ) =f (t) przy założeniu odpowiedniej podziałki czasu K Zakładając, że przedziałowi At = 1/32 s na rysunku będzie odpowiadał odcinek (At), otrzymamy x
x
y
y
V
K, =
At
Po zróżniczkowaniu graficznym (operację różniczkowania pokazano dla punktu 2) otrzymano wykresy (v ) = f \t) i (v ) =f \i) oraz (a ) =f/\t) i (a ) =f/(ł). Liczymy podziałki wykresów: x
x
y
y
x
y
K„ - •
K
-e -e
T
v
a
Następnie wyznaczamy prędkość i przyspieszenie punktu M, przykładowo w poło żeniu 2 będzie ( V ) = (V2*) + (V J0 2
2
i (a ) 2
= (a2 ) X
+
(a y), 2
Rys. 012.2
a wartości rzeczywiste wyniosą v = (v )'K 2
2
= 5,1 m/s
i
a = (a )'K 2
2
= 77
2
m/s .
Powtarzając takie operacje dodawania wektorowego składowych prędkości i przy spieszeń dla kolejnych położeń punktu M i odkładając otrzymane wektory z jednego punktu (bieguna), otrzymamy biegunowe wykresy prędkości i przyspieszeń dla pełnego cyklu ruchu, zwane hodografami.
Zadanie 013 Ruch czworoboku ABCD (rys. 013) jest wymuszany zmianą długości siłownikaM/Y wydłużającego się ze stałą prędkością v . Określić prędkość i przyspieszenie punktu łącznikowego M. Przyjąć v = 0,1 m/s; wymiar mechanizmu określa rysunek naryso wany w podziałce K = 10. Rozwiązanie Należy zwrócić uwagę, że punkty M i N mocowania siłownika są ruchome, w związku z czym bezpośrednie wykorzystanie równań wektorowych prędkości i przy spieszeń nie jest możliwe. Spośród kilku możliwych metod rozwiązania wybrano metodę toru ocechowanego. Wymaga ona narysowania układu w trzech kolejnych położeniach, charakteryzujących się tym, że czasy At przejścia mechanizmu między tymi położeniami są sobie równe. Wtedy możliwe jest określanie prędkości i przyspieszeń punktów w położeniu pośre dnim. W rozpatrywanym układzie, w którym interesujemy się ruchem punktu M, ozna cza to konieczność wykreślenia (oprócz nominalnego) dwóch dodatkowych położeń: 1. Dla M N = MN- v At (punkt M zajmie wtedy położenie M,). 2. Dla M N = MN + v A? (punkt M zajmie wtedy położenie M ). Czytelnik zechce się zastanowić nad metodą konstrukcyjnego wyznaczenia tych położeń. Podpowiadamy tylko, że zadanie się upraszcza, jeśli za człon odniesienia (pod stawę) przyjąć jeden z wahaczy ABM lub CDN Na rysunku 013 pokazano mechanizm w wymaganych położeniach i wykreślono fragment toru punktu M, który został powiększony. Prędkość punktu M według meto dy toru ocechowanego określa zależność: w
{
X
X
2
2
yi
M
2
M
a +b
c
2At
2At
a po uwzględnieniu podziałki
Natomiast wektor przyspieszenia jest reprezentowany przez wektor d, przy czym jego wartość określa zależność
Rys. 013 —
V
_ y MM2
_
M\M
2
$ 2
At
At
a po uwzględnieniu podziałki _
(d)K
t
Po wstawieniu odpowiednich wartości v = 0,l m/s, At = 0,04 s, K , = 1 0 , w
(c) = 0,017 m, (d) = 0,003 m, otrzymano v = 2,1 m/s, o M
2
M
= 0,07 m/s .
Zadanie 014 Dla manipulatora płaskiego (rys. 014) należy: 1. Wyprowadzić macierz transformacji
2. Znaleźć wyrażenia określające składowe prędkości punktu M względem podstawy. 3. Dla znanych wartości q., ćq./dt wyznaczyć analitycznie i graficznie prędkość punktu M. Rozwiązanie Ad. 1. Macierz °A występuje w relacji 3
r
M
A
3
r
A
M
A
\
A
2
3
r
M
]
g d z i e ' A . mają postać ;
cosę. sin
]
'- A.- =
—smq>
«
cos
v
0
1
;
0
f
i opisują w istocie transformację układu współrzędnych xy Poszczególne zmienne oznaczają: / » I ~ ~ współrzędne początku układu x.y. w x _ y._ ,
i
W
w x _ y._ . i
1
y
V
i
1
l
(p - kąt obrotu osi x. w stosunku do osi x _ . j
i
i
W rozpatrywanym przypadku jest więc (oznaczenia zgodne z rys. 014): cosq
—s'mq
0
sint^
cosć/j
0
0
0
1
[
o*
_
l
cosq
-smq
i * = sinq
cosq
0
0
0
1
2
2
2
A =
a
2
2
1
0
?3
0
1
b
0
0
1
3
Po wymnożeniu macierzy otrzyma się:
cosq
x
-sin^!
0
cos q
2
- sin q
sinq
x
cos^!
0
sin q
2
cos q
0
1
0 cos(q
+q )
x
x
cos(q
2
q sin q +b cos q 3
2
2
1
2
+ q ) + acosq
]
2
q sin(q + q ) + b cos(q
2
3
x
+a
2
0
{
+q )
l
0
sin q
2
# 3 cos(q + q )-bńn(q
2
sin(q + q )
3
2
0
- s i n ( ^ ! +q )
2
q cos q -b
2
2
+ q ) + a sin q
l
0
x
2
x
1
Ad. 2. Współrzędne punktu M w układzie x y 0
wyznaczone z równania
()
"0" —c
y
M
A
3
1
.
1
.
wynoszą: *
= c s i n ( ^ + ) + cos(# + ^ ) - / > s i n ( ^ + ^ ) + « c o s ^
w
1
2
= -ccos(q
3
|
+ q ) + q sm(q
x
2
3
2
|
2
+ q ) + bcos(q
x
2
+q) +
x
]
ańr\q .
2
x
Po upochodnieniu po czasie otrzyma się wyrażenia określające prędkości punktu M (w układzie x y ): Q
V
=JC
M
c
M
X
~b(q
x
v
0
= 0 ? i + q )cos(q 2
+ q )cos(
2
}
2
3
]
+q )-q (q 2
3
+ )sin(# + q )
l
2
2
2
+ q sm(q 3
x
+ q ) + q (q 2
3
x
+q )cos(q
+ q ) + aq c o s q .
x
2
x
x
Ad. 3. Przyjęto następujące dane: a = 0,47 m, b = 0,14 m, c = 0,19 m, q =150[deg], q = 240 deg[deg], q^ = 0,67[m], x
2
_ 1
_ 1
ą = l [ s ] , q = 0 , 5 [ s ] , ^ = 0,25[ms~']. x
|
2
x
+ < ? ) ( 4 i +q )
+q )sin(q
+ q cos(q
sinq ,
x
sin
= yu = (q\
-b(q
2
+q )~aq
2
c
My
+q )
x
2
Wtedy na podstawie wyprowadzonych zależności otrzyma się:
2
x
+q ) 2
x
M
=0,20 ml
y
M
= 0,53mJ
v
=
Mx
v
n
~ 0,456 m/s, v
= 0,623 m/s,
M
m =
v
V (
2
m . v )
+ ( v )
=0^7
m/s.
Rozwiązanie graficzne jest oparte na następujących zależnościach:
v
=v
c
+v ,
B
v
CB
=v
D
+v
c
V
= C +
D C
V
V
,
M C
, c
MC=(A\
+q ) 2
Podziałki wynoszą: 1 0 , K = 15,7 l/s.
K= }
V
Wartości uzyskane z planu prędkości to: V
Mx
=
~
0
4
'
4
m
/
s
V
' My
=
0
'
6
1
m
/
S
"
Zadanie 015 Określić przyspieszenie punktu F popychacza, w położeniu jak na rys. 015.1, jeżeli: l = 0,12 m, l = 0,02 m, ę = 5^/6 rad, l = 0,04 m, l = 0,077 m, / - 0,08 m, 7? - 0,06 m, / = 0,01 m, r = 0,02 m, co = 10 rad/s. Rozwiązanie 1. Określenie przyspieszenia punktu F w położeniu jak na rys. 015.1 Zadanie rozwiążemy za pomocą mechanizmu zastępczego, który pokazano na rys.015.2 w podziałce K . Wyznaczenie przyspieszeń poprzedzimy niezbędną analizą prędkości: {
2
AB
4
BC
3
k
{
v = co l B
AB
= 10 • 0,04 = 0,4 m/s.
Zakładamy podziałkę prędkości K i z bieguna n odkładamy odcinek n b = (rys.015.2). Piszemy równanie wektorowe
K
v^v B
/
V
C =
V
B
+
V
C B
oraz
i wykreślamy plan prędkości. Podczas wykreślania planu przyspieszeń posłużymy się analogiczną metodą 2
2
2
= ca l = 10 • 0,04 = 4 m / s . Obieramy podziałkę przyspieszeń K i z bieguna n odkładamy odcinek n b = a /K . Dla punktu C można napisać a
AB
B
a
B
a
gdzie
a"
= ^ i
U
CB ł
CB
Równanie to rozwiążemy graficznie. Analogicznie dla punktu Z) można napisać a
a
a
l
D= c+ Dc+a Dc
,
gdzie 2
V a"
=-^-
U
DC
,
Przyspieszenie punktu F równe jest przyspieszeniu punktu D a
F
= a
2
K = 3,5 m / s .
= (a )
D
D
a
Zadanie 016 Dla przedstawionej na schemacie przekładni (rys. 016.1) określić obroty koła 7 dla danych: n = 100 obr/min, z = 60, z = 20, z '= 60, z = 20, z = 18, z = 18, z = 36. Rozwiązanie Zauważmy, że złożoną przekładnię można podzielić na dwie przekładnie A oraz B i analizować je oddzielnie. Dla przekładni B, metodą Willisa, zapiszemy: }
y
2
2
3
n~ —n. z. z\ =!- = - L ( + l ) _ Ł ( + l ) ,
z,
5
6
7
i Rys. 016.1
gdy n, = 0, otrzymamy f
n* = n, 1 - -
60-60
-100
= -800obr/min.
20-20
Dla przekładni A jest n -n. 7
gdy n = 0 i
=n
5
v
z
otrzymamy (
\ = -800
= - 1 2 0 0 obr/min. v
3
6
To samo zadanie rozwiążemy metodami graficznymi. Rozpoczynamy, jak poprzednio, od części B i rysujemy przekładnię w dowolnej podziałce K w drugim rzucie (rys. 016.2), oznaczamy punkty obrotu i zazębienia przez O, A, B i C. Wychodząc z danej prędkości kątowej jarzma J rysujemy w dowolnej podziałce K znaną prędkość (v ) = Aa i kreślimy l (miejsce geometryczne końców wektorów prędkości punktów leżących na linii OA). Ponieważ punkt A należy również do koła 2, którego chwilowy środek obrotu leży w punkcie B, kreślimy analogiczną linię ł , która obrazuje rozkład prędkości liniowych punktów leżących na pionowej śre dnicy koła 2, co pozwala określić prędkość punktu C - {v ) = Cc. Punkt C należy jednocześnie do koła 3, więc łącząc c z O otrzymamy linię l Oczywiście szukane {
V
A
}
2
c
y
Rys. 016.2
co =
(CC)K
V
3
-
(OC)K-, •
Linie /, umożliwiają również sporządzenie wykresu Kutzbacha, z którego można odczytać wprost przełożenie i szukane obroty. Z dowolnego punktu P (rys. 16.3) kre ślimy linie /'równoległe do /.. W dowolnej odległości h prowadzimy prostą s±OA, która na przecięciu z liniami //wyznacza odcinki określające obroty odpowiednich czło nów (dlaczego?). Aby przekładnię^ rozwiązać metodą graficzną Bayera, rysujemy ją w dowolnej podziałce (rys. 016.4) i wykreślamy kierunki wektorów prędkości względnych co , i co . Skorzystamy z zależności 6
(0^ = 0)^
+
65
0)^.
Równanie to pozwala wykreślić plan prędkości kątowych (rys.016.4) i znaleźć co i 0 ) . 6
ń /
Rys. 016.4
Teraz zapiszemy kolejną zależność
i znajdziemy co
T
Oczywiście G) = (Q) )K prędkość kątową CDj. 7
7
, gdzie K oznacza podziałkę, w jakiej wykreślono znaną
Zadanie 017 Określić siłę bezwładności członu płaskiego (rys. 017.1), jeżeli: l = 1 m, l = 0,5 m,
2
Ą
AS
2
s
s
P =-m-a , h
s
Aby znaleźć przyspieszenie a „ rysujemy w podziałce K plan przyspieszeń (rys. 017.2). W tym celu z dowolnego bieguna n odkładamy (a ) = n a oraz (a ) = n b i korzystając z podobieństwa figury ABS na członie z figurąabs na planie przyspieszeń znajdujemy punkt .v, a tym samym przyspieszenie punktu S. Mamy wtedy moduł, kieru nek i zwrot siły bezwładności P . Jej linię działania określimy zastępując ogólny ruch płaski członu ABS ruchem po stępowym, z przyspieszeniem a p u n k t u ^ i ruchem obrotowym, scharakteryzowanym przyspieszeniem a . Wtedy siłę bezwładności P można wyrazić jako sumę siły od ruchu postępowego P przyłożonej w środku ciężkości S i siły P ruchu obrotowego przyłożonej w punkcie wahań W, czyli: s
a
4
a
h
4
SA
h
Q
P^ = P~ + ~R. b
p
0
B
a
Z tego wynika, że wypadkowa P przechodzi przez punkt K przecięcia kierunków P i h
h
PoAby znaleźć punkt K, określimy wcześniej położenie punktu W na przedłużeniu AS w odległości:
i przez tak określony punkt wahnień W prowadzimy linię równoległą do a . Z kolei przez punkt S prowadzimy prostą o kierunku a , która na przecięciu z linią poprzednio znalezioną wyznacza szukany punkt K. Linia równoległa do a , przechodząca przez punkt K, jest linią działania siły SA
A
s
P = m(a )K h
S
= S0 N.
A
Odległość linii działania tej siły od środka ciężkości: h = {h)
= 0,8 m.
2. Określenie siły bezwładności członu AB za pomocą rozkładu mas W metodzie tej zastępujemy człon AB modelem mas skupionych. Jak wiadomo, model taki, aby spełnić warunki dynamicznego rozkładu mas, musi być minimum dwumasowy. W naszym przypadku założymy model trzymasowy z masami skupionymi w punktach A, B i C (rys. 017.3). Moment ten określa 9 parametrów: m , x , y , m , x , y , m x , y - pięć z nich można założyć. Niech będą to współrzędne punktów A i B oraz jedna współrzędna, np. y trzeciego punktu C w przyjętym układzie współrzędnych xSy. Mamy więc A
A
A
B
B
B
a
c
c
x = - 0,5 m, y = 0. A
A
x = — 0,336 m, y = 0,5 m,y B
B
Pozostałe parametry x , m , m i m warunki dynamicznego rozkładu: c
A
B
c
= 0,2 m.
wyliczamy z układu równań, stanowiącego
c
m + m + m = m, A
B
c
G
x m +x m +x m
= 0,
y m +y m +y m
= 0,
A
A
A
B
A
B
B
c
B
c
c
c
x
m
+ (B + y) B + ( c + yc? c = hPo podstawieniu danych założonych układ przyjmie postać: X
X
( A + yA> A lm
2M
B
m +m + A
-0,5m
A
m =\0,
B
c
+ 0,366m
+xm
B
c
c
= 0,
0,5m + 0,2m = 0, fl
c
2
0,25m
+ 0,384/w^ + x m
A
c
+ 0,04m = 2,.
c
c
Po rozwiązaniu otrzymujemy: m
A
= 3,45 kg, m
= 1,87 kg, m
B
= 4,68 kg, x
c
= 0,222 m .
c
Teraz można nanieść na rys. 017.3 położenie punktu C i określić jego przyspiesze nie a . Na każdą skupioną w p u n k t a c h ^ , B i C masę działają siły bezwładności c
P
M
A =A
MA
A = 6 9 N , P =m -a B
B
B
=46,1 N, P =m -a C
c
= 22,2N .
c
Oczywiście całkowita siła bezwładności P jest sumą wektorową sił P , P i P B
A
B
C
P„=PA+PB+PC.
Sumowania dokonano na planie sił, a linię działania uzyskano za pomocą wieloboku sznurowego (rys. 017.3). Ostatecznie: P =(P )K B
B
= 80 N ,
P
A=
0,8m.
Zadanie 018 Określić moment M, równoważący siłę P = 100 N oraz siły oddziaływania w pa rach kinematycznych, jeżeli: l = 2 m, l = 1 m, l = 2 m, l = l = l = 0,5 m, l AD
ĄB
CD
BF
FC
DE
GS
Rozwiązanie Jeżeli to możliwe, zadanie tego typu najdogodniej rozwiązać metodą wydzielania członów i rozpatrywania ich w równowadze. Korzystając z tej uwagi podejmujemy taką próbę i po narysowaniu układu w podziałce K (rys. 018.1) zaczynamy od członu 5, który jest obciążony znaną siłąP. Łącznie na człon 5 (rys. 018.2) działają 3 siły zewnętrzne, których wypadkowa jest równa zeru }
l +P
35
+ P =0. 45
(18.1)
Rys. 018.1
Równanie to w tej postaci nie daje się rozwiązać, gdyż o siłach P poza punktami ich przyłożenia, nic nie wiadomo. Jednak z analizy członu 4 w równowadze wynika, że
35
^
+^ = 0 .
iP
Ą5
jak dotąd,
(18.2)
co oznacza, że kierunek P pokrywa się z kierunkiem P . Ponieważ j ednak jednocześnie 54
2Ą
ą~ +P =0, 4
45
(18.3)
więc kierunek P jest określony - prostopadły do członu 2. Teraz można powrócić do rozpatrzenia równowagi członu 5 i napisać 45
(18.4)
Ta postać równania sugeruje możliwość określenia kierunku siły P (rys. 18.2) (kierunki trzech sił w równowadze zawsze przecinają się w jednym punkcie), a tym samym graficznego rozwiązania równania (18.4). Po uwzględnieniu podziałki planu sił odczytamy: 3 5
P
4 5
= (P )K-„=110N. 4 5
Z równań (18.2) i (18.3) otrzymamy również: P
=110N.
42
W dalszych rozważaniach odrzucimy z układu człony 4 oraz 5 i zastąpimy j e siłami oddziaływania (rys. 018.3). Analogiczne próby rozpatrzenia poszczególnych członów w równowadze nie dają wyników pozytywnych. Zmusza to nas do rozpatrzenia grupy członów statycznie wyznaczalnych - w tym układzie wydzielamy dwuczłon 2 - 3 . Dla tej grupy, po zastąpieniu nieznanych sił P i P składowymi normalnymi i stycznymi, dla oznaczeń j a k na rys. 018.3 można ułożyć równania momentów wzglę dem punktu C: 6 3
H
0
-Pń-l C+P - 2= > B
A
P
+P^-l C- 53-h =0, D
i
]2
skąd: l
P
P
r
= P
63
h —
=P
53
= 55 N
7
- i ^ = 35,5N. j
'
'dc n
Aby znaleźć znane co do kierunku składowe normalne P " i P wykorzystać można warunek, że suma sił zewnętrznych działających na dwuczłon 2 - 3 równa się zeru: 6
Pl2
+
Pn
+
P42
+ ^53 +
Ks + f
63
3
{ 2
= 0.
Graficzne rozwiązanie tego równania przedstawia wielobok sił (rys. 018.3). Oczywiście ^
= ^2+^2
P
W3=P£+P[
P
3
[2
M
= (P )K = ]2
P
57
N,
=(/>„)*> = 68 N.
W celu znalezienia siły oddziaływania członów 2 i 3 w punkcie C rozpatrzymy w równowadze, np. człon 2, dla którego:
Zadanie 019 Określić siły oddziaływania w parach kinematycznych oraz siłę równoważącą S, uwzględniając tarcie w parach postępowych, jeżeli: I = 0,03 m, l = 0,025 m, d= 0,01 m, / ^ = 0,07 m, a = 7i/6 rad, fi =n/4 rad, P = 100 N, jU = 0,1 (rys. 019.1). Rozwiązanie Przy braku wprawy zaleca się rozwiązanie tak postawionego zadania poprzedzić określeniem sił oddziaływania bez uwzględnienia tarcia. W tym celu rozpatrujemy w równowadze człon 3 (rys. 19.2) i zapisujemy: I
2
c
P+p
+ p
O
=
Równanie to można rozwiązać graficznie, bowiem przy znanej sile P znane są kie runki sił P i P - Kierunek siły P jest prostopadły do prowadnicy 1 w punkcie B, co wynika z równowagi członu 2: 2 3
4 3
2 3
P
=
l2
Pl =0; 2
Kierunek siły P otrzymamy z warunku przecięcia się kierunków trzech sił zewnę trznych, działających na człon 3 w równowadze (rys. 019.2) W tej sytuacji moduły sił P i P odczytamy z planu sił (rys. 019.2), który otrzyma no odkładając znaną siłę P w założonej podziałce K oraz prowadząc przez końce tej siły kierunki pozostałych dwóch sił. Zwroty sił P i P przyjmujemy tak, by wektory P, P i P tworzyły „obieg" zamknięty. Mając teraz kierunek, moduł i zwrot siły P = - P i rozpatrując w równowadze człon 4 znajdziemy pozostałe siły oddziaływania. 4 3
2 3
4 3
P
2 3
2 3
4 3
4 3
3 2
P
4 3
D
4 C
Rys. 19.2
Na ten sam człon działają 4 siły zewnętrzne, znane co do kierunku, o których wia domo ponadto, że:
Równanie to rozwiążemy metodą graficzną Culmana (rys. 019.2). Rozpatrzenie równowagi układu z uwzględnieniem tarcia w parach kinematycznych rozpoczynamy od określenia kierunku ruchu względnego w poszczególnych parach. W tym celu wykreślamy plan prędkości (rys. 19.3) zakładając ruch mechanizmu, wynika jący z przyjęcia siły P jako siły czynnej. Zwroty określonych sił otrzymanych do anali zy bez tarcia oraz zwroty prędkości względnych v i v pozwalają na ustalenie kie runków sił oddziaływania z uwzględnieniem tarcia. 21
41
Rys. 019.3
Wykorzystując te kierunki rozwiążemy zadanie powtórnie w sposób analogiczny do przedstawionego. A więc z równowagi członu 3 (rys.019.3) wynika, że: T
P+ £=
T
T
P +P =0 r
21
T
^43
•
T
Kierunek siły P , jak wynika z równowagi członu 2, pokrywa się z kierunkiem, który ustalimy rozumując następująco. Kierunek P tarcia rozwiniętego będzie odchylony w stosunku do kierunku P o kąt tarcia p = arc tg fj, Z dwóch hipotetycznych kierunków a oraz b za właściwy przyjmiemy ten, który zapewnia składową T siły Pf na kierunek ruchu członu 2 względem 1 o zwrocie przeciwnym do prędkości względnej v . U nas warunek ten spełnia kierunek b. Kierunek b z kierunkiem siły P określa kierunek Pj , co umożliwia wykreślenie planu sił (rys.019.3). Znaleziona w ten sposób siła P , = -P , umożliwia z kolei, po określeniu kierun ków P\ i P\Ą , wykreślenie planu sił działających na człon 4 (rys. 019.3). Uwzględniając założoną na wstępie podziałkę sił K odczytamy szukane wartości 2 3
T
{ 2
]2
]2
2
2i
Ą
T
3Ą
ĄD
Ą 3
E
P
sił:
T
S
= 10N,
T
= (S )K
P
T
P
= 128N, ~ (P]4E~) P ~~ K
T
P
14 D T
P
(A 4D) P = 2 4 0 N , T
=
K
= 128 N ,
= (Pl )K 4
P
T
P
T
= (P 3)K 2
P
= 196 N .
Zadanie 020 W mechanizmie zaczepu pługa ciągnikowego (rys. 020.1) określić siłę sprężyny S, niezbędną do utrzymania mechanizmu w równowadze, mając dane: l = 0,25 m, l = 0,075 m, l = 0,145 m, l = 0,14 m, l = 0,1 m, l =0,125 m, l = 0,175 m, / = 0,05 m, l = 0,11 m, P - 10 kN. Średnice czopów: d = d = d = d = d = d = 0,03 m, }i = 0,4. Rozwiązanie Rozpoczniemy od rozwiązania zadania bez uwzględnienia tarcia. Najpierw ustalimy kierunki sił oddziaływania. Z równowagi członów 4 i 5 wynika, że kierunki P i P oraz P i P przebiegają odpowiednio wzdłuż członów 5 i 4, czyli są z góry określone. Ponieważ trzy siły zewnętrzne, działające na człon 3 w równowadze, muszą przecinać się w jednym punkcie (K), otrzymamy również kierunek siły P , czyli kierunek KB (rys.020.2), który wraz z kierunkiem siły P wyznacza kierunek siły P (P, P\ > P^i przecinają się w punkcie L), Rozpatrując teraz w równowadze człon 2, dla którego: AD
AB
BC
CD
FD
CE
EF
A
A
B
c
D
E
F
5l
4 1
5i
4 3
2i
l2
P + P
1 2
+ P
3 2
=0
2
Rys. 020.2
oraz człon 3, gdzie
wykreślimy plan sił (rys. 020.2). Teraz przystąpimy do rozwiązania zadania z uwzględnieniem tarcia. Zakładamy kie runek ruchu wynikający z przyjęcia siły P jako czynnej i w dowolnej podziałce wykre ślamy plan prędkości (rys. 020.3). Następnie obliczymy promienie kół tarcia według zależności
1
2
gdzie / / ' = 1,27 }x (dla czopów dotartych). Po uwzględnieniu podziałki rysunku: h. (/!,) = — K
l
'
wykreślimy koła tarcia w poszczególnych parach (rys. 20.3).
Linie sil oddziaływania, przechodzące dotąd przez środki przegubów, będą teraz przebiegać stycznie do kół tarcia. Do ustalenia właściwych kierunków (spośród wielu możliwych linii stycznych) wykorzystamy zwroty sił (z planu sił bez tarcia) oraz zwroty względnych prędkości kątowych członów wchodzących w poszczególne pary obroto we (określonych za pomocą planu prędkości). I tak przegub E jest parą obrotową utworzoną przez człony 5 i 3. Względna prędkość kątowa co
35
= co
3
-co , 5
gdzie a> = + 3
Przyjąwszy jako dodatnią prędkość kątową zgodną z ruchem wskazówek zegara stwierdzamy na podstawie danych związków, że prędkości kątowej ft> należy przypi sać znak +. Ruchowi temu towarzyszy moment M[ od sił tarcia członu 5 na człon 3 przeciwny co do znaku co . Moment ten równoważy moment Mj = - M j , który ma znak zgodny z
5
35
5
35
5
E
5
5
3 5
3
K
—T
t
(s )=(p
S 3
)
Powtarzając takie rozumowanie w kolejnych węzłach F, C, D, E i A ustalono wszy stkie nowe kierunki sił, co umożliwiło wykreślenie analogicznego planu sił (rys. 020.3). Oczywiście T
T
7
S = P =(S )
k = 1950N.
5i
Zadanie 021 Określić siły oddziaływania między członami oraz moment czynny M przy równowa żącej s i l e P = 3 0 0 N, z uwzględnieniem tarcia w parach kinematycznych, jeżeli: l = 0,5 m, e = 0,1 m, D = 0,45 m, ł = 0,6 m, l = 0,7 m, d = 0,2 m, b = 0,12 m, r = 0,09 m, / = / = 0,4 m, l = 0,25 m. Przyjąć fi = 0,2 oraz promienie kół tarcia h = 0,015 m. Dodatkowo wyznaczyć sprawność mechanizmu (rys. 021.1). Rozwiązanie Tak jak w zadaniu poprzednim, rozpoczniemy od rozwiązania zagadnienia bez uwzglę dnienia tarcia. Dla poszczególnych członów w równowadze napiszemy: x
x
2
3
4
BC
5
F+
- dla członu 4:
54K
54L
34
^43+^53 + ^ 2 3 = 0
- d l a członu 3:
P +P =0
- dla członu 2:
— dla członu 1:
P +P +P =0
31
P
9I
+/>
-0
l2
oraz
- P , , - A, + M , = 0 .
(P
p
2 3
p
M i M i5) 2
Rys. 021.2
Równania te przy znanych kierunkach sił pozwalają na wykreślenie planu sił (rys. 021.1). Dla rozwiązania z tarciem zakładamy kierunek ruchu członu 1 zgodny z momentem czynnym M kreślimy w dowolnej podziałce plan prędkości (rys. 021.2). Plan ten umożliwi nam określenie zwrotów względnych prędkości kątowych oraz względnych prędkości liniowych. Prędkość kątową co określimy z zależności: p
23
ft)
23
= ft) - < u , 2
3
gdzie ft>^ =
, (0-, = . NB BC Jakościowa ocena poszczególnych prędkości kątowych (co > co , bo v > v, a NB < BC) wykazuje, że zwrot względnej prędkości kątowej ft> jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara. Pozostałe prędkości względne wynikają z planu prędkości w sposób nie budzący wątpliwości. Na podstawie określonych zwrotów prędkości i zwrotów sił bez tarcia można określić kierunki sił oddziaływania z uwzględnieniem tarcia oraz plan sił (rys. 021.2). Z planu tego odczytujemy interesujące nas moduły sił: B
2
3
NB
B
23
Pis =Pn=PŁ
=(P \)KP=
193 N ,
2
P
^ 3 4 =( w)Kp
=582 N,
P/
=436N,
=(P^)K
3
P
pis
2
= ( 4 ) ^ =
T
9
0
N
'
T
P =(P )K =621N 4 5K
5 KĄ
P
oraz określamy moment M\ = P{ h\
= (P§K
2
(h^Kj = 28,6 N-n.
p
Jak wiadomo, sprawność mechaniczną układu wyraża się zależnością N
Fv cos(i% v )
N
T
u
4
4
M -co
d
x
x
ale dla 77 = 1 jest Fv = M co Wykorzystując tę zależność można wyrazić sprawność również w postaci Ą
x
v
T
M
l
T
P -h l2
{
Zadanie 022 Dla przedstawionego na rysunku 022.1 mechanizmu określić: a) masowy moment bezwładności zredukowany do członu 1, b) masę zredukowaną do członu 3. Dane: l = 0,06 m,ę = 7l/3> rad, R = 0,18 m, l = 0,05 m, l = 0,04 m, a= Tl/6 rad, Gj = 6 N, G = 6 N, G = 10 N , I = 0,005 kg-m , I = 0,002 kg-m . AB
x
BC2
2
2
3
]A
2
S2
Rys. 022.1
Rozwiązanie 1. Wychodzimy z zasady, że energia kinetyczna członu redukcji równa się energii kinetycznej całego układu, czyli: EK . ZI
~ X
F. K
-
Energia kinetyczna członu 1, do którego zredukujemy bezwładność układu, wyraża się zależnością E Na energię kinetyczną całego układu składają się:
Rys. 022.2
Po porównaniu i przekształceniu otrzymujemy 2
u
^ 2
0)
{ <J
[co, j
2
t + m\
\
\
2
/
W celu określenia ilorazów prędkości wykreślamy w podziałce schemat mechani zmu oraz plan prędkości (rys. 022.2). Na podstawie planu wykreślonego w dowolnie założonej prędkości dowolnego członu i w dowolnej podziałce określimy potrzebne ilo razy prędkości
co _bs -K -l 2
2
(Oi
V
v
_ l
AB
l K b-K BSl
v
v
n b-
BSi
K d-K -l
C0
2
l
v
3
bs
AB
v
AB
v
= L Ti b
7l b-K
]
v
v
v
Po podstawieniu i wyliczeniu otrzymamy 2
I
= 0,0116 kg-m -
XZR
2. Aby określić masę zredukowaną, wychodzimy z analogicznego wzoru określają cego energię kinetyczną: tn*
2
l
v
' l
co
w,-v?
L<. co 2
2
m 3 • v' 3
- +
-
x
2
2
W wyniku przekształcenia otrzymamy f
\
co
2
2
m
3zr
=
+ m.
KA
+ m,
gdzie r
\
2
7ib
co,
2
V V
V 3
Ti d v
)
K
co
71 d I v
Rt!
Po podstawieniu wartości otrzymamy m
izr
= 7,115 kg.
Zadanie 023 Moment bezwładności pewnej maszyny zredukowany do wału napędowego jest stały i wynosi / = d. Moment czynny zmienia się według funkcji M = a - bco. Moment bierny jest stały i wynosi M = c. Zakładając, że a = 100 N-m, b = 1 N-m-s, c h
Rys. 023 2
= 5 N-m i d = 0,1 kg-m , określić funkcję przebiegu prędkości kątowej oraz prędkość kątową ruchu ustalonego (rys. 023). Rozwiązanie Wyjdziemy z równań ruchu maszyn w postaci: Mdę = d
I-..C0
dę — = co. dt Wykonamy różniczkowanie prawej strony równania pierwszego i obydwie strony tego równania podzielimy przez dt. Otrzymamy d
z r
dft> co—. dt
a po przekształceniu: M =ł
. =' dt Po podstawieniu wartości na M oraz / (M = M - M = a - c — bco i / otrzymano b
2
dę
b dę _
a-c
2
d dt ~
d
dt lub
y" + my' = n,
=
d)
gdzie b a-c , dę . d ę m =—, n = , y' = — i y" = ——. d d dt dt Stosujemy podstawienie i rozwiązujemy otrzymane równanie różniczkowe ł
rt
y = e\
1
y'=re
i y"= r
rt
e.
Po przyrównaniu lewej strony równania do zera otrzymamy rt
rt
e +m r e =0 ,
2
r
stąd r = 0 i r = -m. y
2
Ogólna postać rozwiązania r
y =C
r
e *+C -e *,
x
2
y = C +C x
-e*
2
,
wtedy y =C
r -e- ,
2
2
2
y =C r 2
-e
2
,
oraz 2
• r
2
•
e
l
m- y = n ,
a stąd r /~i y = —C - me
,
-mt
^
+— m Aby określić stałą C korzystamy z warunków początkowych t = 0 —> y' = 0, a wtedy 2
2
m czyli f
n
-mt
y - -— e m
,
n
+— m
i ostatecznie y =
(l-e m
)
lub de _n dt
(
1 n
m\ m{
mt
~~)
e
e
Po podstawieniu danych szczegółowych otrzymamy ostatecznie
Oczywiście dla ruchu ustalonego co = 95 rad/s.
Zadanie 024 Wyrównoważyć statycznie dany mechanizm płaski ABC (rys. 024.1), w którym l = 0,25 m, l = 1,0 m, e = 0,1 m, / = 0,8 m, l = 0,1 m, l = 0 , 7 m , m , = l,2 kg, m = 1 kg, m = 3 kg. Rozwiązanie Przez wyważenie statyczne rozumiemy taką operację, w wyniku której wypadko wy wektor sił bezwładności przyjmuje wartość P = 0 . Ponieważ P = -m • a , wyni ka stąd, że warunek wyważenia statycznego sprowadza się do żądania, by wspólny środek ciężkości S ruchowych członów mechanizmu w całym cyklu ruchu miał położe nia stałe - tylko wtedy bowiem a = 0. {
2
AS
BS
2
3
b
s
b
s
Przystępując do rozwiązania zadania określimy położenie środka ciężkości S dla dowolnego położenia mechanizmu przy założonych danych wyjściowych. Na początek zauważymy, że środek 5 członu 3 w czasie ruchu mechanizmu nie zmienia swego położenia, nie ma więc wpływu na ruch wspólnego środka ciężkości S. Pomijając ten człon w rozważaniach, określimy położenia środka ciężkości S ruchomych członów 1 i 2. Po wprowadzeniu oznaczeń 3
l2
r, = s
oraz r = l + s
{
2
{
2
otrzymamy —
^s -m +(I +s )m i
{
]
2
2
lub r
=h
+h
gdzie
-_m -s +m J l
l
2
l
wij + m
2
m + m {
2
h jest wektorem o kierunku członu 1, {
h ma kierunek członu 2. 2
Po wykreśleniu wektorów h i h w podziałce rysunku otrzymamy położenie środka S dla danego położenia (rys. 024.2). Z rysunku tego widać, że środek S podczas ruchu mechanizmu zmienia swoje położenie. Nietrudno zauważyć, że w naszym przy padku ustalenie położenia S uzyskamy, gdy 1
2
l2
l2
l2
^=0
i
Ę=0.
Spełnienie tego warunku jest możliwe przez odpowiednią korekcję mas członów i rozkładu mas na członach. Jeżeli w wyważanym układzie wprowadzimy analogiczne oznaczenia m[, m , s i s , to musi zachodzić 2
2
x
rys. 024.2
co prowadzi do
s'=0
i
,
m
s=
— m.
2
x
2
Otrzymany układ równań pozwala na wyznaczenie dwu niewiadomych, co ozna cza, że dwa spośród czterech parametrów (m[, m , s' , s ) można założyć. Oczywiście 2
G
. I
l
= m +— l
, m =m^ 7
g
x
2
G + — ' g
gdzie G i G - dodatkowe ciężary (rys.024.2). Po przyjęciu wartości {
2
G! = 3 0 0 N oraz G = 2 0 0 N , 2
otrzymano s' = x
0,217 m.
2
Przy założeniu, że dodatkowe masy zostaną uformowane w przeciwciężary skupio ne i położenie środków tych przeciwciężarów opiszemy przez e i e , otrzymamy: x
2
e = 0,2278 m, e = 0,2403 m. {
2
Możliwości realizacji wyrównoważenia statycznego tego mechanizmu jest dowolnie wiele. Należy jednak zwrócić uwagę, że wszystkie prowadzą do rozwiązań mało kon strukcyjnych, dlatego zabieg ten zastępujemy często wyrównoważeniem częściowym, doprowadzając np. do wyrównoważenia tylko sił bezwładności poziomych lub pionowych.
Zadanie 025 Dany jest schemat połączeń członów w płaskim układzie jednobieżnym (rys. 025). Określić wszystkie możliwe struktury tego układu. Rozwiązanie Dla układu jednobieżnego płaskiego przy jednym członie czynnym zachodzi: W =
Xn-\)-2 -\p =\.
f
Pl
2
W naszym przypadku n = 4, czyli & =
2p +p . l
2
Z równania tego, po uwzględnieniu, że p = p + p = 5 (z rysunku), można określić liczby p ip par klasy 1 i 2. W istocie, ponieważ p są liczbami całkowitymi, otrzyma my: }
l
2
2
i
Pi = 3, p = 2. Wychodząc z założenia, że każda z par A, B, C, D i E może być parą I lub II klasy, otrzymujemy różne możliwe wersje struktur. Można j e otrzymać w wyniku formalnego wyczerpywania. Rezultat tego zabiegu przedstawiono w tabeli 025. Dwie spośród wy2
o
szczególnionych w tabeli wersji należy w dalszych rozważaniach pominąć (wersję 1 i 9) ze względu na ruchliwość niezupełną. Tabela 025 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
II
II
II
II
I
I
I
I
I
I
B
II
I
I
I
II
II
II
I
I
I
C
I
II
I
I
II
I
I
II
II
I
D
I
I
II
I
I
II
I
II
I
II
E
I
I
I
II
I
I
II
I
II
II
Zadanie 026 Z rozważań strukturalnych (metoda U) wynika, że do przeniesienia ruchu członu czynnego c na ruch członu biernego b (rys. 026.1) można między innymi wykorzystać jeden człon pośredniczący ABC (rys. 026.1) z parą A I klasy i parami B i CU klasy. Aby uzyskać oczekiwane układy, należy włączyć człon ABC w układ członów wej ściowych c-o-b na wszystkie możliwe sposoby. W tym celu dogodnie jest rozpocząć od sporządzenia tabeli formalnie możliwych połączeń (tab.026). Podczas jej sporządzania należy pamiętać, że: - człon ABC musi tworzyć pary z członem c i b - człon ABC może ale nie musi tworzyć par z podstawą o - wyklucza się połączenia (wersja 6 i 7) prowadzące do sztywności lokalnych.
3
2
1
c
/X^z//$y
/1 —• o
4
5 c
j^P^
Rys. 026.2 Tabela Człon Wersja
c
0
b
1
A
B
C
2
B
A
c
3
B
C
A
4
BC
A
5
A
BC
6
AB
C
/
U
AB
Otrzymane w ten sposób wersje rozwiązań przedstawiono w postaci schematów podstawowych na rys. 026.2. Każdy z tych podstawowych schematów sugeruje okre ślony zbiór konkretnych rozwiązań układów kinematycznych, których schematy można otrzymać przez podstawienie pod symbole odpowiednich postaci par.
Zadanie 027 Mechanizm korbowo-wodzikowy rozwiązano jak na rys. 027.1. Określić liczbę wię zów biernych układu, traktując go jako mechanizm przestrzenny oraz zaproponować rozwiązanie racjonalne bez więzów biernych.
B
Rys. 027.2
Rozwiązanie Liczymy ruchliwość mechanizmu: liczba członów n = 4, liczba par kinematycznych I klasy Ruchliwość teoretyczna wynosi więc
= 4.
5
W = 6 ( * - l ) - £ ( 6 - l)p t
i:
1=1
= 6 - 3 - 5 - 4 = -2.
Ponieważ z założenia pracy mechanizmu służącego do zamiany ruchu obrotowego korby 1 na ruch posuwisto-zwrotny suwaka 3 wynika, że ruchliwość W = 1, więc liczba więzów biernych R =W -W,= b
\-{-2)
IZ
= l.
Aby zredukować liczbę więzów biernych do zera, należy przy tej samej liczbie członów obniżyć klasę pewnych par kinematycznych, co prowadzi do różnych rozwią zań. Przykładowe rozwiązania pokazano na rys. 027.2, gdzie n = 4,pj = 2,p = 2, W = 2= 1 + 1 (ruchliwość lokalna), R — 0 dla układu z rys. 027.2a, n = 4, p = 2, p = 1, p = i,W = 1, R = 0 dla układu z rys. 027.2b. 3
{
t
2
h
3
t
h
Zadanie 028 Zaprojektować układ napędowy ABC (AB - siłownik hydrauliczny), gdy: długość początkowa siłownika — / = 0,5 m, jego skok — h = 0,36 m oraz kąt obrotu ramienia CB - y= 7t/3 rad. P u n k t u mocowania siłownika przyjąć na linii a (rys. 028). Rozwiązanie Przed przystąpieniem do rozwiązania tego zadania należy rozpatrzyć ruch względ ny członu AC względem CB, przyjętego chwilowo jako nieruchomy. Przy takim założe niu, po wydłużeniu się siłownika o skok h, punkt A przejdzie w położenie A' (OA' = OA, kąt ACA = y). Zauważmy, że dysponując punktem A\ A można już znaleźć 0
b
położenie punktu B mocowania siłownika na ramieniu CB (punkt B leży na przecięciu łuków zakreślonych z p. A i A 'promieniami AB = ł oraz A"B = l + h). Korzystając z t e g o i przyjmując na linii a kolejne punkty A., można graficznie określić miejsce geome tryczne punktów B. w postaci krzywej b. Istnieje więc dowolnie wiele możliwych rozwiązań spełniających wstępnie sformu łowane założenia. Podczas typowania ostatecznej wersji należy się kierować dodatko wymi założeniami dotyczącymi np. gabarytów układu, parametrów kinematycznych (roz kłady prędkości i przyspieszeń), rozkładem sił w parach kinematycznych, zmianą war tości momentów na ramieniu CB itd. Po tak przeprowadzonej wstępnie analizie meto dą graficzną można dopiero uściślić rozwiązanie, posługując się metodami analityczny mi. {
X
0
l
Q
Zadanie 029 Zaprojektować zarys krzywki płaskiej obrotowej współpracującej z popychaczem krążkowym o ruchu postępowym, gdy: a) skok popychacza/f = 0,044 m, b) kąt obrotu krzywki odpowiadający podnoszeniu
a
=a /w
= — rad. ^
6
3
\
J
^
J
Rozwiązanie Do wykreślenia zarysu krzywki niezbędna jest znajomość prawa ruchu popychacza wyrażonego funkcją S((p). Dane wyjściowe określają wstępnie w sposób jednoznacz ny jedynie pewne odcinki prostoliniowe takiego wykresu (rys. 029.1). Brakujące fragmenty wykresu znajdziemy z przyjętego rozkładu przyspieszeń po pychacza. Wykorzystamy zależność 2
d 5
2
dS
2
2
dt
dę
•co
i zakładamy kolejno: 1. Dla podnoszenia 2
d *
- A-%m
ę.
(29.1)
2
dę Po scałkowaniu (1) otrzymamy dS
= — A —— • c o s — ę + C 2n ę
dę
(29.2)
a
S = -A
• 2K _ ^ s i n — ę + C.
2
2n
y
(29.3)
J
W celu określenia stałej A i stałych całkowania C i C wykorzystujemy warunki brzegowe: dla
dS/dę= 0 i 5 = 0 , dla ę = ę S = H. Uwzględniając je otrzymamy ostatecznie: x
1 . 271 — sin — ę
S =H 9,
dS^_H_
1- c o s — ę *P
2
dS
— &9
2
(29.4)
(29.5) J
. 2n — sin—ę.
2KH
=
P
(29.6)
Rys. 029.2
Rys. 029.3
2. Dla opuszczania otrzymamy w analogiczny sposób {
S =H 1
ę H
dS^_H_
sin — ę l
K
2K
(29.7)
\
cos—ę-1 ,
(29.8)
d S 2 / r - / / . 2K — = — sin—ę. d
(29.9)
dę
ę
0
2
z
0
Zależności (29.4)-(29.6) oraz (29.7-(29.9) przedstawiają pełną charakterystykę ru chu popychacza w fazie podnoszenia i opadania. Przedstawiono je na rys. 29.2a. Otrzy many w ten sposób pełny wykres S(ę) umożliwia wykreślenie zarysu krzywki przy zadanych r i e. Wielkości te, najczęściej niejednoznacznie określone w założeniach o
wstępnych, decydują, jak wiadomo, o wartości kąta nacisku a. Na podstawie maksy malnej wartości tego kąta określamy r i e metodą graficzną. W tym celu, opierając się na wykresach (d.v/dtp)(
omax
(
rz
k
k
'•*S0,8p
m l n
i
,- <(0,4-0,5)r . t
0
W ten sposób zaprojektowana krzywka spełnia zadane w temacie założenia. Nale ży zwrócić uwagę, że omówiony tok postępowania dotyczy końcowej fazy projekto wania mechanizmu krzywkowego. Nie omówiono tu ważnego zagadnienia doboru wła ściwego rozkładu przyspieszeń i dyskusji dopuszczalnych maksymalnych wartości ką tów nacisku, decydujących w sposób istotny o walorach dynamicznych mechanizmu.
Rozdział 2 Problemy analizy
Zad. 1 Sklasyfikować podane pary kine matyczne.
Zad. 2 Narysować schematycznie przed stawiony fragment łańcucha i określić liczbę stopni swobody członu 3 względem członu 1.
Zad. 3 Ustalić liczbę stopni swobody członu 1 względem członu 3. Na rysować schemat pary kinema tycznej, zapewniającej członom 1 i 3 tę samą liczbę względnych stopni swobody.
Zad. 4 Narysować przedstawiony robot schematycznie. Określić liczbę stopni s w o b o d y c h w y t a k a c względem podstawy.
^
^
^
^
^
^
^
4//////^ ° Zad. 5 Układ napędu listwy nożowej ko siarki przedstawić w postaci sche matycznej. Czy para C jest po trzebna i ewentualnie kiedy?
Zad. 6 Sprzęgło Cardana narysować w sposób schematyczny i określić ruchliwość fForaz liczbę więzów biernych R . h
3
4
Zad. 7 Zaproponować rozwiązanie par, zapewniających narzucone ruchy względne dwóch członów. R
/
Zad. 8 Zaproponować rozwiązanie par, zapewniających narzucone ruchy względne dwóch członów.
Zad. 9 Określić intuicyjnie ruchliwość W tego mechanizmu, a następnie sprawdzić za pomocą odpowie dniego wzoru. 2- -
T
-
X T
=
f ( R )
Zad. 10 Dla danego układu p ł a s k i e g o określić ruchliwość W, a następ nie zinterpretować wynik.
Zad. 11 Określić ruchliwość W mechani zmu: a) intuicyjnie, b) według wzoru. Zinterpretować wynik.
Zad. 12 Określić ruchliwość W mechani zmu przedstawionego na rysun ku i zinterpretować wynik.
Zad. 13 Sprawdzić czy podany układ ki nematyczny jest jednobieżny przy zadanej prędkości kątowej wkoła zębatego 7.
6
Y'
"\
Zad. 14 W ogólnym przypadku ruchli wość W dotyczy członów 2, 3 i 4. Co się stanie, gdy h = 0?
Zad. 15 Dla podanego na rysunku ukła du określić ruchliwość W i zin terpretować wynik.
i
i
K
1
x
Zad. 16 Znane jest rozwiązanie mechani zmu obrotu łyżki ładowarki. Wy korzystując metodę inwersji za proponować inne możliwe roz wiązania.
Zad. 17 Znane jest rozwiązanie mechani zmu napędu wycieraczki samo chodowej. Wykorzystując meto dę inwersji zaproponować inne możliwe rozwiązania.
Zad. 18 Znane jest rozwiązanie mechani zmu uruchamiania czcionki w maszynie do pisania. Wykorzystując metodę inwersji zaproponować inne możliwe roz wiązania.
.-1
Zad. 19 Znane jest rozwiązanie mechani zmu prowadzenia drzwi garażo wych w fazie zamykania i otwie rania. Wykorzystując metodę in wersji zaproponować inne moż liwe rozwiązania.
Zad. 20 Znane jest rozwiązanie mechani zmu napędu wycieraczki samo chodowej. Wykorzystując meto dę inwersji zaproponować inne możliwe rozwiązania.
Zad. 21 Znane jest rozwiązanie mechani zmu prowadzenia ramy 1 pługa. Wykorzystując metodę inwersji zaproponować inne możliwe roz wiązania.
"ZZZZZZZ2
Zad. 22 Znane jest rozwiązanie mechani zmu sterowania ruchem przeciw wagi W w układzie żurawia por towego. Wykorzystując metodę inwersji zaproponować inne moż liwe rozwiązania.
Zad. 23 Znane jest rozwiązanie mechani zmu podnoszenia platformy samozaładowczej pojazdu samocho dowego. Wykorzystując metodę inwersji zaproponować inne moż liwe rozwiązania.
7
Zad. 24 Znane jest rozwiązanie mechani zmu napędu suportu strugarki poprzecznej. Wykorzystując me todę inwersji zaproponować inne możliwe rozwiązania.
\ 4
ź r/
-A
3
\
'
P//////////A
Zad. 25 Znane jest rozwiązanie mechani zmu wywrotu skrzyni samocho dowej. Wykorzystując metodę in wersji zaproponować inne moż liwe rozwiązania.
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
Zad. 26 Znane jest rozwiązanie mechani zmu napędu suportu strugarki po przecznej. Wykorzystując meto dę inwersji zaproponować inne możliwe rozwiązania.
6
2/1/? '///////]
Zad. 27 Znane jest rozwiązanie mechani zmu obudowy górniczej, gdzie si łowniki 4 i 5 umożliwiają uzy skiwanie różnych położeń czło nów 2 i 3. Wykorzystując meto dę inwersji zaproponować inne możliwe rozwiązania.
3
Zad. 28 W załączonym mechanizmie prędkość kątowa ruchu względ nego członów 3 i 4 zmienia się w funkcji kąta (p obrotu korby. Określić
C
2
2
34
1
Zad. 29 W przedstawionym na rysunku mechanizmie wyznaczyć środki obrotu. Dane: AB = BC = 0,08 m, .4C = 0,13m, z / z = 3/5. 2
4
Zad. 30 Dla przedstawionego mecha nizmu wyznaczyć położenia, w których człon 3 znajduje się w ruchu postępowym. Dane: założyć geometrię me chanizmu.
°///////////(//, 1
Zad. 31 Dla podanego na rysunku mecha nizmu wyznaczyć punkty leżące na obwodzie krążka 3, które w danym położeniu charakteryzują się pionowym kierunkiem pręd kości. Dane: a = 0,03 m, b = 0,045 m, r = 0,04 m, R = 0,075 m.
Zad. 32 Dla przedstawionego mechani zmu jarzmowego wyznaczyć po łożenia, w których względne przy spieszenie Coriolisa a^ przyj muje wartość zerową. Dane: AC = 3 AB = 0,45 m. D
Zad. 33 W zadanym położeniu mechani zmu ustalić: a) zwrot ruchu suwaka 6 wywo łanego siłą/ , b) dla jakiego kierunku siły F mechanizm jest w położeniu martwym (tarcie pominąć). Dane: a = 0,2m,b = 0,24 m, c = 0,18 m, h = 0,15 m. 7
Zad. 34 W przedstawionym na rysunku mechanizmie wyznaczyć środki obrotu. Dane: a = 0,025 m, r = 0,02 m, h = 0,1 m, ę = 7ł/3.
Zad. 35 W przedstawionym mechanizmie wyznaczyć środek obrotu S . Dane: AE = 0,8 m, AB = 0,36 m, BD = 0,72 m, B0 - 0,5 m, r = 0,13 m, r = 0,15 m, 2Ą
3
3
r
5
Ą
= 0,38 m, a = KI6, ę
2
= 2TI/3.
Zad. 36 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku wyznaczyć środki obrotu. Dane: a = 2b = 0,06 m, R = BC= 0,05 m, AB = 2r = 0,02 m, DO = 0,035 m, ę = 3x/4. 2
Zad. 37 W mechanizmie przedstawionym na rysunku w y z n a c z y ć środki obrotu. Dane: AB = BC = CD = 0,1 m, ę = n/3. 2
Zad. 38 W mechanizmie przedstawionym na rysunku wyznaczyć środki obrotu. Dane: AB = BD = 0,1 m, DC = 5C=0,18m, AE = ED = 0,12 m.
Zad. 39 W mechanizmie przedstawionym na rysunku w y z n a c z y ć środki obrotu. Dane: a = 0,3 m, AC = 2 AB = 0,4 m, ę = n/3. 2
Położenia
90
Zad. 40 Dla mechanizmu przedstawionego na rysunku wykreślić nowe poło żenia, jeżeli: a) człon 2 obróci się o kąt
B
3
A
Zad. 41 Przedstawiony na rysunku me chanizm narysować w położeniu zadanym następującymi parame trami: a) ę = 2nl3, b) DG = 0,05 m. Dane: AB = 0,08 m, BC = 0,17 m, CD = 0,12 m, AD = 0,11 m, EF= 0,09 m, F G - 0 , 0 8 m, £ G = 0,14m.
A
° y///////////////C
/
Zad. 42 Przedstawiony na rysunku mecha nizm narysować w położeniu zada nym następującymi parametrami: a) ę = nl2, b) £ F = 0 , 0 8 m. Dane: AB = 0,065 m, 5 C = 0 , 1 8 m , CD = 0,1 m, AD = 0,15 m, BF = 0,01 m, CF= 0,12 m,ED = 0,04 m, EC = 0,\ m.
°d c
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
Zad. 43 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić zmianę energii potencjalnej, wynikającą z obrotu: a) członu AB o kąt ę = ni A , b) członu ED o kąt (p = ni 6. Dane: a = 0,055 m, 6 = 0,065 m , f D = 0 , 1 5 m , AB = ED = 0,03 m, A S = 0,08 m, ę = n/\2, m = 10 kg. x
2
0
Zad. 44 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić pracę jaką należy wykonać, aby: a) obrócić człon 3 względem 4 o kąt n; b) maksymalnie podnieść ramę 1 (rama 1 wykonuje ruch postę powy). Dane: AB = 0,9 m, BC = 0,18 m, CD = 0,8 m 4£> = 0,38 m, r = 0,4 m, a = n/6, (3 = 2n/9, AS = 0,2 m,m = 100 kg. 5J
Y
Zad. 45 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić położenia równowagi przy założeniu, że masę ma tylko człon 3 (skupiona w punkcie S), gdy: a) j3= 7i/6, b)P = -n/6. Dane: AB = 0,04 m, BC = 0,12 m, CD = 0,08 m, AD = 0,1 m, 5 5 = 0,08 m.
S m
1
E
b
a
Zad. 46 Przedstawiony na rysunku me chanizm narysować w położeniu opisanym kątem: a) ę = n!2, b) yr= 27T/3.
Dane: h = 0,15 m, y = 0,2 m, y = 0,7 m, x = 0,8 m, AB = 0,5 m, BC = 0,6 m, CD = 0,38 m, GF= 0,6 m. A
D
G
77777, Zad. 47 W mechanizmie przedstawionym na rysunku wykreślić przebieg zmian
AB, BE = 2,95 ^ 5 , EF= 2,5 AB, FG = 5 AB, x = -3AB,y = 5AB. 2
G
2
G
Zad. 48 Dla mechanizmu pisaka rejestra tora wyznaczyć zakresy położeń członu AB spełniające warunek \x \ < 0,002 m. Dane: x = 0,116 m, AB = 0,018 m, BC = 0,046 m, MB = 0,134 m. M
A
Zad. 49 W układzie korbowym silnika spalinowgo określić zewnętrzne położenie zwrotne tłoka 6. Dane: AB = BD = 0,1 m, BC = 0,25 m, DC = DE = 0,2 m, a= Tl/3.
Zad. 50 Przedstawiony na rysunku mecha nizm wykreślić w położeniu opi sanym kątem (p. Dane: AB = 0,02 m, x = 0,003 m, y =-0,063 m,x = 0,y = - 0,1 m, BC = 0,0624 m, CK = 0,06 m, CD = CE = 0,0594 m, ED = 0,044 m, ę = n/3. Q
0
F
F
Zad. 51 Przedstawiony na rysunku me chanizm wykreślić w położeniu opisanym kątem
= - 0,09 m, E
G
?
>'G"-> //
£
=
~
0
'
2
M
>
%
=
0
'
S C = 0,145 m, E D = GF= 0,075 m, Z)F= 0,064 m, CD = CF=0,155 m, O : = 0 , 1 2 m ,
Zad. 52 Przedstawiony na rysunku me chanizm wykreślić w położeniu opisanym kątem (p. Dane: AB = 0,02 m, BC = 0,0592 m, x = -x = 0,041 m, y = y = - 0,08 m, FD = 0,054 m, CD = 0,013 m, x = 0 , j ; = - 0 , 0 9 m, CK = 0,06 m,
£
£
F
G
G
Zad. 53 Przedstawiony na rysunku me chanizm wykreślić w położeniu opisanym kątem ę. Dane: x =0,192 m,AG = 0,139 m, TO=0,133 m, AB = BC=0,057 m, CD = £>£ = DG = 0,1 m, £ F = 0 , 0 5 4 m,
Zad. 54 Przedstawiony na rysunku mecha nizm wykreślić w położeniu opi sanym położeniem punktu A. Dane: h = 0,179 m, x = 0,1 m, y = 0,094 m, AB = 0A5m, ED = 0,055 m, a = 93°, 5 C = CD = C F = 0 , 1 m, JE . = 0,12 m. E
E
Zad. 55 Dla podanego mechanizmu należy: a) narysować przebieg prędkości kątowej członu 3 w funkcji kąta
3
2
3max
W
/ W
3max 2'
Dane: AC = 3 AB = 0,45 m.
Zad. 56 Pomijając straty na tarcie i masy członów dla podanego mechani zmu należy: a) naszkicować przebieg M (ę ) w przedziale 0< ę < n, b) wyznaczyć iloraz MJF w dwóch położeniach: a) ę = nil, b) Z ABC = nil, Dane: BC= 3AB, F = F dla 0 < ę < n, F= 0 dla n< ę < In. 2
B
2
2
2
Q
2
2
Zad. 57 W podanym mechanizmie określić wartości v oraz co dwiema do wolnymi metodami. Dane (wymiary liniowe w m): .45 = 0,12, 5 C = 0 , 2 1 , BK = CK = 0,15, z = 2 z = 60,
4
2
1
3
2
4
A
V:;; : ^tk/
2
'^//^////A
Zad. 58 Naszkicować przebieg v (
2
C m a x
g
Zad. 59 Warunki strugania wymagają, aby v > 1 m/s. Należy: a) naszkicować v (ę) dla prze K
K
działu K/2 < ę < 3TZ/2,
b) określić położenie, w którym V
V
K ~ Imax'
c) wyznaczyć początek (x) i za kres (y) strefy strugania. Dane: AB = 0,25 m, co = 6 s" . Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. 1
Zad. 60 W przedstawionym układzie okre ślić zakres długości siłownika, dla którego będzie spełniony warunek Dane: AC = 0,6 m, BC = 0,5 m, v , = const.
Zad. 61 Dla podanego mechanizmu okre ślić v , v oraz co . Dane: AB = 0,3 m, ę = 2n/3, a = TT/3, VCD = 1 m/s. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. F
G
3
2
Zad. 62 Wyznaczyć prędkości v oraz co w położeniu określonym kątem ę . Dane (wymiary liniowe w m): BC = CE = CD = DG = EF = FG = 0,05, DE= 0,024, / = 0,01, h = 0,025, ę = 47T/3, co = 5 s" . c
5
2
1
2
2
Zad. 63 Dla przedstawionego mechani zmu należy określić v oraz co dla zadanej prędkości v wysu wu siłownika. Dane (wymiary liniowe w m): AB = BD = 0,1, DC = BC = 0,18, AE = ED = 0,\2,v , = 0,1 m/s. D
xy
CJ
2
93
>1
1
Zad. 64 Przemieszczanie łyżki AB z urob kiem powinno odbywać się ru chem postępowym. Sprawdzić, czy wymóg ten jest spełniony w zadanym położeniu mechanizmu. Dane (wymiary liniowe w m): a = 0,34, b = 0,075, ON= 0,435, AO= 1,84, CD = 0,675, AB= AD = 0,55, CE = 0,275, BC = 0,6, EF = 1,28, MN = 0,9, a=a/36,)3 = tf9,v >0,v = 0. wl
w2
Zad. 65 Dla zadanego położenia mecha nizmu wyznaczyć energię kine tyczną członu 8. Dane (wymiary liniowe w m): y = FG = 0,45, x = BC = 0,5, AC = AB = EF = 0,3, BC = 0,5, ED = BD=CE = 0,15, ę = a= 7z/4, m = 2 kg, = 5 s" . A
Q
1
2
8
Zad. 66 Platforma/? jest napędzana siłow nikiem MN wydłużanym z pręd kością v . Określić siłę S w si łowniku dla zadanej wartości Q. Obciążenia dynamiczne i tarcie w parach kinematycznych pomi nąć. Dane (wymiary liniowe w m): AB = BF - 0,35, MN = 0,32, Q = 20 kN. Pozostałe wymiary przyjąć proporcjonalnie.
Zad. 67 W mechanizmie napędu igły ma szyny do szycia wyznaczyć pręd kość v punktu K, jeżeli znana jest prędkość kątowa co członu 2. Dane: co = 15 s , CD = 0,09 m, DK= 0,3 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. K
2
_1
2
Zad. 68 Wyznaczyć środek obrotu 5 członu 8 względem podstawy 1 w położeniu zadanym kątem ę . Dane (wymiary liniowe w m): AB = 0,06, BC= 0,11, CD = 0,09, AD = 0,04, EF = FG = 0,065, EG = 0,055, ę = K/6. 8 1
2
2
Zad. 69 Dla podanego mechanizmu okre ślić: a) prędkość v punktu M w po łożeniu opisanym kątem ę przy zadanej prędkości kąto wej co , b) p o ł o ż e n i a m e c h a n i z m u , w których a = 0. Dane (wymiary liniowe w m): ^ C = 0 , 6 , AB = 0,25, h = 0,A, ę = n/6, co = 10 s" .
^
h
M
2
2
1
6
t^l i i
/ 4
M
1
2
2
/
*5
C
D
Zad. 70 Określić prędkość v i przyspie szenie a punktu K dla zadanej wartości prędkości kątowej co . Dane: AD = 0,04 m, BK = 0,02 m, a = TC/4, co = 10 s ,
K
2
_1
2
2
Zad. 71 Określić prędkość v i przyspie szenie a punktu K dla zadanych wartości co i e . Dznei AC =3 BK =0,06 m, ,45 = 0,05, ę = 7i/3, co = 1 0 s " , e = 20 s" .
K
K
K
2
2
2
1
2
2
2
Zad. 72 Dla zadanej wartości prędkości kątowej co członu 2 określić przyspieszenie £ krzyża 3 w dwóch położeniach: a) dla początku ruchu krzyża (rysunek), b) dla ę = n. Dodatkowo naszkicować przebie gi co (ę ) oraz £ (
3
2
3
2
3
1
2
2
3
Zad. 73 Dla zadanego ruchu członu 2 opi sanego wartościami co oraz e określić przyspieszenia a oraz e . Dane: AE = 0,5 m, AB = ED = 0,3 m, BC=CD = 0,55 m, z / z = 3/2, ę = 2K/3, (p = a = 7 r / 3 , co = 10 S " , £ = 5 S " . 2
2
2
3 J^^W-wł
2
K
Ą
5
5
1
2
2
2
Zad. 74 Dla zadanej wartości prędkości kątowej co członu 2 określić prędkość względną v oraz przy spieszenie a . Dane (wymiary liniowe w m): .45 = 0,18, 5 C = 0 , 7 6 , BD = 0,95, CD = 0,25, ED = 0,24, h = 0,08, ę = TT/3, co = 20 s" .
B
2
KL
K
^
^
^
^
^
^
^
^
2
1
2
Zad. 75 W mechanizmie o ruchliwości W = 2, w którym znane są pręd kości kątowe co i co wyznaczyć przyspieszenia kątowe £ oraz £ . Dane: AB = 0,25 m, 5 C = 0,6 m,AE = 0,3 m, 2
ę
= 2tt/3, ę
2
5
=
1
5n/6, 1
co = 5 s" , co = 3 s" . 2
5
2 £ A
5
2
23
1
W//////////M
ip
/
C
J_ ^/
"
^ 2
E 5 cj ^5
5
j^sAs
Zad. 76 Dla podanego układu wyznaczyć prędkość v i przyspieszenie a punktu Cprzy zadanej wartości co w położeniu opisanym kątem (p . Dane: DG = 0,5 m (pozostałe wy miary przyjąć proporcjonalnie),
Q
2
2
_1
2
2
Zad. 77 Dla podanego układu korbowego wyznaczyć co oraz e dla zna nych parametrów ruchu v i a punktu E. Dane: AB = BD = 0,1 m, BC = 0,25 m, DC = DE = 0,2 m , ^ C = 0,3, a = 7r/3, V£ = 1 m/s, a = 3 m / s . 2
2
E
E
2
E
Zad. 78 Dla podanego układu w położe niu zadanym katem ę określić parametry co i e ruchu członu 6 przy zadanym ruchu korby AB. Dane: x = 0,5 m, y = y = 0,4 m, AB = 0,1 m, ED = GF, EG = DF (pozostałe wymiary przyjąć proporcjonal 2
6
6
E
E
G
_ 1
nie), (p = 2TT/3, CO = 10 s . 2
2
Zad. 79 Dla podanego mechanizmu, w którym znane są parametry ruchu punktu L w postaci v i a , wy znaczyć prędkość v i przyspie szenie a punktu K. Dane: AE = 0,3 m (pozostałe wy miary przyjąć proporcjonalnie), v = 0,1 m/s, 4 = 0,2 m / s .
K
l
L
L
K
K
2
L
vcT
|
C
^v^^—? BY
Zad. 80 Dla podanego mechanizmu, w którym znana jest prędkość kąto wa co członu 2 wyznaczyć: 2
a) a d\a (p = n/6, M
2
b) położenia mechanizmu, w któ rych a =0. Dane: AC = 0,06 m (pozostałe wymiary przyjąć proporcjonal nie), co = 10 s" . M
1
2
Zad. 81 W podanym mechanizmie napę du igły w maszynie do szycia wy znaczyć przyspieszenie punktu K w zadanym położeniu opisanym kątem (p przy znanej prędkości kątowej co . Dane: AK = 0,1 m (pozostałe wy miary przyjąć proporcjonalnie), a = 7i/4, ę = n/2, co = 15 s . 2
2
- 1
2
2
W
T
v
L
6
Zad. 82 Dla położenia opisanego kątem (p określić moment M utrzymu jący mechanizm w ruchu z pręd kością kątową co . Pominąć masy członów 2, 3, 4, 5 oraz tarcie w parach kinematycznych. Dane: AC = 0,6 m (pozostałe wymiary przyjąć proporcjonal nie), m = 30 kg, (p = 2n/3, co = 15 s" . 2
E
2
2
6
2
1
2
Zad. 83 Określić moment Mpotrzebny do utrzymania ruchu z prędkością co w położeniu opisanym kątem (p . Tarcie w parach kinematycznych i masy członów pominąć. Dane: AB = 0,3 m (pozostałe wy miary przyjąć proporcjonalnie), m = 80 kg,
2
_1
2
2
Zad. 84 Wyznaczyć siłę S w siłowniku MN, która zapewnia ruch układu opisany prędkością wysuwu v . Tarcie w parach i masy członów pominąć. Dane: Q = 5 kN, AB = BD = EB = BC = 0,4 m (pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie), v , = 0,2 m/s.
p
i
1
1 1
Q
1
Zad. 85 Zaproponować schemat kinema tyczny manipulatora płaskiego, złożonego z par obrotowych R i/lub postępowych T, do prowa dzenia punktu M po zadanej tra jektorii. Wyprowadzić macierz transformacji °A . Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. Przemieszczenia w parach kinematycznych ozna czyć przez q r
Zad. 86 Zaproponować schemat kinema tyczny manipulatora płaskiego, złożonego z par obrotowych R i/lub postępowych T, do prowa dzenia punktu M po zadanej tra jektorii przy stałym kącie orien tacji
Zad. 87 Zaproponować schemat kinema tyczny manipulatora płaskiego, złożonego z par obrotowych R i/lub postępowych T, do przemie szczania elementu p ruchem po stępowym. Wyprowadzić macierz transformacji °A . Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. Przemieszcze nia w parach kinematycznych oznaczyć przez q r
W////////A *°
y//////////A
Zad. 88 Zaproponować schemat kinema tyczny manipulatora płaskiego, złożonego z par obrotowych R i/lub postępowych T, do realiza cji zadania przedstawionego na rysunku. Wyprowadzić macierz transformacji °A . Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. Przemieszcze nia w parach kinematycznych oznaczyć przez q c
r
Zad. 89 Zaproponować schemat kinema tyczny manipulatora płaskiego, złożonego z par obrotowych R i/lub postępowych T, do realiza cji zadania przedstawionego na rysunku. Wyprowadzić macierz transformacji °A . Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. Przemieszcze nia w parach k i n e m a t y c z n y c h oznaczyć przez ą . c
{
Zad. 90 Zaproponować schemat kinema tyczny manipulatora płaskiego, złożonego z par obrotowych R i/lub postępowych T, do realiza cji zadania przedstawionego na rysunku. Wyprowadzić macierz transformacji °A . Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. Przemieszcze nia w parach kinematycznych oznaczyć przez q c
r
Zad. 91 Dla podanego układu manipula tora płaskiego znaleźć macierz transformacji występującej w zależności r
M
^3
'
M'
Dane: Przyjąć oznaczenia wymia rów członów. Przez q oznaczyć przemieszczenia w parach kine matycznych. i
Zad. 92 Dla podanego układu manipula tora płaskiego znaleźć macierz transformacji A . występującej w zależności [,
'M
^3
'
M'
Dane: Przyjąć oznaczenia wymia rów członów. Przez q oznaczyć przemieszczenia w parach kine matycznych. t
Zad. 93 Dla podanego układu manipula tora płaskiego znaleźć macierz transformacji A^ występującej w zależności U
M
^3
'
M'
Dane: Przyjąć oznaczenia wymia rów członów. Przez q oznaczyć przemieszczenia w parach kine matycznych. i
Zad. 94 Dla zadanego układu manipula tora płaskiego wyprowadzić za leżności określające składowe v i v^ prędkości punktu M w ukła dzie globalnym. Dla przyjętych wartości przemieszczeń q. i pręd k o ś c i ^ oraz wymiarów członów rozwiązać zadanie graficznie i analitycznie, a następnie porów nać otrzymane wyniki. Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. x
Zad. 95 Dla zadanego układu manipula tora płaskiego wyprowadzić za leżności określając składowe v i v prędkości punktu M w ukła dzie globalnym. Dla przyjętych wartości przemieszczeń q. i pręd kości q oraz wymiarów członów rozwiązać zadanie graficznie i ana litycznie, a następnie porównać otrzymane wyniki. Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. Zad. 96 Dla zadanego układu manipula tora płaskiego wyprowadzić za leżności określając składowe v i v prędkości punktu M w ukła dzie globalnym. Dla przyjętych wartości przemieszczeń q i pręd kości q oraz wymiarów członów rozwiązać zadanie graficznie i ana litycznie, a następnie porównać otrzymane wyniki. Dane: Przyjąć oznaczenia wy miarów członów. }
ż
Zad. 97 Po przesunięciu krzywki 2 o skok s punkt B popychacza 4 przejdzie w położenie B . Określić: a) skok .v przy danym h, b) dźwigniowy mechanizm za stępczy, c) nowy punkt styku krzyw ki 2 z krążkiem 3. Dane: Geometrię układu założyć. {
Zad. 98 Po obrocie popychacza 2 o kąt y/ = n/2 krzywka 4 obróci się o kąt (p. Określić: a) kąt obrotu krzywki
Zad. 99 Podczas obrotu korby AB w po łożenie pionowe krążek przetoczy się po krzywce wzdłuż zarysu KL. Określić: a) położenie nowego punktu sty ku (Z), b) dźwigniowy mechanizm za stępczy. Dane: Geometrię układu założyć.
mm
Zad. 100 Przy braku poślizgu między krąż kiem i krzywką określić w poło żeniu jak na rysunku: a) prędkość kątową krążka co b) względną prędkość kątową co . Dane: a = 0,1 m, r = 0,03 m, i? = 2e = 0,08 m, co = 100 s" . v
34
1
2l
Zad. 101 W podanym na rysunku mecha nizmie określić: a) względną prędkość kątową b) kąt nacisku a. Dane: AB = BC = BE = 0,15 m, £ = £ C = 2r = 0,12m, DC = FO = 0,2 m, x = 0,25 m, ^ = 0 , 1 5 m , AD = 0,08 m, ę = TI/6, co = 10 s" . F
1
2
2
Zad. 102 W przedstawionym na rysunku me chanizmie krzywkowym określić: a) nowe położenie popychacza po obrocie krzywki o kąt Aę = 7r/4 od kąta ę = 7T/6, b) prędkość kątową co dla ę = Tl/6. Dane: R = 2r = 0,06 m, ^ 0 = ^ 5 = 0,09 m, 5 C = 0 , 1 5 m , co = 100 s" . 2
2
Ą
2
1
7
3
1
1 '
Zad. 103 Dla zadanego położenia mechani zmu dwukrzywkowego określić: a) prędkość poślizgu v , b) przyspieszenie e Dane: A0 =AB = 2R = 0,06 m, e = p = 0,02 m, co = 10 s" . DC
y
3
1
2
Zad.104 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić: a) całkowity kąt obrotu popycha cza, b) przyspieszenie e w zadanym położeniu. Dane: a=\,5R = 3AO = 0,03 m, co = 20 s ,
_1
2
2
Zad.105 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić: a) całkowity skok popychacza, b) przyspieszenie popychacza w zadanym położeniu. Dane: R = 2AO = 0,04 m, co = 25 s" , ę = n/4. 1
2
2
1 _
_J
h
Zad. 106 Przy b r a k u p o ś l i z g u m i ę d z y krzywką i krążkiem określić licz bę obrotów krążka 3 względem popychacza 4: a) przy obrocie krzywki o kąt ę = 2n, b) przy obrocie krzywki o kąt 2
ę
2
= K.
Dane: R = 3r = 2 = 0,03 m.
Zad.107 Po przesunięciu krzywki 2 o skok s — a krążek 3 dokona pewnego obrotu względem popychacza 4. Określić kąt obrotu (p przy za łożeniu braku poślizgu między krzywką i krążkiem. Dane: a = Ar = 2AB = 0,08 m. 3Ą
Zad. 108 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić liczbę obrotów krążka (zakładając brak poślizgu) dla całkowitego obrotu krzywki. Dane: BC= 0,045 m, OA = a = 0,04 m 1,57? = 2r = 3r = 0,03 m. k
Zad. 109 W przedstawionym n a rysunku mechanizmie krzywkowym określić: a) maksymalny kąt nacisku a, b) pracę wykonaną podczas pod noszenia popychacza, c) czynny fragment zarysu popy chacza. D a n e : M = 10N-m, AO = 2R = Ar = 0,04 m, 7? = 0,05 m, .3 = 0,06 m, R = 0,04 m. 3
1
Zad. 110 W mechanizmie przedstawionym na rysunku określić: a) maksymalny kąt nacisku a, b) pracę wykonaną podczas pod noszenia popychacza od poło żenia dolnego do górnego. Dane: F = 100 N, R = 2AO = 2r = 0,04 m. 3
k
Zad. 111 W przedstawionym na rysunku mechanizmie krzywkowym okre ślić siłę zginającą popychacz w zadanym położeniu. Dane: ^ = 1 0 ^ = 0,05 m, R = 2r = 2e = 0,01 m, m = 5 kg, F = 100 N, co = 5 0 s" , ę = 7T/6. 3
1
3
2
2
Zad. 112 Dla przedstawionej na rysunku przekładni obiegowej określić obroty koła 2 w układzie podsta wy 1 oraz w układzie jarzma J. Dane: z = 60, Z = 20, co = 10 s" . {
2
1
}
Zad. 113 Określić przełożenie i = co^ lco w podanej przekładni obiegowej. Dane: Z , = 40, Z = Z = 20. u
7
4,
}
D
2 '
/
7777,
5r J
co.
4'
Y7777C/
Zad. 114 W zadanej przekładni obiegowej określić co i co . Dane: z = Z = 40, Z = 30, G) = 10 S " . }
2}
x
3
2
1
x
4
A
77777 /
Zad. 115 Określić obroty n koła 5 poda nej przekładni obiegowej. Zada nie rozwiązać metodą Willisa i graficzną. Dane: z = 22, z = 16, z = 20. z, = 18, z' = 22, z. = 18, z , = 20, z = 60, itj = 1500 obr/min. 5
x
2
5
ł ^ ł
2
7
4
5
Zad.116 Określić obroty n koła 1 poda nej przekładni różnicowej. Dane: z = 30, z = 30, z = 20. z = 80, z = 35, z = 14, z = 42, z = 14, M = 1500 obr/min, n = 1500 obr/min.
2' ^
x
{
2
3
3
6
,k\\\N
3'
2
4
I
5
4
X
Y777X
6
n
/
Zad.117 Wyznaczyć obroty koła 6 przedsta wionego na rysunku reduktora. Dane: z = 49, z = 50, z = 51. z = 49, z = z = 14, z = 140, Hj = 3000 obr/min. 1
3
2
4
5
2
6
T
h2
4
1
n
7
i
4
Zad. 118 Dla zadanego mechanizmu okre ślić prędkość kątową członu 3. Dane: AB = CD, CB = AD, Z
= 30,Z
1
2
= 60,
co
{
= 100
- 1
s .
Zad. 119 Określić prędkości punktów ,4, B i C podanego na rysunku mieszal nika. Dane: z = 40, Z = 10, a = 0,3 m, b = 0,4 m, r = 0,1 m, o)j= 10 s" . {
Ul \30°
J
2
./i
1
\\b
Y Y > 1
Zad. 120 W podanym mechanizmie okre ślić prędkość kątową członu 2 oraz prędkość liniową punktu C. Dane: r = 0,07 m, r = 0,14 m, a = 0,085 m, 5 C = 0,23 m, w = 2 0 0 s" . {
2
1
x
•y
•'aY
Vm-
,
—#•
ł
7
Zad. 121 Dla podanej wciągarki określić prędkość v haka G dla zadanej prędkości obrotowej n wału sil nika S. Dane: n = 3000 obr/min, Z = Z = 15, Z . = 16, Z . = 14, a = 0,4 m.
27 K
G
s
s
2
h
4
Zad. 122 Dla zadanej przekładni obiegowej określić przełożenie i = co^/cOj. Dane: z = 30, Z = 20, Z = 70, z = 20, z, = 80, Z = 40.
2
ri
{/
x
2
d
3
7
5
w,
1-
i
ł
o
T
Zad. 123 Dla załączonej przekładni określić przełożenie / = co /co . Dane: z. - liczba zębów poszcze gólnych kół zębatych. 1 7
]
_ 1
/
"A n
1^1 -5 -3
J
Zad. 124 Sprawdzić, czy dla zadanego po łożenia mechanizmu popychacz 3 oderwie się od krzywki 2. Dane: ę = 5n/4, co = 20 s" . Wartości R i e przyjąć. 1
Zad. 125 Sprawdzić, czy dla zadanego po łożenia mechanizmu popychacz 3 oderwie się od krzywki 2. Dane:
1
s" .
Wartości R i e przyjąć.
Zad. 126 Dla zadanego położenia mecha nizmu wyznaczyć siłę S spręży ny, która zapewni kontakt krzyw ki 2 i popychacza 3. Dane: ę = 3^/2, co = 20 s" , IS = 0,01 kg-m AS, = l = 2R = 4e = 0,4 m. 1
2
3
Zad. 127 Uwzględniając masę/w j jednorod nego pręta 1 oraz masę m cię żarka 2 wyprowadzić związek m i ę d z y prędkością kątową co i wartością^. Dane: /j = 0,1 m, / = 0,18 m, W ] = 0,4 kg, m = 1 kg. 2
3
2
Zad. 128 Określić masę m ciężarków, która zapewni położenie nasuwy 3 opi sane współrzędną z. Dane: a = 0,12 m,b = 0,1 m, R = 0,12 m, z = 0,04 m. Masy członów 2 i 3 oraz tarcie pominąć.
Zad.129 Dla oznaczeń jak na rysunku wy prowadzić postać związku między prędkością kątową co oraz współ rzędną z. Dane: r = 0,05 m, / = 0,1 m, m. , = 1 kg, m = 0,2 kg. Masy członów 3, 4, 5, 6 oraz tar cie pominąć. Q
2
A
Zad. 130 Proces przesiewania wymaga wy muszenia ruchu względnego ziar na o masie m i sita 4. Sprawdzić, czy w zadanym położeniu układu ten ruch względny zostanie wy muszony obrotem korby AB z prędkością kątową co . Dane: ę = 2JI/3, fx = 0,1 (wsp. tarcia), ED = GF, EG = DF, AB = 0,07 m. Pozostałe wymiary przyjąć proporcjonalnie. 2
2
sl
Zad. 131 Dla układu pompy łopatkowej określić siłę oddziaływania P między łopatką 3 i korpusem 1, pochodzącą od sił m a s o w y c h członu 3. Dane: R = 0,25 m, r = 0,2 m, (p ^ 4 , m = 0,2 kg, I = 0,01 kg-m , co = 30 s" . {3
=
2
3
2
S3
1
2
Zad. 132 Określić p r z e b i e g m o m e n t ó w gnących dla wału 1, na którym zamocowano jednorodny pręt o masie m (środek masy pręta po krywa się z osią pręta). Dane: a = 0,4 m, b = 0,15 m, 2
/ = 0,7 m, a = 71/18, m = 100 kg, 2
1
co = 100 s" . 2
Zad. 133 Ustalić czy w zadanym położeniu układu człony 2 i 3 stykają się na krawędzi k czy k . Wyznaczyć siłę oddziaływania P między tymi członami. Dane: r = 0,3 m, e = 0,1 m, ę = K/3, m = 5 kg, o) = 30 s" . x
1
ki
2
2 3
1
2
3
2
1 Zad.134 Ustalić czy w zadanym położeniu układu człony 1 i 4 stykają się na krawędzi k czy k . Wyznaczyć siłę oddziaływania P między tymi członami. Dane: AB = 0,1 m,e = 0,05, BC = 0,4 m, m = m = 0, m = 0,8 kg, I = 0,02 kg-m , ę = 2n/3, co = 100 s" . Masy członów 2 i 4 pominąć. {
2
] 4
2
Ą
2
3
S3
1
2
2
Zad.135 Ustalić położenia (kąty ę ) me chanizmu, w których w ruchu ustalonym następuje zmiana sty ku członów 3 i 4 z krawędzi k na k oraz z k na . Dane: AB = 0,25 m, = 0,6 m, co = const, I ^ > 0 (środek masy członu 4 leży w C). Masy członów 2 i 3 pominąć. 2
Y
2
2
2
s
Zad. 136 Dla podanego układu wyznaczyć: a) moment równoważący M , b) siły oddziaływania w parach kinematycznych. Dane: BC = 2AB = 0,2 m, h = 0,07 m, ę = niA, P = 200 N, M = 30 N-m. x
x
3
2
Zad. 137 Dla podanego układu w y z n a czyć: a) siłę równoważącą P, b) siły oddziaływania w parach kinematycznych. Dane: AB = BC=CE = AC = = CD = EF = DF=0,5 m, y/= Tl/6, Q = 200 N .
Zad. 138 Dla podanego mechanizmu okre ślić: a) siłę równoważącą P , b) siły oddziaływania w parach kinematycznych. Dane (wymiary liniowe w m): AB = 0,25, BC = 0,45, DE = 0,5, a = c = 0,45, 0 = 0,15, a = n/6, 0 = /r/4, ę = 2n!3, M = 10 N-m, P = 500 N . Ą
2
2
5
Zad. 139 W podanym układzie wyznaczyć: a) siłę równoważącą S w siłow niku MN, b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: Q = 250 kN, G = 40 kN, M J V = 0 , 4 m.
Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie.
Zad.140 W podanym układzie wyznaczyć: a) siłę równoważącą S w siłow niku MN, b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: Q = 200 kN, G = 60 kN, M J V = 0 , 5 m.
Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie.
mm Zad.141 W podanym układzie wyznaczyć: a) siłę równoważącą S w siłow niku MN, b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominięciem tarcia. Dane: Q = 200 kN, G = 30 kN, M/V=0,8m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie.
V
Zad. 142 Dla zadanego układu określić: a) siłę S w sprężynie 5 potrzeb ną do zrównoważenia siły Q i momentu M , b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: M = 20 N-m, Q = 1 kN, y = 0,2 m, x = 0,3 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. 2
2
A
D
Zad. 143 Dla podanego układu określić: a) moment M r ó w n o w a ż ą c y działanie sił F i F , b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: F = F = 500 N, AB = 0,25 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. {
3
3
5
5
Zad. 144 Dla podanego układu określić: a) moment M r ó w n o w a ż ą c y działanie sił P , P i momen tu M , b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia Dane: P = 2P =\ kN, M = 300 N-m, AB = 0 , 1 5 m . Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. {
2
4
3
4
2
3
Zad. 145 Dla układu podnośnika określić: a) siłęS w siłownikuM7Vpotrzebn ą d o zrównoważenia siły Q, b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: Q = 25 kN, MN = 0,3 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie.
Zad. 146 Dla układu podnośnika określić: a) siłę S w siłowniku MN potrzeb ną do zrównoważenia siły Q, b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominięciem tarcia. Dane: Q = 25 kN, MN = 0,2 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie.
Zad. 147 Dla układu podnośnika określić: a) s i ł ę S w siłownikuMA^potrzebną do zrównoważenia siły Q, b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia Dane: 2 = 30 kN, MN = 0,25 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie.
J Q
f
Zad. 148 Dla podanego układu określić: a) siłę S w siłowniku MN po trzebną do zrównoważenia sił
2,
Q, P
y AF
B
L
G,
Ty/I
m
b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: Q = 50 kN, Q = 15 kN, G = 4 k N , M / V = 0 , 6 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie.
Ml/
Q
K
p
Mr W W,
Zad. 149 Dla podanego układu określić: a) siłę S w siłowniku MN po trzebną do zrównoważenia sił
y'
KtKjhY
L b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: Q = 80 kN, Q = 15 kN, MAT = 0 , 4 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. p
Zad. 150 Dla podanego układu określić: a) siłę S w siłowniku MN po trzebną do zrównoważenia sił
W///A
\\
y
•
L m
Q,Q * P
b) siły oddziaływania w parach kinematycznych z pominię ciem tarcia. Dane: Q = 120 kN, Q = 25 kN, MN = 0,6 m. Pozostałe wymiary przyjąć pro porcjonalnie. p
K
y/////
MR
m\
%$7
J§y
\\f
X
Zad. 151 Określić siły oddziaływania oraz moment M potrzebny do zrów noważenia siły zewnętrznej P . Tarcie uwzględnić w parach obro towych A, B i w parze postępo wej. Dane: P = 500 N, BC = 2AB = 0,6 m, p = / r / 1 8 , ę = 5zr/9, h = r\x' = 0,03 m. T
B
2
Ą
Ą
" ^ y ^ M ^ ^ N ^ A
—
Zad. 152 Określić siły oddziaływania w parach kinematycznych oraz mo ment M równoważący siłę.P . Dane: P = 700 N, y = 0,45 m, y = - 0 , 1 5 m, x — 0,3 m, x = 0,55 m, AB = 0,28 m, BC = 0,35 m, h = r\i' = 0,05 m.
/S^L
T
3
3
D
*-f^O
4 | < 3 = »
i
2
2
c
B
A
c
3
V
E
L
c
E
!> II
Zad. 153 Określić siły oddziaływania w parach kinematycznych oraz mo ment czynny M potrzebny do pokonania siły F. Dane: F = 100 N, a = 0,04 m, e = 0,5 m, h = c = d = r = 0,1 m, ę = /c/4, p = /r/18, h = r}i ' = 0,02 m.
F c
A
T
2
2
-
i
^-3 2
/y
S s
\
a Ł
V'
J
3
1 z
r
b ^v
4^
e
x
Zad. 154 Określić siły oddziaływania oraz moment czynny M równoważą cy siłę skrawania P (tarcie uwz ględnić w parach postępowych i parach obrotowych C, D i E). Dane: P = 10 kN, AB = 0,04 m, AC = ED = d = 0,15 m, a = 0,3 m, CD = 0,2 m, 2b = c = e = 0,1 m, ę = n/3, p = n/30, h=rfx' = 0,008 m. T
2
s
%
Zad. 155 Określić siły oddziaływania oraz moment czynny M równoważą cy siłę skrawania P (tarcie uwz ględnić w parach postępowych i parach obrotowych A i C). Dane: P = 20 kN, a = 0,65 m, b = 0,45 m, c = 0,3 m,d= 0,25 m, e = 0,1 m, CD = 1 m, AB = 0,3 m, DE = 0,25 m, ę = n/3, p = n/30, h =rfx'= 0,02 m. T
2
s
Zad. 156 Określić siły oddziaływania oraz moment bierny M równoważą cy siłę Pj (tarcie uwzględnić we wszystkich parach). Dane: P^ = 500 N, a = 0,42 m, h = 0,3 m, AF = AC = 2AB = 0,43 m, c = 0,13 m, e = 0,4 m, d = 0,03 m, p = n/\8,h=rp' = 0,03 m,
3
Zad. 157 Określić siły oddziaływania oraz siłę P równoważącą m o m e n t czynny M (tarcie uwzględnić we wszystkich parach). Dane: M = 30 N-m, AB = 0,1 m, y = 0,2 m, y = 0,3 m, R = 0,08 m, ę = n/4, p = n/18, h=rii' = 0,02 m, a = 0,01 m, r = d = 0,05 m. T
2
2
c
D
2
Zad. 158 Określić siły oddziaływania oraz siłę P równoważącą m o m e n t czynny M (tarcie uwzględnić we wszystkich parach). Dane: M = 10 N m , AB = 0,15 m, x = 0,075 m, y = d = 0,09 m, y = 0,2 m, y = 0,28 m, T
2
2
A
B
c
D
p = 7C/18, h =rn'
= 0,0\
m.
Zad. 159 Określić siły oddziaływania oraz moment czynny M równoważą cy siłę skrawania P (tarcie uwz ględnić w parach postępowych i parach obrotowych A i C). Dane: P = 10 kN, AB = 0,045 m, AC = 0,15 m,a = 0,16 m, b = 0,09 m, c = 0,06 m, d=e = 0,075 m, ę = 2n/3, p = n/30,h=r\x' = 0,008 m. T
2
s
2
Zad. 160 Określić siły oddziaływania oraz siłę P ^ równoważącą moment M (tarcie uwzględnić we wszystkich parach). Dane: M = 10 N-m, AB = 0,2 m, 5 C = 0,22 m, CD = 0,1 m, r = c = 0,06 m, BD = R = a = QMm,b = 0,08 m, ę =/r/4, p = TG/18, h=rfx' = 0,01 m. 2
2
2
Zad. 161 Określić siły oddziaływania oraz moment M równoważący siłę czynną S (tarcie uwzględnić we wszystkich parach). Dane: 5 = 100 N, AB = BC = 0,36 m, AE = 0,31 m, BD = 0,16 m, CD = 0,26 m, T
2
/ = 0,16 m, ę = 2
n/6, p = 7T/18,
h =r\i = 0,05 m.
Zad. 162 Określić siły oddziaływania oraz moment M równoważący siłę czynną S (tarcie uwzględnić we wszystkich parach). Dane: 5 = 1000 N, AB = AE = 0,28 m, BC = 0,48 m, ED = 0,36 m, a = 0,15 m, d= 0,12 m,e = 0,05 m , / = 0 , 1 8 m , ę = n/4,p= n/18, h = rjx' = 0,025 m. T
2
Zad. 163 Na człon 1 o ciężarze Q działa siła P przyłożona jak na rysun ku. Określić: a) charakter ruchu popychacza dla a = Tlili, b) kąt a, przy którym ruch bę dzie jednostajny. Dane: P= 1 0 0 N , Q= 50 N, a = 0,07 m,b = 0,03 m, «i = 0,02 m, p = 7r/18.
Zad. 164 Określić zakresy położeń mar twych układu korbowo-wodzikowego obciążonego siłą czynną F i momentem biernym M (tarcie w parach obrotowych). Dane: AB = 0,5 m, BC = 1,5 m, h =r\i' = 0,05 m. b
Zad.165 Z uwzględnieniem tarcia tylko w parze C, rozpatrzyć zagadnienie położeń martwych. Dobrać wy miar a, którego wartość umożliwi ruch w zakresie pełnego kąta obro tu członu AB. Dane: AB = 0,8 m, b = 1 m, = 0,1 m, /z = 0,3.
Zad. 166 Określić współczynnik mecha nicznej sprawności chwilowej rj mechanizmu podczas podnoszenia i opuszczania ciężaru Q. Dane: Q = 1000 N, AB = 0,5 m, BC = 1,2 m, AD = DC = 0,4 m, h =r\x' = 0,02 m. ch
Zad. 167 Określić współczynnik mecha nicznej sprawności chwilowej ^ch o b ° k : u przegubowego. Dane: AB = 0,24 m, BC = 0,6 m, CD = 0,4 m, AD = 0,55 m,
4
2
Zad. 168 Określić współczynnik mecha nicznej sprawności chwilowej rj mechanizmu przy założeniu, że członem czynnym jest krzywka. Dane: M = 0,5 N m , AO = 0,02 m,
x
{
{
A
Zad. 169 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić współ czynnik mechanicznej sprawno ści chwilowej. Dane: 2AB = BC = 0,2 m, a = 0,05 m, M = 2 0 N-m, ę = 7i/4, p= n/18, h = h = h = 0,Qlm.
B
M c
TV
\ . —
K
r
2
A
B
l
c
Zad.170 Dla m e c h a n i z m u j a r z m o w e g o określić w dwóch położeniach członu AB współczynnik mecha nicznej sprawności chwilowej. Dane: 3AB = AC = 0,9 m, =
7r
A^/
0
M = 10 N-m, (p {\) ^' ę = 5/r/6, p = 7P18, c
2
^
/
Ą
2
2{2)
h
A
=
h
B
=
h
c
=
°'
0 1 5
m
-
Zad. 171 Dla podnośnika przedstawionego na rysunku określić współczynnik mechanicznej sprawności chwilo wej. Dane: Q = 1000 N, AB = BC = BD = 0,5 m, AM= 0,2 m, CN= NM = 0,3 m, p = K/\8, A. = 0,04 m. ^
U
^
^
^
L
^
ł
J
'//////,
Zad. 172 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić współ czynnik mechanicznej sprawności chwilowej. Dane: a= l,5R = 3AO = BS = = 0,3 m, M = 1 N-m, G = 100 N, ę = TT/6, p = /r/18, h = h = 0,01 m. 3
3
3
2
A
B
Zad. 173 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić współ czynnik mechanicznej sprawności chwilowej. Dane: a = 0,08 m, b = 0,03 m, p = 7l/18,R = 2AO = 2d = 0,04 m, q> = 7T/6, M = 0,5 N-m, / ^ = 0,0015 m. 2
c
Ł
Zad. 174 Dla mechanizmu przedstawione go na rysunku określić współ czynnik mechanicznej sprawności chwilowej. Dane: 2AB = AD = CD = 0,4 m, AM=3BN=NM=0,3 m, BC = 0,5 m, h = 0,005 m, 5=10kN. i
A*
Zad. 175 Model dynamiczny maszyny jest obrotową tarczą o stałym zredu kowanym momencie bezwładno ści / . Określić moment M po trzebny do wywołania wzrostu prędkości kątowej co od 0) do co w czasie At. Dane: / = 2 kg-m , co = 0, O J = 21 s" , A? = 3 s. 1
2
2
{
1
2
Zad.176 Wał A maszyny jest obciążony momentem czynnym M i bier nym M według przebiegów jak na rysunku. Określić prędkość ruchu ustalonego . Dane: co = 0 dla ę = 0, / = 0,3 kg-m .
•
[N-m]
100
b
. 1 20
2
87T
,M
b
[N-m]
20
1 Zad. 177 Model maszyny w postaci obro towej tarczy jest w ruchu ustalo nym obciążony momentem bier nym M (rysunek) i czynnym M . Kąt jednego cyklu pracy wy nosi 2n. Określić: a) przebieg co((p) dla 1 cyklu pracy, b) współczynnik nierównomierności d. Dane: M = 100 N-m, M = const, I = 2 kg-m , dła = f t > . = 2 0 s" .
Mb r
hzr
x
z
c
2
zr
1
0
TT
2TT
ł^
Zad. 178 Hamowanie tarczy 1, obracają cej się z prędkością kątową co jest realizowane s i ł ą P . Określić liczbę obrotów, jaką wykona tar cza 1 do momentu zatrzymania. Dane: BC = 0,5 m, CD = 0,3 m, t/ = 0,2 m, P = 200 N, /j = 4 kg-m , m = 0,2, co = 100 s" . v
2
2
2
1
l
Zad. 179 Opadanie ciężaru 2 jest hamowa ne momentem M . W chwili po czątkowej bęben 1 jest nierucho my. Określić: a) przyspieszenie opadania a , b) długość liny jaka odwinie się z bębna po upływie czasu At. Dane: M = 100 N-m, At = 2 s, I - 3 kg-m , Q = 10 kN, R = 0,5 m. h
2
k
2
x
Zad. 180 W chwili wyłączenia napędu koło 2 o ciężarze Q i momencie bez władności I obraca się z pręd kością co . Określić współczyn nik tarcia ju wiedząc, że czas zatrzymania wynosi At. Dane: d = 0,01 m, co = 50 s" , A? = 30 s, g = 300 N, 7 = 0,08 kg-m . 2
2
2
12
1
2
2
2
2
Zad. 181 Korbosuwy4.BC, którego bezwład ność opisuje masa zredukowana m , jest obciążony momentem M i s i ł ą P . Określić przyspiesze nie członu AB wiedząc, że w chwi li początkowej mechanizm jest w spoczynku (co = 0). Dane: AB = 0,3 m, BC = 0,7 m, ę = n/3, M = 50 N-m, P =\50 N, m = 2kg-m .
B
z r 4
2
4
^
2
2
S
"
S
\
m
z
r
4
P
y//////////
Aj
2
2
4
zrĄ
Zad.182 Ruch krokowy członu t jest wy muszany prostowodem ABCDE. Określić przyspieszenie a z po minięciem masy członów czwo roboku ABCD. Dane: AB = 0,2 m, BC=CD=CE = 0,5 m, AD = 2AB, ę=5n/6, M = 20 N-m, w, = 20 kg.
Zad. 183 Dla układu przedstawionego na rysunku określić przyspieszenie korby AB wywołane momentem M. Dane: AB = 0,2 m, ę = n/4, o>=30 s " , M = 2 0 N - m , F= 15 N, m = 10 kg. Masę korby AB i suwaka pomi nąć.
M
c
K
c
co
y \ \
1
m
F
b
Zad. 184 Uwolnienie wałka w w y m a g a przemieszczenia zębatki 2 o war tość h. Określić czas t uwolnie nia wałka przyjmując, że chwy tak pracuje w płaszczyźnie pozio mej. Dane: AS = 0,2 m, r = 0,05, h = 0,01 m, m = 0,4 kg, /tt- = 0,1 kg, 7 ^ = 0,07 kg-m , F = 2 0 0 N. 3
3
3
2
Zad. 185 Do zaciśnięcia palca 5 chwytaka na przedmiocie p wymagane jest przemieszczenie zębatki 2 o skok h. Określić czas /, po jakim na stąpi uchwycenie przedmiotu p, jeżeli chwytak pracuje w pła szczyźnie poziomej. Dane: r = 0,08 cm, AS = BS = 0,1 m, BS = AS , m. = 0,8 kg, m, = 0,5 kg, = 0,02 kg-m , h = 0,01 m, F= 150 N. 3
3
5
3
5
2
S 3
Zad. 186 Do zaciśnięcia palca 4 chwytaka na przedmiocie p wymagane jest przemieszczenie zębatki 2 o skok h. Określić czas t, po jakim na stąpi uchwycenie przedmiotu p, jeżeli chwytak pracuje w pła szczyźnie poziomej. Dane: r = 0,08 m, h = 0,01 m, m = 3 w = 0,6 kg, F = 100 N, = 0,015 kg-m . 4
2
2
1
Zad. 187 Obliczyć masy przeciwciężarów E, F, niezbędnych do statyczne go wyważenia układu przedsta wionego na rysunku. Dane: AB = 0,12 m, BC=CD = 0,4 m, AD = 0,45 m, DS = 2AS = 0 , 1 5 m , BS = 0,2 m, DF= 2AE = 0,1 m, m = 2m = 4/Mj = 4 kg. 3
2
C
l
2
3
2
Zad.188 Obliczyć masy przeciwciężarów D, E, niezbędnych do statyczne go wyważenia układu przedsta wionego na rysunku. Dane: AB = 0,1 m, AC = 0,25 m, AS = 0,05 m, CS = 0,2 m, CE = 2AD = 0,1 m, m = 2m = 2m = 4 kg. {
2
3
3
x
2
Zad. 189 Obliczyć masy przeciwciężarów E, F, niezbędnych do statyczne go wyważenia układu przedsta wionego na rysunku. Dane: AB = 0,12 m, BC=CD = 0,4 m, AD = 0,45 m, DS = 2AS = 0,15m, BS = BF = 0,2 m, AE = 0,1 m, m = 2m = 4/Mj = 4 kg. 3
C
2
l
2
3
2
E
Zad. 190 Określić położenie, jakie zajmie układ pod własnym ciężarem. Tarcie w parach pominąć. Dane: AB = 0,04 m, AS = 0,02 m, AC = BS = 0,12 m, G = 20 N, G = 3 0 N . {
2
L
2
Zad. 191 Znaleźć mechanizm wykreślają cy tor środka ciężkości podane go na rysunku układu. Dane: AB = 0,4 m, BC = 0,45 m, a = 0,2 m, b = 0,9 m, AS = 2AS = 0,2 m, CS = 0,4 m, G = 2Gj = 800 N, G = 500 N. 2
B
l
3
3
2
Zad. 192 Określić położenie, jakie zajmie układ p o d w ł a s n y m ciężarem. Tarcie w parach pominąć. Dane: AB = 0,06 m, BC = 0,3 m, AS = 0 , 0 3 m, BS = 0A m, m, = l kg, m = 3 kg, = 3,5 kg. l
2
2
2
B
Zad. 193 Dla wału, którego wszystkie masy i oś leżą w jednej płaszczyźnie, określić siły dynamiczne w łoży skach A i B. Dane: m = 2m = 4m = 1 kg, p = 2 p = 2pj = 0,2 m, x
3
2
2
=
3
a =
=
m
i ^>
m
^ ' 1 = 0,5 m, o = 20 s" .
a
3
1
Zad. 194 Określić dynamiczne siły oddzia ływania w łożyskach A i B, jeżeli środki wszystkich mas oraz oś wału leżąwjednej płaszczyźnie. Dane: m = 10 kg, m = 15 kg, m = 8 kg, pj = 0,01 m, p = 0,015 m, p = 0,025 m, a = 0,04 m, a = 0,05 m, a = 0,1 m, / = 0,15 m, co= 50 s,-i }
2
3
2
3
x
7
3
Zad.195 Wyznaczyć masy m i m umie szczone w płaszczyznach I i II w celu zrównoważenia mas m i m , jeżeli obie te masy i oś wału leżą w jednej płaszczyźnie. Dane: m = 2m = 0,02 kg, pj = p = 0,1 m, a = 2a = 0,4 m, / = 0,6 m, 7-j = r = 0 , 1 m. l
u
{
]
2
2
2
n
x
2
Zad. 196 Wyznaczyć masy m i m umie szczone w płaszczyznach I i II w celu dynamicznego zrównoważe nia ciężarów G i G Dane: m = 2m = 0,2 kg, p = 2p = 0,01 m, a = K/2, a = 0,lm,b = 0,25 m, / = 0,4 m, r = r = 0,01 m. l
1
2
{
n
®
T
l
2
u
z
II
Zad. 197 Obliczyć masy m i m umie szczone w płaszczyznach I i II w celu dynamicznego wyrównowa żenia jednorodnego pręta p. Dane: Ciężar pręta G = 40 N, b = 2a = 2c = 0,6 m, ę = n/4, Tj = r = 0,01 m. l
u
n
Zad. 198 Przy prędkości kątowej co wir nika 2 poziome siły oddziaływa nia w łożyskach odpowiednio wynoszą P iP . Określić, o ile zwiększy się masa wirnika po jego wyrównoważeniu masami m i m umieszczonymi w płaszczyznach I i II. Dane: co = 100 s" , P = 700 N, P = 300 N, a = 0,5 m, /> = 0,05 m, m = 100 kg. 2
Az
Bz
l
1
2
Bz
2
Az
u
Rozdział 3 Problemy syntezy
Zad. S-l Przedstawiony mechanizm służy do zamiany ruchu korby 2 na ruch wahliwy popychacza 5. Za pisać ten mechanizm w postaci: a) schematu strukturalnego, b) zapisu macierzowego.
Zad. S-2 Płaski mechanizm zębaty zilustro wany na rysunku w postaci grafu struktury przedstawić w formie: a) zapisu konturowego, b) schematu kinematycznego. Założyć, że: Pary B i C - zazębienie, pary A, E\Dprzeguby.
Zad. S-3 Załączona macierz opisuje płaski układ wysięgnika ładowarki hy draulicznej. Przedstawić ten układ w formie: a) zapisu konturowego, b) schematu kinematycznego. Przyjąć, że: - człon 1 - podstawa, - człon 7 - łyżka, - człony 2 i 5 - siłowniki, - wszystkie pary obrotowe.
1
?
/ O l
3 0
4 0
5 1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1 0
1
0
0
1
0 0
^0
6
7
1
0
0
0
£
0
3
1
N
1
1
0
1
4
1
0
0
0
5
1
0
0
0
1
6
0
1
0
1 0 /
7
Zad. S-4 Załączony schemat strukturalny reprezentuje określoną rodzinę mechanizmów płaskich. Naszki cować wszystkie, objęte tym sche matem strukturalnym, możliwe wersje schematów kinematycz nych. Potraktować pary I kl. (A, C, D) jako obrotowe lub postępowe, a pary II kl. (B, E) jako zazębienie lub jako połączenie kulisowe.
Zad. S-5 Załączony schemat strukturalny reprezentuje rodzinę mechani z m ó w płaskich. N a s z k i c o w a ć wszystkie, objęte tym schematem strukturalnym, możliwe wersje schematów kinematycznych. Potraktować pary I kl. {A, E, D) jako obrotowe lub postępowe, a pary II kl. (I?, C) jako zazębienie lub jako połączenie kulisowe.
Zad. S-6 Ze schematu strukturalnego przed stawionego na rysunku można otrzymać wiele mechanizmów zę batych, jeżeli potraktuje się parę B jako zazębienie. Narysować te m e c h a n i z m y p r z y j ą w s z y , że wszystkie kolejne człony mogą pełnić rolę podstawy.
I
kl
I
kl
Zad. S-7 Rysunek przedstawia układ prze niesienia ruchu z członu 2 na człon 4. Zaproponować możliwe rozwią zania różniące się klasami par ki nematycznych B i C. Uwzględniać tylko rozwiązania racjonalne, dopuścić również ru chliwość lokalną członu 3.
Zad. S-8 Rysunek przedstawia schemat po łączeń układu przeniesienia ruchu z członu 2 na człon 4, przy czym nie są określone klasy par B,C'\D. Przedstawić w postaci schematów kinematycznych możliwe rozwią zania tego układu. Uwaga: Układ powinien być jednobieżny i bez więzów biernych.
Zad. S-9 Przez dobór odpowiednich klas par B i C można otrzymać układ umożliwiający jednoznaczną za mianę ruchu czynnego członu 2 na ruch bierny członu 4. Rozrysować możliwe rozwiązania, do puścić również ruchliwość lokal ną członu 3.
B 2 \
C
^ ) D
J j ^
y/Ą//////////,
Zad. S-10 Układ ABCD charakteryzuje się ruchliwością W = 1. Po przyłą czeniu przegubowo dodatkowe go członu 5 otrzymuje się układ sztywny. Przykładową wersję rozwiązania przedstawiono na rysunku linią przerywaną. Narysować wszystkie możliwe wersje układów sztywnych otrzy manych przez przyłączenie dodat kowego członu dwuwęzłowego 5.
Zad. S - l l Przejście układu z p o ł o ż e n i a AByC w położenie AB C moż na uzyskać przez odpowiednie włączenie do układu sprężyny rozciąganej EF. Rozrysować wszystkie możliwe rozwiązania. x
2
1
E
2
a-.
A
Zad. S-12 Ruch platformy p podnośnika można uzyskać wykorzystując zmianę długości siłownika AB. Rozrysować wszystkie układy otrzymane przy różnych możli wych podłączeniach siłownika AB.
Si
\
C
2
Ci
Zad. S-13 Łańcuch pośredniczący ABCD z wolnymi półparami .4, C, D, włą czony w układ członów wyjścio wych o, c, b, zapewnia jednobieżność układu. Przykładowe roz wiązanie naniesiono na rysunku linią przerywaną. Narysować wszystkie możliwe wersje połączeń.
Zad. S-14 Łańcuch pośredniczący ABCD, włączony wolnymi półparami A, C, D w układ członów wejścio wych o, b, zapewnia jednobieżność układu (zmiana długości si łownika c powoduje jednoznacz ny ruch członu b). Przykładowe rozwiązanie naniesiono na rysun ku linią przerywaną. Narysować wszystkie możliwe wersje połączeń.
Zad. S-15 Łańcuch pośredniczący ABCDE, włączony wolnymi półparami A, C, D w układ członów wejścio wych o, b, zapewnia jednobieżność układu (zmiana długości si łownika c powoduje jednoznacz ny ruch członu b). Przykładowe rozwiązanie naniesiono na rysun ku linią przerywaną. Narysować wszystkie możliwe wersje połączeń.
A(I)
B(I)
Zad. S-16 Do przeniesienia ruchu z członu c na ruch członu h wykorzystuje się łańcuch U członów pośredni czących. Należy: a) wyprowadzić równanie struk turalne łańcucha U, b) sporządzić tabele schematów podstawowych dlap < 2, k < 3, c) rozrysować jeden schemat pod stawowy (strukturalny) w posta ci schematów kinematycznych. 2
Zad. S-17 Zmiana długości siłownika c po winna w y w o ł a ć j e d n o z n a c z n y ruch członu b. Należy dobrać od powiedni łańcuch U zapewniają cy taką zamianę. W tym celu: a) wyprowadzić równanie struk turalne łańcucha [/, b) sporządzić tabele schematów podstawowych d l a p < 2, k < 3, c) rozrysować jeden schemat pod stawowy (strukturalny) w posta ci schematów kinematycznych. 2
Zad. S-18 Do przeniesienia ruchu z członu c na ruch członu b wykorzystuje się łańcuch U członów pośredni czących. Należy: a) wyprowadzić równanie struk turalne łańcucha £/, b) sporządzić tabele schematów podstawowych d l a p < 2, k < 3, c) rozrysować jeden schemat pod stawowy (strukturalny) w posta ci schematów kinematycznych. 2
Zad. S-19 Do przeniesienia ruchu z członu c na ruch członu h wykorzystuje się łańcuch U członów pośredni czących. Należy: a) wyprowadzić równanie struk turalne łańcucha £/, b) sporządzić tabele schematów podstawowych dla p < 2, £ < 3, c) rozrysować jeden schemat pod stawowy (strukturalny) w posta ci schematów kinematycznych. 2
Zad. S-20 Zmiana długości siłownika c po winna wywołać j e d n o z n a c z n y ruch członu b. Należy dobrać od powiedni łańcuch U. W tym celu: a) wyprowadzić równanie struk turalne łańcucha U, b) sporządzić tabele schematów podstawowych dla/? < 2, k < 3, c) rozrysować jeden schemat pod stawowy (strukturalny) w posta ci schematów kinematycznych. 2
Zad. S-21 Do przeniesienia ruchu z członu c na ruch członu b wykorzystuje się łańcuch U członów pośredni czących. Należy: a) wyprowadzić równanie struk turalne łańcucha U, b) sporządzić tabele schematów podstawowych dla/? < 2, k < 3, c) rozrysować jeden schemat pod stawowy (strukturalny) w posta ci schematów kinematycznych. 2
Zad. S-22 Przedstawiony na rysunku me chanizm został zaprojektowany z przeznaczeniem do zamiany ru chu obrotowego członu 2 na ruch p o s t ę p o w o - z w r o t n y członu 4. Ocenić strukturalną poprawność rozwiązania i zaproponować możliwe struktury układów racjo nalnych.
Zad. S-23 Mechanizm jarzmowy, służący do zamiany ruchu obrotowego korby 2 na ruch wahliwy członu 4, rozwiązano jak na rysunku. Przeanalizować poprawność struk turalną układu i zaproponować możliwe rozwiązania racjonalne (bez więzów biernych).
Zad. S-24 Przedstawiony mechanizm prze strzenny zaprojektowano w celu zamiany ruchu obrotowego kor by 2 na ruch wahliwy członu 4. Przeanalizować rozwiązanie pod względem strukturalnym. Czy jest to układ racjonalny (bez wię zów biernych)? Zaproponować możliwe rozwiązania racjonalne.
1
2 •?<
.3
Si 1
f
V///\ (
A 1
— m
Y/////Ą -
I--
Y77ZA
3 n
T33
Zad. S-25 Mechanizm krzywkowy przedsta wiony na rysunku umożliwia za mianę ruchu obrotowego członu 2 na ruch postępowo-zwrotny po pychacza 4. Przeanalizować rozwiązanie struk turalne tego mechanizmu i zapro ponować możliwe rozwiązania racjonalne.
Zad. S-26 Mechanizm zamiany ruchu obro towego korby 2 na ruch postępo wo-zwrotny suportu rozwiązano jak na rysunku. Przeanalizować mechanizm pod względem strukturalnym i zapro ponować możliwe rozwiązania racjonalne.
Zad. S-27 Zastosowane sprzęgło Cardana umożliwia napęd wirnika W poć. zmiennym, w czasie pracy, ką tem S. Przeanalizować rozwiązanie ukła du pod względem strukturalnym i zaproponować możliwe rozwią zania racjonalne.
Zad. S-28 Zmiana długości siłownika EF wywołuje ruch układu ABCD ob ciążonego momentem biernym M^. Należy określić kąt nacisku a w parze F i C. Uwaga: Mechanizm narysowano w podziałce.
Zad. S-29 Przedstawiony na rysunku układ umożliwia zamianę ruchu członu czynnego 2 na ruch członu 6 ob ciążonego momentem biernym M„ Określić kąt nacisku a w parze K, jaką tworzy krążek 7 z czło nem 5. Uwaga: Mechanizm narysowano w podziałce.
Zad. S-30 Mechanizm realizuje zamianę ruchu członu czynnego 2 na ruch członu biernego 6. Określić war tość kąta nacisku a w parze F w położeniu mechanizmu okre ślonym kątem ę = nil. Uwaga: Mechanizm narysowano w podziałce.
B
Zad. S-31 Przy stałej prędkości kątowej kor by AB (co = const) iloraz średnich prędkości suwaka podczas jego ru chu w obie strony jest na ogół róż ny od jedności (k = v Cśr \JVCśr2-\ * 1). Określić: a) wartość współczynnika k, b) geometrię układu realizujące go ten sam skok C- C przy tym samym k. Dane: e = 0,1 m, AB = 0,2 m, BC = 0,45 m. t
[
2
ii-fcsr2-l
Zad. S-32 Przejściu wahacza a z położenia a w a powinno towarzyszyć przejście suwaka c z położenia c w c. Dobrać schemat najprostszego mechanizmu z parami obrotowy mi oraz określić jego wymiary podstawowe. Dane: ę = 2n/3, ę = 2x/9, h = 0,4 m, = 0,6 m. x
2
Y
2
{
2
2
Zad. S-33 Zmiana długości siłownika AB o skok B B powinna wymusić obrót wału C o kąt y. Zaproponować schemat najprost szego mechanizmu i dobrać jego wymiary przy założeniu dodatko wych kryteriów oceny. Dane: AB = 0,5 m, B B = Q,3 m, y=nl3. X
{
l
2
B
2
3
B i
7
W//////////,
I
Zad. S-34 Ruch jednostajny obrotowy krzywki 2 o zarysie Z wymusza ruch jednostajny postępowy czło nu 1 z zakończeniem Z w grani cach skoku h. Określić zarys Z . Dane: h = 0,2 m, h = e = 0,3 m, p = 0,1 m, V j = 0,6 m/s, co = 7T/3 S " . 2
x
2
1
2
Zad. S-35 Obrót krzywki mimośrodowej o zarysie Z wymusza ruch waha dłowy krzywki 2 o zarysie Z . Określić zarys Z . Dane: S S = 0,1 m, ^ 0 = 0,02 m, co /co = 0,6, 1 < < n. x
2
2
X
2
2
l
Zad. S-36 Ruch obrotowy popychacza pro stoliniowego, wymuszony obro tem krzywki o kąt
23
Q
3Ą
Ą5
Zad. S-37 Dane jest prawo ruchu popycha cza 2 w postaci: S = H(\-cos S = H([+ cos p
7ię/ę )/2,
o
n
p
Określić zarys krzywki 1 (graficz nie i tabelarycznie) oraz maksy malną wartość kąta nacisku (ana litycznie i graficznie). Dane: r = 0,02 m, e = 0,01 m, H = 0,02 m, q> = 2 ^ / 3 , ę = 7l/2,
X [** ;\
0
I-
2tt
?p.l
>1
Q
o
=
Zad. S-38 Wykreślić zarys krzywki o naj mniejszych gabarytach, mając zadane prawa ruchu popychacza według wersji a, b, c lub d oraz odmiany 1 lub 2. Dane: Odmiana 1: H= 0,04 m, ę = 2rf3, ę = Tl/2, a = JE/6,
-/"V < ^
pmax
V 7 "
Odmiana 2: / / = 0,04 m,
«pmax = ° W x = ^
/ 6
"
Zad. S-39 Popychacz 2 o ciężarze Q jest ob ciążony tylko siłą sprężyny F, Określić charakterystykę spręży ny zapewniającej minimalny do cisk popychacza P . Dane: r = 0,01 m, H= 0,04 m, 2 1 m i n
0
t/j
V
0
'"•>
21 min
'
g = 10 N, prawo ruchu popycha cza w postaci p r z e b i e g u d S/ 2
dcĄc>).
-b
W>
n
a.
=7t/
c /
'd^S z
d
Zad. S-40 Dla danej przekładni obiegowej sprawdzić, czy spełnione są wa runki konstrukcyjne? Dane: z = 30, z = 20, z = 70, k = 5(k — liczba satelitów). 1
2
3
-J
m
W77?\ x
i i
Zad. S-41 Dla podanego schematu kinema tycznego przekładni obiegowej określić liczby zębów kół 1, 2 i 3 dla zadanych przełożeń i = co /cOj oraz liczb k satelitów. Dane: {
a) i = 4,k=3, b) i = 5,k = 4, c) i = 5,k = 6 d) / = 6, k = 6. 9
Zad. S-42 Dla przedstawionej przekładni obiegowej dobrać liczby zębów. Dane: k = 3,k = 4, ft>j/ft) = 1/24 (k - liczba sateli tów). 2
8
6
t
£222,
Zad. S-43 Podczas pracy mechanizmu mal tańskiego, jak na rysunku, wystę puje zjawisko udaru przy wejściu i wyjściu zabieraka z zazębienia. Zaproponować 4 odmienne roz wiązania, w których zjawisko udaru występuje w stopniu mniej szym lub nie występuje.
Zad. S-44 W celu zapewnienia ustalonego położenia krzyża maltańskiego 2 w fazie spoczynku stosuje się, między innymi, układ blokowa nia przedstawiony na rysunku. Przedstawić 4 inne alternatywne rozwiązania.
Zad. S-45 Obsługiwana technologia narzu ca potrzebę realizacji ruchu prze rywanego, określonego ilorazem T IT> 1/4. Warunek ten spełnia ją rozwiązania oparte na krzy żach maltańskich o zazębieniu wewnętrznym. Czy może być rozwiązanie o zazębieniu zewnę trznym? Uzasadnić odpowiedź. 7" - czas spoczynku, T— czas pełnego obrotu korby 1
m Z
mx
Rozdział 4 Problemy analizy wspomaganej komputerem
Zadanie projektowe nr
K - l
Wymiary w m y =-0,5 o = o,4 CS = 0,4 AB = 0,25 DC = 0,8 c
4
P = 3 kN, gdy v <0 s
6
m = . ...kg Ą
m = . ...kg 6
I
- ..
S4
*
. kg-m
2
0 =
0
2
* . . rad/s co** = . . . . rad/s co 2
2
Lp.
Określić
1
Siłę oddziaływania P
2
Siłę oddziaływania P
23
23
P
23
5
2
2
m
=
dla
0
2
Błąd 5 = [(P * - P-g )/P * ] • 100% P
4
dla
23
3
Sposób rozwiązania graficzny komputerowy analityczny
- wartość wyznaczona graficznie - wartość wyznaczona komputerowo
Wartość kąta
=0
komputerowy
Siłę oddziaływania P
dla (p , gdy co = 0 i P = 0
komputerowy
2
23
2
2
S
2
s
6
Przebieg zmian momentuM ((p ) dla to
7
Przebieg zmian momentu M ((p ) dla 0)-,**
2
2
2
2
2
komputerowy komputerowy
TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW
Zadanie projektowe nr K - 2 Wymiary w m ^ = 0,4 y = 0fi h =0,85 A = 0,15 CS = 0,55, EC = 1,1 AB = 0,2, DC = 0,4 P = 3 kN, gdy v < 0 A
{
2
4
5
6
..kg ..kg kg-m
S4
2
* **
(P
2
=.
*
w, = . .
Lp.
Sposób rozwiązania
Określić
1
Siłę oddziaływania P
1 5
dla (p
2
Siłę oddziaływania P
] 5
dla
3
Błąd <5= [ ( P £ -PfylPfs ^15 ~~ ^15 ~~
w a r t :
w a r t
2
z
2
2
]-100% dla
2
graficzny komputerowy analityczny
° ś ć wyznaczona graficznie
° ś ć wyznaczona komputerowo
Wartość kąta (p , w którym P
5
Wartość siły oddziaływania P
7
j
2
4
6
rad/s
2
b6
23
= max
komputerowy
dla
komputerowy
2
Przebieg zmian siły oddziaływania Pj (
2
komputerowy
Zadanie projektowe nr K - 3 Wymiary w m ,45 = 0,15 ,4C=0,45 CD = 0,56 DE= 1,12 CS = 0,3 DS = DE/2 P = 4 kN 4
5
s
m = Ą
kg . . kg-m
A
S4
2
. . . . kg . . kg-m
2
S5
2
. . rad/s ę
2
2
Lp.
Określić
Sposób rozwiązania
1
Siłę oddziaływania P
45
dla (p i
2
Siłę oddziaływania P
Ą5
dla
3
Błąd 5 = [ ( P * - p G ) / P * ] - 1 0 0 % dla
2
2
rz
m
=
^
2
2
2
graficzny komputerowy analityczny
P ^ - wartość wyznaczona graficznie 4
P
45
4
- wartość wyznaczona komputerowo
Wartość kąta
b6
= max
5
Wartość siły bezwładności P
6
Przebieg zmian siły oddziaływania
7
h5
komputerowy
dla
tyj*
2
P ((p ) 45
2
komputerowy komputerowy
Lp.
Sposób rozwiązania
Określić
1
Siłę oddziaływania P
2
Siłę oddziaływania P
3
Błąd 5 = [ ( P £ - P ^ ) / P £ ] - 1 0 0 % dla
4 5
dla (p i ę * przy m. = 0 2
2
1
dla
rz
m
$2* P Y \
2
Ą 5
K
P
Ą 5
^
graficzny komputerowy analityczny
- wartość wyznaczona graficznie
- wartość wyznaczona komputerowo
Wartość kąta ę , w którym P 2
h6
= max
5
Wartość siły bezwładności P
6
Przebieg zmian siły oddziaływania P
7
=
2
G
P
4
4 5
h5
dla ę
2
komputerowy
i
komputerowy/analityczny
(
komputerowy
2
Ą5
2
Zadanie projektowe nr K - 5 Wymiary w m AB = 0,2 AC = 0,6 CD= 1,2 DE = 2,4 CS = CD/2 DS = DE/2 Ą
5
• kg kg-m
I
S4
i
=... p =..
S5
. . kg kg-m . kN
2
2
s
a> = . . . . rad/s 2
Lp.
Określić
Sposób rozwiązania
1
Siłę oddziaływania P
dla ę
2
Siłę oddziaływania P
dla
3
Błąd 5 = [ ( P * - P £ ) / P £ ]-100% dla ę* i
Ą5
Ą5
45
P
45
5 6 7
2
2
j
2
f
2
P
4
i
2
graficzny komputerowy analityczny
- wartość wyznaczona graficznie - wartość wyznaczona komputerowo
Wartość kąta
= max
komputerowy
Wartość siły bezwładności P
dla
komputerowy/analityczny
hĄ
h5
Przebieg zmian siły bezwładności P
2
Ą5
(ę ) 2
komputerowy
TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW
Zadanie projektowe nr K - 6
Ab b/ 1 / e /
Wymiary w m ,45 = 0,05, DC = 0,6 y = -o,5 J C = 0,15 CB = 0,6 a = 0,1,/) = 0,3 e = 0,05
2
D
d
X
w = . . . . rad/s 2
3
m =
kg
=
kg-m
3
I
I1
S3
I
F=....kN, g d y v r = 15° ę =....
2
/ f o
<0
0
2
ę
2
Lp.
=....
0
S p o s ó b rozwiązania
Określić
1
Siłę oddziaływania P
2l
dla
graficzny
2
Siłę oddziaływania P
2{
dla
komputerowy
3
Błąd 5 = [ ( P * -P
2
2
2
3
2
3
2
P
2X
P
2l
2
analityczny
- wartość wyznaczona graficznie - wartość wyznaczona komputerowo
4
Przebieg zmian momentu M (
komputerowy
5
Wartość kąta
komputerowy
6 7
2
2
2
3
2
Przebieg zmian momentu
3
M (ę ) 2
2
komputerowy
Zadanie projektowe nr K - 7 Wymiary w m AB = 0,06 BC = 0,25 CK = 0,05 KD = 0,2 ED = 0,3, FG = 0,35 DF = 0,25, DS = 0,15 x = 0,3, y = 0,35 x = 0,6, y = 0,4 4
E
E
G
G
m = . ...kg Ą
. kg-m
2
* . . rad/s co**= . . . . rad/s co *= . . 2
2
0
** ^2 =
Lp.
Określić
Sposób rozwiązania
1
Siłę oddziaływania P
dla tp * i
2
Siłę o d d z i a ł y w a n i a P dla
3
Błąd 8= [(P
2 3
2
23
K 2 3
^23 ~ P
23
w a r t
G
K
2 3
2 3
-P )/P ]
0
2
2
2
2
2
100% dla ę* i tp * 2
graficzny komputerowy analityczny
° ś ć wyznaczona graficznie
- wartość wyznaczona komputerowo
4
Przebieg zmian M ((p ),
5
Przebieg zmian momentu M (q> ) dla co i co *
komputerowy
6
Wartość kąta q> , w którym M = max dla co
komputerowy
7
Wartość kąta
komputerowy
2
2
gdy P
2
hĄ
2
2
2
=0 iM
hĄ
2
=0
2
2
h4
2
= max dla co
2
komputerowy
TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW
Zadanie projektowe nr K - 8 Wymiary w m AB = AD = 0,02 BC = DE = 0,15 BS = DS =0,06 3
5
m = m = 0,8 kg m = m = 0,5 kg I =I = 0,01 kg-m 3
5
4
6
S3
2
S5
. N ^6= •
. .N rad/s
ę
2
2
Lp.
Sposób rozwiązania
Określić
1
Siły oddziaływaniaP
2
Siły oddziaływania P
3
Błąd <S = [(Pf -P£ 32
Błąd 5 P, 32
,P
32
,P
52
- [(P S2
dla
graficzny
dla
komputerowy
2
5 2
2
2
2
i
)//>£]• 100% dla ę* i
2
K
5 2
32
2
Psi
analityczny
dla ę* i ę
2
P^ - wartości wyznaczone graficznie 2
Pfi^Pfi
- wartości wyznaczone graficznie
4
Wartość kąta
komputerowy
5
Wartość kąta
= max
komputerowy
6
Wartość kąta
= max
komputerowy
7
2
2
2
2
h3
bĄ
TEORIA M A S Z Y N I MECHANIZMÓW
P
Zadanie p r o j e k t o w e nr K - 9 Wymiary w m AB = 0,035 5 C = 0,12 CS = 0,08 M = 5 0 N m dla 300 <ę < 420
4
L-4
c
cf
3
w
2
m I
=
S3
1
*
*\ >
i
ę
=.... =....
Siłę oddziaływania P
Ą3
dla
2
Siłę oddziaływania P
Ą3
dla tp * i
Ą 3
7
m
=
komputerowy
0
2
dla
analityczny
2
- wartość wyznaczona graficznie
- wartość wyznaczona komputerowo
Wartość kąta
= max
Wartość kąta ę , w którym P
= max
2
2
6
rz
2
graficzny
3
K
P
5
2
4 3
Ą 3
4
2
Błąd 5 = [(P* -Pg)łP ]-l0m P
0
Sposób rozwiązania
1
K
2
n
ę
2
x
/
Określić
G
kg-m
2
2
3
kg
co = . . . . rad/s
y
Lp.
=
3
h3x
b3y
Wartości obciążeń dynamicznych P
b3
iM
Przebieg zmian siły oddziaływania
komputerowy
dla
h3
2
P (ę ) {2
2
komputerowy komputerowy
TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW
Zadanie projektowe nr K - 1 0 Wymiary w m DS = 0,45 .45 = 0,1 y = -0A ,3 = 0,4 6 = 0,1 5
c
P = 2000 N s
m = 5
kg
m = • • • - kg 6
I
=
S5
kg-m
2
co = . . . . rad/s 2
ę* = . . . . ° 2
Lp. 1
Siłę oddziaływania P
2
Siłę oddziaływania P
3
Błąd 5 = [(/>* -
23
23
^*23 ~ P
23
4 5 6 7
Sposób rozwiązania
Określić
w a r t
dla (p i
dla ę
2
2
i
) / P * ] - 1 0 0 % dla ę* i
graficzny komputerowy analityczny
° ś ć wyznaczona graficznie
- wartość wyznaczona komputerowo
Wartość kąta ę , w którym M = max 2
Wartość siły oddziaływaniaP
komputerowy
2
23
Przebieg zmian momentu
dla ę
i ę*
2
2
M (ę ) 2
2
Przebieg zmian siły oddziaływania^23(^2)
komputerowy komputerowy komputerowy
Zadanie projektowe nr K - l l Wymiary w m OA = 0,05 OB = 0,25 CB = 0,40 CD = 0,15 e = 0,20 BS = CB/2 P = 3 kN 3
s
..kg J
kg-m
S3
2
. rad/s 2
Lp.
Określić
Sposób rozwiązania
1
Prędkość v
2
Prędkość v i przyspieszenie a dla danego
komputerowy
3
Błąd S = [ ( v * - v ^ ) / v * ] - 1 0 0 %
analityczny
D
i przyspieszenie tf dla danego ę D
D
D
Błąd S = [ ( a / V
A
D> D ~
7
- wartości wyznaczone graficznie w a r
t ° ś c i wyznaczone komputerowo
Przebieg zmian momentu M ((p ) dla m = 0 2
5
Przebieg zmian momentu Kąt (p , w którym P 2
graficzny
ag)/ag]'100%
fl
6
2
v
^
4
2
2 3
2
3
M (ę ) 2
2
jest maksymalne i minimalne
komputerowy komputerowy komputerowy
TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW
Zadanie projektowe nr K - 1 2 Wymiary w m 0 4 = 0,10 OC = 0,30 .45 = 0,35 CB = 0,20 CD = 0,25 5 D = 0,10 DF = 0,25 e = 0,25 AS ^ABI2 P = 3 kN 3
s
=
'«3
I
S3
=
co-, =
Lp. 1
Prędkość v i przyspieszenie a dla danego ę
2
Prędkość v i przyspieszenie a dla danego q>
F
f
f
G
V
2
)/vf ] 100%
Błąd 5 = [(af -afyaf] G
dp,Vp—
4
6 7
analityczny
- wartości wyznaczone graficznie wartości wyznaczone komputerowo
Przebieg zmian momentuM (
Przebieg zmian momentu
5
Kąt ę , w którym P 2
komputerowy
100%
A
G
a, v
rad/s
graficzny
2
F
Błąd 8 = [(v* - v
2
Sposób rozwiązania
Określić
3
kg kg-m
23
2
3
M (ę ) 2
2
jest maksymalne i minimalne
komputerowy komputerowy komputerowy
TEORIA M A S Z Y N I MECHANIZMÓW
y
Zadanie projektowe nr K - 1 3 Wymiary w m ,45 = 0,1 BC = 0,26 CS = 0,7
t
4
F = 30sgn(v )N 4
m
=
kg
co = . . . .
rad/s
Ą
3
2
ę
2
\
>///////.
Lp.
ę
2
'//////a
Określić
1
Przyspieszenie «
2
Przyspieszenie a
3
\
Błąd 5 = [(a * -
ag)fag]
graficzny
i tp **
2
c
= ....
Sposób rozwiązania dla ę
c
= ....
2
komputerowy
dla
2
100% dla
2
analityczny
- wartość wyznaczona komputerowo a
4
G
- wartość wyznaczona graficznie
m
Przebieg zmian momentu M {
5
Przebieg zmian momentu
6
Wartość kąta
7
2
=
2
M (ę ) 2
2 1
2
= max
®
komputerowy komputerowy komputerowy
TEORIA MASZYN I MECHANIZMÓW
Zadanie projektowe nr K - 1 4 Wymiary w m . 4 0 = 0,10 AB = 0,40 AC= 0,15 CB = 0,30 CD = 0,30
' /
\
a =60° P j = 3 kN P = 3 kN
i
2
7
m = 3
kg
=
kg-m
53
2
co = . . . . rad/s 2
ę =....
0
2
Lp.
Sposób rozwiązania
Określić
1
Prędkości v , v i przyspieszenia a , <2 dla danego ę
2
graficzny
2
Prędkości v , v i przyspieszenia a , a dla danego ę
2
komputerowy
3
Błąd <5 = [(v * - v ) / v f ] 100%
g
B
D
s
D
D
B
D
G
V
D
Błąd 8 = [(a * - ag)lag]
100%
a
v
A
4
7
ś c i wyznaczone graficznie
V
D > D ~ wartości wyznaczone komputerowo Przebieg zmian momentu M (ę ) 2
dla m = 0
2
3
Przebieg zmian momentuM (
5 6
i ? ~~
w a r T 0
analityczny
i
2
Kąt
2 3
2
jest maksymalne i minimalne
komputerowy komputerowy komputerowy
Zadanie projektowe nr K - 1 5 Wymiary w m x = 0,025, _y = 0,22 x = 0,075, y = 0,4 AB = EF=0,15 S C = 0,6, F G = 0,03 CD = CE = 0,2 G
G
D
D
BN=0A h = 0,04 P =120kN, gdyv <0 r= 15° A
V v
. . kg kg-m
2
. rad/s
Lp.
Określić
Sposób rozwiązania
1
Wartość momentu M dla
2
Wartość momentu M dla
3
Błąd 5 = [(Mjf - M ) / M f ] 100% dla
6
6
przy m = 0
6
3
6
6
3
G
6
G
M
graficzny komputerowy analityczny
- wartość wyznaczona graficznie
M% - wartość wyznaczona graficznie
4
Wartość siły bezwładności P
5
Przebieg zmian momentu M (
komputerowy
6
Przebieg zmian momentu M (
komputerowy
7
Przebieg zmian momentu M *(
komputerowy
h3
6
6
dla ę * i
6
3
6
k
6
6
komputerowy
Rozdział 5 Komentarze do problemów analizy i syntezy
P r o b l e m y analizy Zad. 1.
O klasie pary decyduje liczba stopni swobody jednego członu względem drugiego.
Zad. 2. Zad. 3.
Zwrócić uwagę na ruchome połączenia członów 1, 2 i 3. W przedstawionym rozwiązaniu jeden stopień swobody jest zbędny, który?
Zad. 4.
Wykorzystać poznane już symbole graficzne członów i par.
Zad. 5.
Określić ruchliwość W, traktując ten układ jako mechanizm przestrzenny.
Zad. 6. Zad. 7.
Zwrócić uwagę na osie par obrotowych. Wszystkie te przypadki są powszechnie znane w budowie maszyn. Jeden
Zad. 8.
Uruchomić wyobraźnię przestrzenną.
z nich to para śrubowa. Zad. 9.
Dła układu płaskiego W = 3 (n - 1) - 2p
Zad. 10. Zad. 11.
Zwrócić uwagę na dwa różne kontury. Pamiętajmy o możliwości wystąpienia ruchliwości lokalnej i więzów bier nych. Jest to mechanizm przestrzenny. Należy zwrócić uwagę na połączenie B oraz zazębienie kół zębatych. Uwaga na ruchliwość lokalną!
Zad. 12. Zad. 13. Zad. 14.
}
- 1 p. 2
Zad. 15.
Rozpatrzmy sytuację poszczególnych fragmentów układu oraz oddzielnych członów. Zad. 16-27. Należy wyróżnić łańcuch U (członów pośredniczących w przekazywaniu ruchu z członu czynnego na ruch członu biernego) - narysowany cienką linią. Łańcuch ten należy wydzielić, a następnie włączyć w układ członów wyjściowych na wszystkie możliwe sposoby. Wszystkie warianty zestawić w tabeli. Zad. 28.
co = 0 dla ekstremalnych wartości
Zad. 29.
Wykorzystać twierdzenie o trzech środkach obrotu.
3Ą
3Ą
Zad. 30.
Środek obrotu członu w ruchu postępowym znajduje się w nieskończoności.
Zad. 31.
Wykorzystać środki obrotu.
Zad. 32.
Jak wiadomo a
Zad. 33.
Ruch złożony płaski można zastąpić obrotem wokół chwilowego środka obrotu.
c CD
= 2ft) X v 3
CD
; jednocześnie v
CD
=
v. c
Zad. 34-39. Wykorzystać twierdzenie o trzech środkach obrotu. Zad. 40. Wymiary i kształty członów nie ulegają zmianie. Zad. 4 1 .
a) Rozłączyć jedną z par E, F lub G i narysować trajektorię tej pary; b) względne położenia członów nie zależą od tego, który z członów przyjęto za podstawę.
Zad. 42.
Ruchy względne wykonywane przez człony mechanizmu nie zależą od tego, który z członów przyjąć za podstawę.
Zad. 43.
Zmiana energii potencjalnej jest związana za zmianą położenia środka cięż kości.
Zad. 44.
Praca dostarczona do układu jest wykorzystywana do zwiększenia energii potencjalnej tego układu.
Zad. 45.
Położeniu równowagi trwałej odpowiada lokalne minimum energii poten cjalnej.
Zad. 46.
Dla przypadku b) należy zwrócić uwagę, że każdemu kątowi (p odpowiada ściśle określony kąt y/.
Zad. 47.
Wartości kąta
Zad. 48. Zad. 49.
Wykorzystać trajektorię punktu M. Zadanie rozwiązać metodą graficzną, wykreślając pomocniczo trajektorię punktu D. Zad. 5 0 - 5 3 . Zadanie rozwiązać metodą graficzną, wykreślając pomocniczo trajektorię punktu C. Zad. 54.
Zadanie rozwiązać metodą graficzną, wykreślając pomocniczo trajektorię punktu B.
Zad. 55. Zad. 56.
Zapisać analitycznie lub wykreślić j0(
Zad. 57. Zad. 58.
Środek obrotu S znajduje się w punkcie styku kół 2 i 4. Do wyznaczenia położeń, w których punkt C osiąga wartość maksymalną, posłużyć się przebiegiem drogi w funkcji kąta obrotu korby AB i zróżnicz kować go. Po określeniu tych położeń potrzebny iloraz określić wykorzystu jąc równania wektorowe prędkości.
Zad. 59.
Podobnie jak w zadaniu 58.
Zad. 60.
Zadanie rozwiązać analitycznie.
Zad. 61. Zad. 62.
Zwrócić uwagę na ruch postępowy członu 3 względem 4. Do określenia kierunku prędkości punktu C można pomocniczo posłużyć się środkiem obrotu S .
Zad. 63.
Do wyznaczenia kierunku prędkości punktu D można wykorzystać środki obrotu. Odpowiedź na postawione pytanie daje wyznaczenie prędkości kątowej członu AB. Do wyznaczenia E niezbędna jest znajomość prędkości v . Wykorzystać bilans energetyczny. Potrzebne ilorazy prędkości można wy znaczyć, przyjmując prędkość dowolnego punktu, np. punktu C.
24
6l
Zad. 64. Zad. 65. Zad. 66.
ks
K
Zad. 67.
Stosując metodę równań wektorowych posłużyć się punktem Assura.
Zad. 68.
Wyznaczenie S wymaga określenia kierunków prędkości dwóch punktów należących do członu 8. Jest to mechanizm III klasy - punkty Assura. Zwrócić uwagę na ruchy względne poszczególnych członów. Zwróć uwagę, że cd~ = ~co oraz e^= e^. Zadanie rozwiązać analitycznie.
Zad. Zad. Zad. Zad.
69. 70. 71. 72.
g l
3
Ą
Zad. 73. Zad. 74.
G r u p ę B C D rozwiązać po uprzednim rozpatrzeniu przekładni zębatej. Najpierw rozpatrzyć mechanizm ABC.
Zad. 75.
Zwróć uwagę, że rozpatrywany mechanizm ma ruchliwość W= 2.
Zad. 7 6 - 8 1 . Jest to mechanizm III klasy. Stosując metodę równań wektorowych można posłużyć się punktem Assura. Zad. 82.
Poszukiwany moment równoważy siłę bezwładności członu 6.
Zad. 83.
Gdy pominiemy tarcie w parach kinematycznych, moc sił czynnych jest równa mocy sił biernych. Oprócz siły Q układ obciąża siła bezwładności od masy Q/g. Mechanizm powinien dysponować co najmniej dwoma stopniami swobody. Dlaczego? Poszukiwana macierz transformacji jest iloczynem macierzy transformacji między dwoma układami współrzędnych na płaszczyźnie. Mechanizm powinien dysponować co najmniej trzema stopniami swobody. Dlaczego? Poszukiwana macierz transformacji jest iloczynem macierzy transformacji między dwoma układami współrzędnych na płaszczyźnie. Mechanizm powinien dysponować co najmniej dwoma stopniami swobody w przypadku, gdy człony tworzą tylko pary postępowe; gdy tylko pary obro towe, wymagane są trzy stopnie swobody. Dlaczego? Poszukiwana macierz transformacji jest iloczynem macierzy transformacji między dwoma układami współrzędnych na płaszczyźnie.
Zad. 84. Zad. 85.
Zad. 86.
Zad. 87.
Zad. 88.
Należy zwrócić uwagę, że przemieszczaniu przedmiotu, a więc także chwy taka, towarzyszy obrót. Poszukiwana macierz transformacji jest iloczynem macierzy transformacji między dwoma układami współrzędnych na płaszczy źnie.
Zad. 89.
Należy zwrócić uwagę, że pobranie sworznia z podajnika (z położenia c ) wymaga przemieszczania chwytaka ruchem postępowym. To samo dotyczy umieszczenia go w pozycji docelowej (w położeniu c ). Poszukiwana ma cierz transformacji jest iloczynem macierzy transformacji między dwoma układami współrzędnych na płaszczyźnie. {
2
Zad. 90.
Należy pamiętać, że przemieszczanie pojemnika w pierwszej fazie powinno być realizowane ruchem postępowym. Poszukiwana macierz transformacji jest iloczynem macierzy transformacji między dwoma układami współrzęd nych na płaszczyźnie.
Zad. 9 1 - 9 3 . Poszukiwana macierz transformacji jest iloczynem macierzy transformacji między dwoma układami współrzędnych na płaszczyźnie. Zad. 9 4 - 9 6 . Po określeniu macierzy transformacji ° A (jest iloczynem macierzy trans formacji między dwoma układami współrzędnych na płaszczyźnie) należy znaleźć wyrażenia określające współrzędne punktu M i zróżniczkować je po czasie. Zad. 97. Zadanie należy rozwiązać bez przerysowywania zarysu krzywki. Wykorzy stać ruch względny członów 4 i 2. Ekwidystanta. Zad. 98. Wykorzystać kształt toru punktu B w układzie członu 4 (ekwidystanta). 2
Zad. 99.
Zadanie należy rozwiązać bez przerysowywania zarysu krzywki. Wykorzy stać ruch względny krzywki i popychacza.
Zad. 100. Pamiętać, że co~ = cd~ + co^. Zad. 101. a - kąt zawarty między wektorem siły oddziaływania P a wektorem pręd kości v . Zad. 102. Wykorzystać ruch względny członów 2 i 4. Zad. 103. Do określenia e wykorzystać mechanizm zastępczy. Zad. 104-105. W wyznaczeniu przyspieszenia posłużyć się mechanizmem zastępczym. Zad. 106. Należy pamiętać, że co ^ co . Zad. 107. Pamiętajmy, że ę zależy też od (p . Uwaga na punkt C. Zad. 108. Brak poślizgu oznacza czyste obtaczanie. Zad. 109. Rozpatrzyć fazę podnoszenia. 3
4
3Ą
£
3
34
3
3Ą
Ą
Zad. 110. Należy rozpatrywać mechanizm w kolejnych położeniach - sugerujemy me todę graficzną, ale można też analitycznie. Zad. 111. Należy określić siłę masową członu 3, a następnie rozpatrzyć jego równo w a g ę - siła zginająca jest składową poziomą siły, z jaką krążek 4 oddziałuje na popychacz 3. Zad. 112. Posłużyć się metodą analityczną Willisa. Zad. 113. Brakującą liczbę zębów z określić z warunku współosiowości, a następnie 3
posłużyć się metodą analityczną Willisa. Zad. 114. Posłużyć się metodą analityczną Willisa. Zad. 115. Rozpatrywać dwie przekładnie - pierwsza złożona z kół 1, 2, 2 ' i 3 jest przekładnią zwykłą. Zad. 116. Wyróżnić przekładnię obiegową i zwykłą. Zad. 117. Zauważyć, że co = ~co . 5
Ą
Zad. 118. Zauważyć, że co = co . Zad. 119. Uwaga na prędkości v i 3
}
A
v. B
Zad. 120. Zauważyć, że co = co . Zad. 121. Określić tylko składową pionową v . Zad. 122. Przekładnia składa się z dwóch przekładni jednorzędowych. 2
BC
Q
Zad. 123. Wyróżnić przekładnię obiegową. Zad. 124-126. Zjawisko odrywania popychacza będzie spowodowane działaniem siły bezwładności popychacza. Zad. 127. Zwrócić uwagę na w y p a d k o w ą P . Zad. 128. W układzie regulatora musi być zachowana równowaga członu 2. Zad. 129. Wykorzystać równanie równowagi członuAZ?. Zad. 130. Ruch przesiewanego materiału względem sita jest wywołany siłą bezwład ności ziarna. ń]
Zad. 131. Siła docisku działa na kierunku normalnej do okręgu o promieniu R. Zad. 132. Obciążenie wału jest wynikiem działania sił bezwładności i ciężkości. Zad. 133-135. Obciążenie układu pochodzi od siły bezwładności, o punkcie styku in formuje odpowiednia siła oddziaływania. Zad. 136. Należy wydzielić grupę statycznie wyznaczalną (dwuczłon 2-3). Zad. 137. Po rozpatrzeniu równowagi członu EFG wydzielić grupę statycznie wyzna czalną. Zad. 138. Po rozpatrzeniu równowagi członu 5 należy wydzielić grupę statycznie wy znaczalną (dwuczłon). Zad. 139. W parach kinematycznych A i D siły oddziaływania rozłożyć na styczne i normalne względem punktu przecięcia się kierunków BC i MN. Zad. 140. Człony CBN i AMB wraz z siłownikiem potraktować jako sztywny element x, a następnie rozwiązać grupę statycznie wyznaczalną (dwuczłon x-CD). Zad. 141. Wykorzystać punkt przecięcia kierunków MN i AB. Zad. 142. Człony 3 i 4 potraktować jako wspólny element z i rozpatrzyć warunki równowagi grupy statycznie wyznaczalnej złożonej z elementów 2 oraz z. Zad. 143. Rozwiązanie zadania wymaga, między innymi, wydzielenia grupy statycz nie wyznaczalnej (dwuczłon). Zad. 144. Najpierw rozpatrzyć równowagę członów 5 i 4, potem grupę statycznie wy znaczalną. Zad. 145. Traktując człony 2, 3 i siłownik jako element sztywny x, rozwiązać grupę statycznie wyznaczalną (dwuczłon x - 4). Zad. 146. Najpierw wyznaczyć siły oddziaływania w parach kinematycznych A i D (człon AB rozciągany lub ściskany). Zad. 147. Rozpocząć od równowagi suwaka przy podstawie.
Zad. Zad. Zad. Zad. Zad. Zad.
148. 149. 150. 151. 152. 153.
Rozwiązanie wymaga wydzielenia grupy statycznie wyznaczalnej. Człony CBK i ABMwraz z siłownikiem M N traktować jako jeden element. Rozwiązanie zadania wymaga wydzielenia grupy statycznie wyznaczalnej. Bez uwzględnienia tarcia, siły obciążające człon 3 leżą na kierunku BC. Człon 4 może być tylko ściskany lub rozciągany. Zwrócić uwagę na s i ł ę P ^ i wspólną strefę tarcia.
Zad. 154 i 155. Równowagę członu 6 można rozwiązać metodą graficzną Culmanna. Zad. 156. Linie działania poszczególnych sił oddziaływania w parach kinematycznych wynikną po rozpatrzeniu równowagi członu 2. Zad. 157. Zwrócić uwagę na usytuowanie s i ł y P ^ w stosunku do wspólnej strefy tarcia. Zad. 158. Zwrócić uwagę na usytuowanie siły P j względem wspólnej strefy tarcia. 4
Zad. 159. Najpierw należy rozpatrzyć równowagę członu 6. Zad. 160 i 161. Najpierw należ rozpatrzyć równowagę członu 3. Zad. 162. Najpierw należy rozpatrzyć równowagę suwaka 4. Zad. 163. Dogodnie jest posłużyć się wypadkową s i ł P i Q. Zad. 164. W położeniu martwym dowolnie wielka s i ł a F , nie spowoduje ruchu mecha nizmu. Zad. 165. Zadanie jest trywialne po określeniu wspólnej strefy tarcia. Zad. 166-174. Wyznaczenie sprawności musi być poprzedzone analizą równowagi z uwzględnieniem tarcia. Uważnie należy ustalić siłę czynną i bierną, np. w zad. 166 podczas podnoszenia siłą czynną jest P , natomiast podczas opa dania Q. Zad. 175. Wykorzystać równania ruchu. Zad. 176. Do chwili, gdy M = M , nadmiar pracy sił czynnych powoduje rozpędzanie maszyny. c
h
Zad. 177. Wartość M , wyznaczyć z warunku, że dla jednego cyklu praca sił czynnych jest równa pracy sił biernych. Zad. 178. Sprowadzić zagadnienie do modelu obrotowego i wykorzystać równania ru chu. Zad. 179. Wprowadzić dynamiczny model układu i wykorzystać równania ruchu. Zad. 180. Wykorzystać równania ruchu. Zad. 181-186. Zastąpić mechanizm jego modelem dynamicznym, napisać równania ruchu (przyrost pracy sił zewnętrznych wywołuje zmianę energii kinetycz nej) i rozwiązać j e wykorzystując warunki brzegowe. Zad. 187. W układzie wyrównoważonym statycznie wypadkowy środek ciężkości wszy stkich członów ruchomych pozostaje w spoczynku dla dowolnego położenia układu. Zad. 188. Wykorzystać statyczne momenty masowe.
Zad. 189. Dla pełnego statycznego wyrównoważenia układu niezbędne jest, aby śro dek ciężkości całego układu pozostawał w spoczynku w czasie ruchu me chanizmu. Zad. 190. Poszukiwane położenie określa najniższe położenie wypadkowego środka ciężkości poszczególnych członów. Zad. 191. Poszukiwany mechanizm można znaleźć wykorzystując ideę wektorów głów nych. Zad. 192. Poszukiwane położenie determinuje wartość energii potencjalnej Zad. 193 i 194. Dynamiczne siły oddziaływania w łożyskach równoważą siły bezwład ności. Zad. 195. Po wyrównoważeniu dynamiczne siły oddziaływania w łożyskach są równe zeru. Zad. 196. Po dynamicznym wyrównoważeniu suma sił i momentów od sił bezwładno ści wszystkich mas musi być równa zeru. Zad. 197. Zwrócić uwagę na punkt przyłożenia wypadkowej siły bezwładności każdej z połówek pręta. Zad. 198. Najpierw należy określić położenie środka masy bębna 2. P r o b l e m y syntezy Zad. S - l . Ustalić klasę pary krzywkowej, traktując mechanizm jako płaski. Zad. S-2. Podczas rysowania schematu kinematycznego należy pamiętać o warunku współosiowości (koło 1 o zazębieniu wewnętrznym). Zad. S-3. Elementy macierzy a . = 0 - brak połączenia członów, a . = 1 - człony tworzą parę. }
Zad. S-4.
{
Rozróżnić zazębienie zewnętrzne i wewnętrzne.
Zad. S-5. Rozrysowanie poprzedzić zestawieniem w tabeli. Zad. S-6. Można otrzymać 3 mechanizmy zębate o osiach stałych oraz 5 odmian me chanizmów obiegowych. Zad. S-7. Wykorzystać wzór określający ruchliwość łańcucha przestrzennego. Zad. S-8. Wykorzystać wzór określający ruchliwość układu przestrzennego. Zad. S-9. Układ powinien mieć W = 1 lub W = 2 w razie ruchliwości lokalnej członu 3. Zad. S-10. Otrzymamy 6 wersji ogólnych. Istnieją ponadto rozwiązania szczególne, np. E = B,F = D. t
Zad. S—11. Wykorzystać wszystkie możliwe ruchy względne (6 rozwiązań ogólnych + rozwiązania szczególne). Zad. S—12. Wykorzystać ruchy względne wszystkich członów (15 rozwiązań ogólnych + rozwiązania szczególne).
Zad. S—13. Wytypować tylko te rozwiązania, które zapewniają ruch względny wszyst kich członów (4 wersje). Zad. S—14. Poprawne są te kombinacje połączeń, które zapewniają ruch względny wszy stkich członów (4 wersje). Zad. S—15. Rozrysować te kombinacje połączeń, które zapewniają ruchliwość zupełną (4 wersje). Zad. S—16. Potraktować układ jako płaski: F = 1, F = 1 , W= 1. Zad. S—17. Przy stałej długości siłownika układ jest sztywny. Przy takim założeniu: F = 0, F = 1, W=0. Rozpatrzyć układy płaskie. Zad. S-18. Potraktować układ jako płaski: F = 1, F = 2, W = 1. Zad. S—19. Rozpatrzyć układy płaskie: F =\,F = 2, W= 1. h
h
h
c
b
Zad. S-20. Do rozważań przyjąć, że przy stałej długości siłownika układ jest sztywny. Przy takim założeniu F =0,F = 2, W= 0. Zad. S—21. Rozpatrzyć układy płaskie: F = 1, F = 2, W= 1. h
c
h
Zad. S—22. Określić ruchliwość W'\ liczbę więzów b i e r n y c h R . Rozpatrzyć możliwość zmiany klas poszczególnych par. h
Zad. S—23. Potraktować mechanizm jako układ przestrzenny i określić liczbę więzów biernych. Rozpatrzyć możliwość doboru par innych klas. Zad. S-24. Określić liczbę więzów biernych ze zdwojoną parą C i z pojedynczą. Zad. S—25. Potraktować mechanizm jako układ przestrzenny. Określić liczbę więzów biernych. Zad. S-26. Potraktować mechanizm jako układ przestrzenny. Oddzielnie rozpatrzyć pro wadnicę suportu (ruchowe połączenie członów 1 i 4). Zad. S—27. Określić ruchliwość układu również przy założeniu, że godzimy się na przesztywnienie samego sprzęgła Cardana C, traktując j e jako parę II klasy. Zad. S-28. Kąt nacisku jest kątem zawartym między wektorem siły i wektorem prędko ści punktu przyłożenia tej siły. Zad. S-29. Ustalić kierunek i zwrot prędkości punktu K. Zad. S-30. Narysować mechanizm w zadanym położeniu (rozłączyć w parze F) oraz ustalić kierunek siły w parze F ( n a człon 5 działają trzy siły zewnętrzne). Zad. S—31. Narysować mechanizm w położeniach zwrotnych. Przy k = const odcinek Cj C widać z punktu A pod tym samym kątem. Zad. S-32. Przyjąć układ korbowo-wodzikowy ABC. Założyć punkt C na suwaku c i zastosować np. metodę graficzną. Zad. S—33. Przyjąć układ ABC, założyć CB i wykreślić miejsce geometryczne punktów A (mocowania do podstawy). Przyjąć jednakowe kąty odchylenia w położe niach martwych. 2
Zad. S-34. Z jest zarysem sprzężonym z zarysem Z członów 1 i 2. 2
y
Wykorzystać ruch względny
Zad. S-35. Wykorzystać bicentroidę .v (miejsce geometryczne chwilowych środków obrotu S ) oraz dla kolejnych wartości ę wyznaczyć (p . ]2
n
x
2
Zad. S-36. Zarys krzywki jest obwiednią odpowiednich położeń popychacza względem nieruchomej krzywki. Zad. S-37. Wykorzystać wzór określający kąt nacisku [3]. Zad. S-38. Potrzebne: r i e określić graficznie lub analitycznie. o
Zad. S-39. Określić wartości przyspieszeń. Zestawić przebiegi sił bezwładności, cięża ru i siły sprężyny. Zad. S^łO. Sprawdzić warunki: współosiowości, sąsiedztwa i montażowy. Zad. S—41. Uwzględnić: warunki konstrukcyjne i warunek podcinania zębów. Zad. S-42. Zauważyć, że występują tu dwie przekładnie jednorzędowe połączone sze regowo. Zad. S - 4 3 . Poszukiwane rozwiązania można otrzymać przez modyfikację i dobór toru zabieraka oraz modyfikację przełożenia między członem czynnym i zabierakiem. Zad. S—44. Nie podpowiadamy żadnych rozwiązań. Zad. S—45. Zwrócić uwagę na rozkłady przyspieszeń oraz masy i gabaryty.
Rozdział 6 Zadania kontrolne
1-A
1-B Dane:
Dane:
SzukanLE: Klasy par kinematycznych
Szukan e: Klasy par kinematycznych
A
i 2
2
2-A
2-B Dane:
Dane:
SzukanIE: ruchliwość W
Szukan E: ruchliwość W
>//;//>/•. J 3-A
Dane:
SzukanIE: ruchliwość W
f
3 - B Dane: Szukan E: ruchliwość W
( AXA^
4-A
4-B
Dane:
Szukan e: ruchliwość W
Dane:
Szukan e: r u c h l i w o ś ć W
H 5-A
5-B
Dane:
Szukan e: r u c h l i w o ś ć W
Dane:
Szukan e: r u c h l i w o ś ć W
w/a / 6-A Szukan
D
a
n
e
:
człony wejściowe (1, 2, 3), klasy par A i C
^_ 1. określić kl. pary B. 2. narys. schemat przykl. rozwiązania
6-B
D
Szukan e:
a
n
e
:
vm
człony wejściowe (1, 2, 3), klasy par A i C
1. określić kl. pary B. 2. narys. schemat przykl. rozwiązania
Cj
r
r^si w//////.
7-A c
.
Dane: t
OZUKANE:
człony wejściowe (1, 2, 3, 4), klasy par A i Z), ruchliwość W= 1
określić klasy par B i C . ,. . (wszystkie warianty)
Uwaga: dopuszcza się ruchliwość lokalną członu 3.
8-A
Dane"
c z
o n
* y wejściowe (1, 2, 3), łań cuch członów pośredniczących (u)
7-B
Dane:
Szukane:
człony wejściowe (1, 2, 3, 4), klasy par A i D, ruchliwość W - 1
określić klasy par B i C (wszystkie warianty)
Uwaga: dopuszcza się ruchliwość lokalną członu 3.
8-B
Dane"
c z
o n
wc
* y J ś c i o w e (1, 2, 3), łań cuch członów pośredniczących (u)
1. tabela wszystkich możliwych rozwiązań _ 1. tabela wszystkich możliwych rozwiązań Szukane: Szukane: 2. cztery pierwsze schematy podstaw 2. cztery pierwsze schematy podstaw
9-A
Dane: schemat strukturalny
9-B
Dane: schemat strukturalny
Szukane: narysować 4 schematy kinematyczne Szukane: narysować 4 schematy kinematyczne
Q'////////, & A, C - pary I klasy B - para II klasy, zazębienie
A, C — pary I klasy B - para II klasy, zazębienie
_ Układ 1-2-3-4 jest ruchliwy. Po 1 0 - A Dane: , • \ przyłączeniu czł. 5 otrzyma się układ sztywny e
10-B Dane: n
J
t
narysować wszystkie możliwe wersje układów sztywnych
narysować wszystkie możliwe wersje Szukan * układów sztywnych
Szuka r
Układ 1-2-3-4 jest ruchliwy. Po , . , przyłączeniu czł. 5 otrzyma się układ sztywny
e
1^ 1
°
o
7
11-B Dane: K
1 1 - A Dane: K
X
Szukan e:
w,
V
nowe położenie m e c h a n i z m u
1 1
Szukan e: n o w e położenie m e c h a n i z m u
/ R^v
w* /
/
^ s / i
w/m 1 2 - A Dane: K
X
Szukan e:
n o w e położenie p u n k t u D
12-B Dane: K
X
Szukan e: n o w e położenie punktu D
E
/ i
W/yk /
13-B Dane: K.
13-A Dane: K. Szukane: nowe położenie punktu G
14-B Dane: K-
14-A Dane: KSzukane: nowe położenie punktu E
Szukane: nowe położenie punktu E
15-B Dane:
15-A Dane: K\, h Szukane: nowe położenie punktu N
M
Szukane: nowe położenie punktu G
'
N
Ni
K,,h
Szukane: nowe położenie punktu N
1 6 - A Dane: K
1 6 - B Dane: K
X
X
Szukan e: kierunek v
Szukan e: kierunek v
K
K
K
<j•
1
l
11-A
Dane: K
1 7 - B Dane: K
X
X
Szukan e: kierunek v
Szukan e: kierunek v
K
\ J
\
K
A
J
1 8 - A Dane: Szukan e: środki obrotu
A
1 8 - B Dane: K
Y
Szukan e: środki obrotu
^^^^ i
W/A
19-A Dane: K
19-B Dane:^
[
Szukan e: kierunek v
K
2 0 - A Dane: /Cj
Szukan e: kierunek
v
K3
2 0 - B Dane: /Cj
Szukan e: środki obroni
Szukan e: środki obrotu
^^^^^^^
2
2 1 - A Dane: /c o) p
Szukan e: v
K
2
2 1 - B Dane:
,
K[
v
Ą
Szukan e: v
K
K
a£> y/w/y
L—r
2 2 - B Dane: K 0)
2 2 - A Dane: rc , v {
lt
A
Szukan e: ft)
Szukan e: v
4
2
D
W 2 3 - B Dane: K co
2 3 - A Dane: K , CO {
Szukan e:
2
LT
2
Szukan e: v^
^
e
rS?
2 4 - A Dane:
ft)
2
r*
2 4 - B Dane: ^ , v Szukan e: v ,
Szukan e: v„
A
°K
CZ)
2 5 - A Dane: K CO , CO ,
2 5 - B Dane:
Szukane: vK
Szukane: vK
V
2
2 6 - A Dane: K CO V
2
V , 0) , 5
2
Szukane: %
2 7 - A Dane: K V V
2
2
2 6 - B Dane: JCj, co £
Szukane: a•K
Szukane: e.
5
2 7 - B Dane: K V V
Szukane: e
A
2
28-A Dane: Szukan e: £
Kr (0 p
2
p
Szukan e: £
3
C£)
3
S
0
29-B Dane: ffj, 0)
29-A Dane: K",, CO
2
2
Szukan e:
28-B Dane: / c v
Szukan e: £
^
3
C
C
^ ^ ^ ^ ^
30-A Dane: K , , 0)
2
Szukan e: £
4
30-B Dane: Szukan e: £
0)
Ą
2
Jp
3 1 - A Dane: K (p= /R/3
3 1 - B Dane: / C ( P = 7r/2
v
Szukan e:
P
Szukan e:
NOWE POŁOŻENIE CZŁONU 3
NOWE POŁOŻENIE CZŁONU 3
c
y \
3 2 - A Dane: K (p= K/3
3 2 - B Dane: KJ, P = 7r/3
v
Szukan e:
1) NOWE POŁOŻENIE 4, 2) KĄT NACISKU
Szukan e:
1) NOWE POŁOŻENIE 4, 2) KĄT NACISKU
3 -*
1
^
^
^
^
(
^-#7"
\
'///////
3 3 - A Dane:
3 3 - B Dane: /C
Szukan e:
Szukan e:
T
KĄT OBROTU KRZYWKI 2
/
/
O-YF-O 1
B, /\Zf/
~ ~
R
^ 3
i
KĄT OBROTU KRZYWKI 2
V
34-A Dane: K: w
34-B Dane: / c ft) p
2
Szukan e: 1) mechanizm zastępczy, 2) 0) , v 3
s c
Szukan e:
2
1) mechanizm zastępczy, 2) v , v -. 3
D
c
^
^
^
^
^
35-A Dane: JC,, v (brakpoślizgu)
35-B Dane: K C0 (brakpoślizgu)
Szukan e:
Szukan e:
2
0)
3Ą
36-A Dane: z z , v
Szukan e:
2
7
Szukan e:
2/
! ^
I W////A
2
(0
23
36-B Dane:
co
ft)
^
lt
j
^
2/
\
V V
A
i
flC
37-A Dane: K CO C0J
37-B Dane: K
Szukane: C0 - metodą graficzną
Szukane: co, - metodą graficzną
V
V
2
'Nr
[ T
co (0 p
2
I
1
38-A Dane: gdy,4 —>^ wtedy A ^ ^ ^ , l5
38-B Dane: gdy A —» A , wtedy K —> K {
Szukane:
Szukane:
39-A Dane: Z., FT) Szukane: co
A
39-B Dane: Z. C0j S
Szukane: co
-te, -LI H
ł
-j
l
4 0 - A Dane: K" z . ft) P
Szukan e:
f s
4 0 - B Dane: J C z = z , co P
7
v^
Szukan e:
3
5
2
ft)
5
>
\i 1
/
\ 4 1 - A Dane: K , a , co, e, m, I {
4 1 - B Dane: JC,, a , a , m, I
K
K
Szukan e: w y p a d k o w a sił b e z w ł a d n o ś c i
Szukan e:
L
w y p a d k o w a sił b e z w ł a d n o ś c i
X
X
Ja* 4 2 - A Dane: K" *W , ^53, # 5 3 , P
Szukan e:
3
~' const
42-B
S/
Dane: K* m , 7 , a ^ , £ p
3
53
J
L
3
wypadkowa sił bezwładności członu 3 Szukan e: wypadkowa sił bezwładności członu 3
ijl
t |
T
43-A
Dane: K , m , I {
Szukane:
3
sv
m = m = 0, a 2
Ą
43-B
e
3
Dane:
/c,, m , 7 , m = m = 0, 3
S3
2
A
e
M równoważący siły bezwładności Szukane: M równoważący siły bezwładności członu 3 członu 3 2
2
4 4 - A Dane: K , F {
Szukane:
sv
44-B
Ą
P
Dane: K\ , M,
Szukane: ^ 2 1
2L
77 ~ ^ ^
L 1
4 5 - A Dane: / c P . p
4 5 - B Dane:
K^P.
Szukane: wydzielić grupy statycznie wyznaczalnc Szukane: wydzielić grupy statycznie wyznaczalne
3
l
4 6 - A Dane: K , P
4 6 - B Dane: ^ , P
Szukan e:
Szukan e:
{
Ą
M ,P 2
4L
4 7 - A Dane: ^, Szukan e:
^
P
^
^
^
Szukan e:
^
^
4 8 - A Dane: K * P / P
Szukan e:
2 ]
P
21
t
2
4 7 - B Dane: K* ^
Ą
M ,P 2
M ,P
4
3 S
^
> 4
^
2
t
2
0
2 1
D
yyyyyjyyyy
4 8 - B Dane: K M , P p
Szukan e:
M
M ,P
4
P
2
Ą
3
4 9 - A Dane: K , M x
4 9 - B Dane:
2
5 0 - A Dane: K S
2
5 0 - B Dane: K, , s
[ }
Szukane: M~.
Szukane: M.
5 1 - A Dane: K p, h V
M
V
Szukane: M.
Szukane: P*
Szukane: h
KP
l2
=h
23
= 0, M
2c
by układ był samohamowny
5 1 - B Dane:
K p,P v
C
Szukane: x • by układ był samohamowny
'////.'//////.
52-A Dane: K p, M , h , h R
Szukane:
2c
n
n
52-B Dane: K p, M , h , h = 0
=0
v
Szukane:
P^P^
53-A Dane: K , p, M , h , h {
Szukane: M\ , h
54-A Dane: Szukane: p £
2c
4l
2l
=h
=0
23
P\
h
i v
p
2V
p
] 2
= 0, M.
2b
l2
n
Mj.PF.
53-B Dane: >q, p, M , h , h = h = 0 Ąc
Szukane:
x
3h
[Ą
x2
P ,P\ 2h
2
54-B Dane: K h , p , p P
Szukane:
23
n
23
P\
h
f
n
= 0, P
2c
5 5 - A Dane: K P , p, h , h = O v
Szukane: P J
2
Ąl
iĄ
5 5 - B Dane: K* M , p, h , h = O P
ĄC
Ąl
Szukane: P J
T
5 6 - A Dane: Af , p , A 3
2 3
Szukane: P J C ,
5 6 - B Dane: P
2 C
2 3
c
p, -S
2 p
y//////y/AV/yyyyyy/y, 5 7 - B Dane: h , p, M 2[
Szukane: M J , rj C
, p , /*
Szukane: P\ -> *7CA
V//////////////////////, 5 7 - A Dane: A
13
T
ch
Szukane: S , r]
ch
2c
31
M
5 8 - A Dane: M , h , 2c
5 8 - B Dane: M , h ,
h
n
2c
]3
l2
h
n
Szukane: M , rf
Szukane: Mj, rj
3
M, '2c
( m X
4 ^
2
5 9 - A Dane: K"., h..
5 9 - B Dane: KTJ, A
1' z;
Szukane: położenia, w których r} = 0
6 0 - A Dane: Szukane:
n
c
r] (i=
ałk
i
1,
4)
Szukane: położenia, w których 77 = 0
6 0 - B Dane: *7 0' = (
Szukane:
N 1
n
c
4)
alk
4I
Nu
6 1 - A Dane:
6 1 - B Dane: K m. 7
K , m., 7 . {
C
V
Szukane: /zr4
K\, m.,
M,
1
5
P z r 5
A
z i;'
, e
6 3 - A Dane: Szukane: £
S/
Szukane: /zr4
6 2 - A Dane: Szukane: /
s
62-B
Dane:
Szukane: m
5
K , m., I , {
Si
M
Ą
K ,m ,I ,P l
z r 4
, o
6 3 - B Dane:
K {
Szukane: e.
j
sl
4
4
, m, I , t
Si
M
Ą
64-A Dane:
64-B Dane: K, , m , M (m = m = 0)
I , P S 2
Ą
4
Szukane: %
Szukane:
65-A Dane: K* m , I , m , P (m = 0) p
Szukane:
S2
3
4
4
2
3
a.
65-B Dane: J t m , I , m , P (m p
2
S2
3
Ą
= 0)
Ą
Szukane: a-.
a.
66-A Dane: Szukane:
2
2
/ (ę>) = const, M (ę) = const. MAę), (ruch ustalony) zr
c
kąty
66-B Dane-
/ z r ( < P )
=
C
°
n s t
'
M / , ( , p )
=
M (c>), (ruch ustalony)
C
°
n s t
Szukane: położenia (kąty
67-A
Dane:
I ((p) = const, M (ę) = const, ft) , M (ę), (ruch ustalony) ZT
67-B
c
śr
Dane:
h
Szukane: 8
I i
c
Szukane: 8
5C
9 2f
68-A
I (
c
68-B
I (
c
r
Szukane: ft).
Szukane: co„
5A
f 69-A
Dane:
/ z r ( , p )
=
c o n s t
M { < p )
=
M
c
69-B
M
' ~ * S', v , (ruch ustalony) kr
Szukane:
m
kmin
(masa koła zamachowego
/\
ł
k
c o n s t
2T
M c ( < p )
=
c o n s t
Dane: ^ ' ' co , 8', M (ę), (ruch ustalony) śr
m)
=
9
h
Szukane: / ,
M
2W
7 0 - A Dane: I
k m
Szukane: / , M W
, z., v , co , kr
T I M I N
7 0 - B Dane:
5 - const
mi
= M
Szukane: /
W U
,/B
Z
p
v , co, , 5= const kr
T T L L M I N
ń
= M
U L B
HF -Z
T.3
J/7
II .73
-2
l
I
ow
Hf
I
i
7/7
i'*
m
.t,
OW
I l
I
i
l
7 1 - A Dane: m., /., s., e. (z = 1, 2), m.
7 1 - B Dane: m., q., /., .v (/ = 1, 2), m ;
e
3
Szukane: masy q i c dla wyważenia statycznego Szukane: \ ' 2 spełniające warunek wyważenia statycznego x
e
2
7 2 - A Dane: m., /., s (i = 1, 2), m f
72-B
3
Dane: m
[}
m, l 2
[t
s, s {
2
. _ promień - wektor r położenia środka Szukane" P ~ ^tor położenia środka SZUKANE: , masy mechanizmu masy mechanizmu r o r r n e n
w e
c
c
y///y///////y
73-A Dane:
m 2
73-B Dane: /, m, p '
> P> ^ l
Szukane: p 'i przy której -Pf
Szukane: hodografPf , Pf 2
2
74-A Dane: /, ł , l , ł , r r , r , m,, m y
Szukane: m
w!L
02 33' 4
aby P f
2
2dyn
w
] 5
2
w
= 0 (Pf - P ? 2
2st
+ Pf
2
2dyn
Szukane: siły dynamiczne w łożyskach
= 0
74^B Dane: /, / / , / , r r , r , /Mj, m ] ;
) Szukane: *
W/M B
W
aby />f
UL
75-A Dane: a, /?, /, a , m - m a s a
2dyil
2
2dyn
w
p
2
w
= 0 (Pf - pf 2
2at
+ />?
2
2dyn
fc/7J;
75-B Dane: a, b, h, a, m - m a s a
P^ ±PfSzukane: 2
2
siły dynamiczne w łożyskachPf
2
\Pf
2
)
Literatura [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
E r d m a n A . G., Sandor G. N.: Mechanism design. vol. 1, Prentice Hali 1991. Gronowicz A., Miller S., Twaróg W., Teoria maszyn i mechanizmów. Zadania kontrolne i problemowe. Skrypt PWr., Wrocław 1987. Krajnev A . F . , Slovar - spravoćnikpo mechanizmam, Masinostroenie, 1987, Moskva. Miller S., Teoria maszyn i mechanizmów. Analiza układów kinematycznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 1996, Wrocław. Miller S., Układy kinematyczne. Podstawy projektowania, Warszawa, 1988, WNT. MoreckiA., Oderfeld J., Teoria maszyn i mechanizmów, Warszawa, 1987, PWN. Olędzki A., Podstawy teorii maszyn i mechanizmów, Warszawa, 1987, WNT. Soni A.H., Mechanism synthesis and analysis, McGraw-Hill Book Comp., 1974. Yolmer J., Getriebetechnik. Koppelgetriebe, 1979, Berlin.