КУРСОВАЯ РАБОТА
по теоретической механике
«ДИНАМИКА КУЛИСНОГО МЕХАНИЗМА»
Студент Плошкин А.Г
Группа НМТ-263023
Преподаватель Ламоткин А.Е.
Комиссия:
Дата _______________
Оценка ______________
__________________(Ф.И.О.)
__________________(Ф.И.О.)
Екатеринбург
Задание на курсовую работу
Студент группы НМТ-263023
Специальность/направление Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
Фамилия Старцев Никита Андреевич
Руководитель работы Пургин А.А.
1.Тема курсовой работы: «ДИНАМИКА КУЛИСНОГО МЕХАНИЗМА»
2.Содержание работы (какие графические задания и расчёты должны быть выполнены): выполнение этапов работы в соответствии с методическими указаниями.
3.Особые дополнительные сведения: еженедельные консультации согласно расписанию.
4. План выполнения курсовой работы
| Наименование элементов работы | Сроки | Примечания | Отметка о выполнении |
| I этап | |||
| II этап | |||
| III этап | |||
| Защита |
5.Курсовая работа закончена ________________________________________
6.Предварительная оценка работы ____________________________________
Руководитель __________________________________________________
Содержание
1. Задание курсовой работы……………………………………………………..4
2. Этап I. Кинематический анализ механизма…………………………………5
3. Этап II. Определение угловой скорости и углового ускорения маховика.. 7
4. Этап III. Определение реакций связи и уравновешивающей силы……....13
5. Таблица ответов, вывод, список литературы………………………………16
Динамика кулисного механизма
Кулисный механизм (см.рисунок), расположенный в горизонтальной плоскости, приводится в движение из состояния покоя вращающим моментом 
,создаваемым электродвигателем. Заданы массы звеньев механизма; величина вращающего момента; радиус инерции катка 3 и радиусы его ступеней; радиус маховика 1, представляющего собой сплошной цилиндр, 
Определить:
· Угловую скорость маховика при его повороте на угол 
· Угловое ускорение маховика при его повороте на угол
· Силу, приводящую в движение кулису в положении механизма, когда 
и реакцию подшипника на оси маховика;
Записать дифференциальное уравнение движения механизма,
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| 0,09 | 0,18 | 0,08 | 
|
Этап I. Кинематический анализ механизма.
Механизм состоит из трех звеньев. Ведущим является маховик 1, к которому приложен вращающий момент 
со стороны электродвигателя. От маховика посредством кулисы 2 движение передается ведомому звену 3 – катку. Маховик совершает вращательное движение, кулиса – поступательное, каток – плоское. Начало координат помещаем в точку 
, ось 
направляем вправо, ось 
– вверх (рис. 2).
Маховик 1 совершает вращательное движение.
Угловая скорость и угловое ускорение определяются формулами:
Точка А совершает сложное движение.
Введем неподвижную систему координат ОХУ с началом в точку О.
Подвижную систему координат свяжем с кулисой.
Скорость поступательно движущейся кулисы находим по теореме сложения скоростей. Переносная скорость т. 
определяет скорость кулисы в ее поступательном движении.
Так как
,
где
- направлена по кулисе,
параллельна оси Х,
и 
то
.
Откуда
.
Скорость центра катка находим из условия пропорциональности скоростей его точек к расстояниям до мгновенного центра скоростей:
.
Этап II. Определение угловой скорости и углового ускорения маховика.
1. Рассмотрим движение механической системы, в которую входят: маховик 1, кулиса 2, каток 3.
2. Установим внешние силы, действующие на выбранный объект.
Активные силы
- вращающий момент,
, 
, 
- силы тяжести, которые перпендикулярны плоскости чертежа, так как кулисный механизм расположен в горизонтальной плоскости.
Реакции связей (Рис.4)
, 
- реакции подшипников в точках О и В.
- нормальная реакция поверхности.
- сила трения.
Рис.4
3. Для определения угловой скорости маховика воспользуемся теоремой об изменении кинетической энергии в интегральной форме
,
где
Т.к. по условию задачи механизм приводится в движение из состояния покоя, то
Т.к. система состоит из абсолютно твердых тел, то работа внутренних сил равна нулю
=0
Вычислим кинетическую энергию механической системы
Кинетическая энергия вращающегося маховика вычисляется по 
Кулиса совершает поступательное движение, следовательно
Кинетическая энергия катка, совершающего плоское движение:
Момент инерции маховика относительно оси вращения определяется формулой:
Момент инерции катка вычисляется по формуле
В результате кинематического анализа была установлена связь между скоростями звеньев механизма.
Имеем
После тождественных преобразований кинетическая энергия системы определяется равенством:
,
где
И
Вычислим работу внешних сил, действующих на систему, при повороте маховика на угол φ*.
Так как силы перпендикулярны перемещению
Так как силы приложены к неподвижным точкам 𝑂 и 𝐵
Так как силы приложены к мгновенному центру скоростей.
Вычислим работу вращающего момента 𝑀Д при повороте маховика на угол φ*.
Элементарная работа определяется равенством
Работа при повороте маховика на угол φ*
Подставим выражения, полученные для вычисления кинетической энергии и работы внешних сил, в теорему об изменении кинетической энергии
Учитывая, что
Имеем
Для определения углового ускорения маховика воспользуемся теоремой об изменении кинетической энергии в дифференциальной форме
,
где
Вычислим производную от кинетической энергии по времени
Вычислим мощность внешних сил, действующих на систему, при повороте маховика на угол 
Учитывая, что
Имеем
При 
Подставляя числовые значения, получаем
