База задач по теории машин и механизмов

Подобрать канат для грузоподъемного крана. 

Кран грузоподъемностью Q = 10 т, работает в среднем режиме с целью обеспечения вертикального подъема груза и создания равномерной нагрузки на ходовые колеса, применяется сдвоенный (а = 2) полиспаст с кратностью m = 3.

В блоках полиспаста используются подшипники качения.

Таблица 1 ‒ Исходные данные для подбора каната для грузоподъемного крана

Определить вращающий момент Т₁ на ведущем валу червячного редуктора, если даны его общий к.п.д. η, мощность Р₂ на  валу колеса и частота вращения n₁ вала червяка.

Исходные данные:

η=0,75, Р₂=15 кВт, n₁=400 об/мин (принять 1/π=0,1).

Определите вибрационное состояние оборудования по результатам измерения вибрации.

Оформить табл. 2.1 – Зоны вибрационного состояния.

Оформить табл. 2.2 – Характеристики класса машин.

Оформить табл. 2.3 – Допустимый уровень вибрации для машин разных классов (зоны А и В).

Оформить табл. 2.4 – Характеристика видов измерений вращающихся валов.

Для заданной кинематической цепи манипулятора определить количество свобод движения, пространственную (общую) и базовую маневренность, на основании которых сделать выводы о работоспособности предлагаемой схемы и, если это необходимо, предложить способы ее усовершенствования.

Рисунок 1 – Схема манипулятора

 Определить среднюю наработку и интенсивность отказов для ТС, время безотказной работы которой подчиняется закону Вейбулла с параметрами δ; λ 1/ч за время работы t часов. 

а) Найти репер Френе и кривизну кривой α(t);
б) найти угол между кривой α(t) и кривой, заданной уравнением F(x, y) = 0 в точке M_0;
в) для обеих кривых написать уравнения соприкасающихся окружностей в т. M₀, сделать чертёж

Выполнить определение геометрических параметров нулевой цилиндрической прямозубой эвольвентной передачи.

Дано:

Вид зацепления - внутренний, d_a2=328 мм, а = 200 мм, Z₂ = 80.

Определить внутренний диаметр впадин зубьев d_f1

Определите момент двигателя при подъеме груза с ускорением 1 м/с² на высоту h=5 м. Постройте график зависимости развиваемой двигателем мощности от времени P(t).

Момент инерции двигателя ; моментами инерции муфт и редуктора пренебречь; момент инерции барабана ; масса груза ; упругость муфты1  Н·м/ра упругость муфты2   упругость каната диаметр барабана передаточное отношение редуктора   КПД передачи η=0,8.

Пользуясь грузовой шкалой (см. Приложение 2, рисунок 7), решить следующие задачи:
    а) определить грузоподъемность (дедвейт) и водоизмещение при осадке 7,3 м;
    б) определить осадку при водоизмещении 10 500 т;
    в) определить сколько принято груза, если до приема осадка была Т1 = 6,0 м, а после приема Т2 = 8,2 м;
    г) на судно, имеющее осадку Т1 = 5,9 м, приняли 3500 т груза. Определить осадку после приема груза.

Определить передаточное отношение между входными и выходными звеньями и каждой передачи в отдельности; угловую скорость, число оборотов, мощность и крутящий момент каждого вала; общий коэффициент полезного действия пятиступенчатой передачи, изображенной на рисунке 1. Числа зубьев колес соответствующих передач: z₁=16; z₂=64; z₃=20; z₄=20; z₅=17; z₆=54; z₇=15; z₈=34; число заходов червяка z9=1; число зубьев червячного колеса z₁₀=26; к.п.д. зубчатой цилиндрической передачи η _ц=0,97; к.п.д. зубчатой конической передачи η _к=0,95; к.п.д. червячной передачи с однозаходным червяком η _ч=0,7; к.п.д., учитывающий потери в опорах одного вала, ηп=0,99; полезная мощность, подводимая к первому валу Р₁=5,0 кВт; угловая скорость вращения первого вала ω₁ =500 с^–1.

1. Определить степень подвижности зубчатого механизма по формуле Чебышева.

2. Разбить механизм на планетарную и простую ступени (в скобках указать номера звеньев, входящих в ступени).

3. Используя условие соосности для планетарного механизма, определить незаданные числа зубьев зубчатых колёс.

4. Составить формулу для определения передаточного отношения механизма и вычислить передаточное отношение механизма по известным числам зубьев колес , модулю зацепления m и частоте вращения ведущего звена  

5. Определить частоты вращения всех звеньев механизма аналитически.

6. Подсчитать диаметры зубчатых колес  ; вычертить в масштабе  схему зубчатого механизма.

7. Построить план линейных скоростей. На плане скоростей указать, каким звеньям принадлежит данный закон распределения скоростей.

8. Построить план угловых скоростей. Вычислить частоты  вращения всех звеньев механизма графически. Сравнить с результатами, полученными аналитическим методом.

Дано:

Z₁ = 18;

Z₂ = 45;

Z₂’ = 100;

Z₃ = ?;

Z₄ = 20;

n₁ = 250 об/мин;

m = 3 мм

Масса ползуна кривошипно-ползунного механизма (рис. 3, з) равна m₃.

Подобрать массы звеньев  m₂ и m₁ шатуна ВС и кривошипа АВ таким образом, чтобы главный вектор сил инерции всех звеньев механизма был уравновешен.

Координаты центров масс  S₁ и S₂ звеньев  АВ и ВС равны  l_AS1 и l_BS2 . Размеры кривошипа и шатуна равны соответственно  l_AB и l_BС .

Дано:

m₃ = 0,6 кг;

l_AB = 150 мм; l_BС = 600 мм;

l_AS1= 140 мм; l_BS2 = 160 мм.

Рисунок 3з).  Схема рычажного механизма.

Коробка передач (рис. 2, з; ) с помощью устройств управления (Т и М) может преобразовываться в планетарный или дифференциальный механизм. 

Определить передаточное отношение от входного колеса  1 к водилу  Н и частоту вращения водила  n_H:

 а) при включенном тормозе  Т и выключенной муфте  М; 

б) при включенной муфте  М и выключенном тормозе  Т.

Найти также частоту вращения  водила по заданной частоте вращения колес  1 и 3 при выключенных  Т и М.

При решении задачи число зубьев колеса  1 определить из условия соосности, считая, что все колеса нарезаны без смещения инструмента.

Дано:

z ₂= 16; z₃= 14;

n₁= 1200 об/мин; n₃ = 800 об/мин.

Рисунок 2з). Схема зубчатого механизма

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

Рисунок 1,з). Структурная схема манипулятора промышленного робота.

1. Выбрать диаметр и тип талевого каната для оснастки талевой системы (оснастка 5х6), если максимальная нагрузка на крюке с учетом коэффициента прихвата и облегчения веса колонны при погружении в жидкость составляет  КПД талевой системы   профиль канавок шкивов 0,032 м; вес подвижного оборудования  

2. Исходя из максимальной нагрузки на крюке, которая составляет  и при оснастке талевой системы 5×6, определить натяжение ходового конца каната при подъеме колонны. Принимаем вес подвижных частей талевой системы равным коэффициент полезного действия талевой системы  (зависит от оснастки).

Рассчитать тормозную ленту на прочность, если толщина ленты δ = 0,005 м; число заклепок в ряду z = 3; диаметр заклепки d₃ =0,020 м; материал ленты - сталь Ст.5, предел прочности которой σ_в = (500 – 620) МПа. Натяжение набегающего на тормозной шкив конца ленты Т₂ = 92,8 кН. 

Рассчитать грузоподъемность лебедки и крюка на каждой скорости, если мощность на барабане лебедки  коэффициент полезного действия талевой системы Скорости подъема крюка на каждой скорости вращения барабана лебедки соответственно составляют:   Вес подвижных частей талевой системы равен  

Рассчитать грузоподъемность лебедки и крюка на каждой скорости, если мощность на барабане лебедки N_б = 423 кВт, коэффициент полезного действия талевой системы Скорости подъема крюка на каждой скорости вращения барабана лебедки соответственно составляют: Вес подвижных частей талевой системы равен P_об = 50 кH.

По заданным уравнениям движения точки М установить вид ее траектории и для момента времени t = t1 найти положение точки на траектории, ее скорость, полное, касательное и нормальное ускорения, а также радиус кривизны траектории.

Определить центр тяжести фигуры. 

Изогнутая балка находится в равновесии под действием сосредоточенной силы P , равномерно распределенной нагрузки q, пары сил с моментом М. Требуется найти реакции связей (опор А и В). 

Выполнить расчёт навесного рыхлителя бульдозера и эксплуатационную производительность. Для выполнения работ будем использовать базовый трактор Т-100М. Участок производства земляных работ 200х15х1м. Вид грунта – плотный суглинок.

Сопротивление копанию грунта

Значение коэффициента k_пр

Рассчитать и выбрать приводы основных механизмов мостового крана.

Схема перемещения груза в помещении промышленного предприятия с использованием мостового крана приведена на рис.1.

Рис.1 Схема перемещения груза мостовым краном из точки А в точку В

1 – помещение промышленного предприятия, где перемещается груз G из точки А в точку В;

2 – тележка мостового крана, проходящая путь LT по мосту из точки А в точку В крана туда и обратно за время цикл;

3 – мост мостового крана, проходящий путь LM в помещении от точки А к точке В и обратно за время цикла

В планетарном зубчатом механизме рис. 1.7, определить неизвестные кинематические параметры.

Рисунок 1.7. Кинематическая схема зубчатого механизма.

Исходные данные:

Определить: W, неизвестное число зубьев (z₃), u_1-8, n_H, n₅, n₈