Table Of ContentМинистерство образования и науки Российской Федерации
Балтийский государственный технический университет «Военмех»
В.Ю. ЛАВРОВ
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПО ТЕОРИИ МАШИН
И МЕХАНИЗМОВ С ПОМОЩЬЮ
ПРОГРАММЫ Mechanic
Учебное пособие
Издание второе, переработанное и дополненное
Санкт-Петербург
2015
УДК 621.01.004.45 (075.8)
Л13
Лавров, В.Ю.
Л13 Курсовое проектирование по теории машин и
механизмов с помощью программы Mechanic:
учебное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. /
В.Ю. Лавров; Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2015.
− 53 с.
Приводятся авторское описание программы
Mechanic, обеспечивающей автоматизированное
проектирование рычажных, кулачковых и зубчатых
механизмов и исследование работы машин, а также
примеры выполнения работ.
Предназначено для студентов технических
специальностей и специальностей промышленного
менеджмента.
УДК 621.01.004.45 (075.8)
Р е ц е н з е н т канд. техн. наук, проф. Санкт-Петербургского
государственного университета путей сообщения А.А. Алексеев
Утверждено
редакционно-издательским
советом университета
© БГТУ, 2015
© В.Ю. Лавров, 2015
ВВЕДЕНИЕ
Программа Mechanic является развитием пакета ТММ_КР [1]
и может использоваться для проектирования (в частности
курсового) по дисциплинам "Теория механизмов и машин",
"Прикладная механика", "Техническая механика", "Механика
машин" и родственным им.
Данное пособие содержит:
• авторское описание всех аспектов работы с программой;
• методические рекомендации по выполнению проектов;
• примеры выполнения отдельных этапов.
Программа Mechanic предоставляет пользователям
интегрированную среду, позволяющую автоматизированно решать
следующие взаимосвязанные задачи, возникающие при
проектировании механизмов и машин:
• структурный синтез рычажных механизмов 2-го класса
2-го порядка,
• их кинематический и силовой анализ,
• кинематический синтез рычажных механизмов,
• проектирование кулачковых механизмов,
• компоновку главного рычажного и вспомогательного
кулачкового механизма, циклограммирование и исследование их
совместной работы,
• проектировочные расчеты зубчатых механизмов,
• формировать различные виды внешних нагрузок на
рабочие органы,
• выбирать двигатели,
• исследовать движения главного вала машины.
Программа снабжена системой помощи включающей в себя:
• подсказки по всем аспектам работы с ней,
• иллюстрированные справочники по методам решения задач.
Таким образом, программа Mechanic является и обучающей
системой.
Данное пособие опирается на версию программы 2.0.
3
1. РАБОТА С ПРОГРАММОЙ Mechanic
Обычно программа предоставляется преподавателем.
Перепишите папку Mechanic, содержащую собственно файл
программы Mechanic.exe и подпапки MechHelps и MechPichers.
Скопируйте все это на свой винчестер. Стартуйте программу
Mecha-
nic.exe, откроется её главная форма (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Главная форма при первом старте
1.1. Начало работы
Дайте команды Файлы→Новый проект … . В открывшемся
стандартном для Windows окне задайте имя Вашему проекту и
нажмите кнопку <Сохранить>. Имя проекту следует задавать так:
Номер группы Фамилия, например, К481Иванов. На проверку
приносить или присылать по электронной почте расчетно-
пояснительную записку, оформленную в Word, файл для данного
примера К481Иванов.doc и все файлы проекта для программы
Mechanic.
В зависимости от состава решаемых задач проекта может быть до
семи файлов (в рассматриваемой версии программы). Все они будут
иметь одно и то же имя, но разные расширения, например:
К481Иванов.MEC
К481Иванов.MEL
К481Иванов.JPR
К481Иванов.MED
К481Иванов.MEZ
4
К481Иванов.MPR
К481Иванов.MEК
1.2. Продолжение прерванной работы
Дайте команды Файлы→Открыть проект … . В
открывшемся стандартном для Windows окне укажите имя Вашего
проекта и нажмите кнопку <Открыть>.
Если Вы продолжаете работу на том же компьютере или даже на
другом, но с такой же системой файлов, то удобно воспользоваться
списком последних открывавшихся проектов в меню “Файлы”.
Не забывайте сохранять данные проекта с помощью команд
Сохранить проект или Сохранить проект как … . По этим
командам формируются все файлы проекта, относящиеся к
рычажному механизму, данные для которых Вы ввели.
2. ФОРМИРОВАНИЕ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
В любой машине главным считается механизм, создающий
главное для данной машины движение. В курсовых проектах по
ТММ главным всегда является рычажный механизм и с его
формирования начинается работа над проектом.
Если механизм Вы еще не создавали, то в главном меню дайте
команду Рычажный механизм→Создать. Если механизм уже был
создан, а Вы хотите что-то изменить или справиться о каких-то
данных, то дайте команду Рычажный механизм→Редактировать
(рис. 2.1). В появившейся в обоих случаях форме (рис. 2.2) прежде
всего задайте число степеней свободы. В курсовых проектах по
ТММ оно обычно равно единице, поэтому далее в основном
рассматривается именно этот случай, но программа позволяет
формировать механизмы с числом степеней свободы до семи.
5
Рис. 2.1. Главное меню
Рис. 2.2. Формирование рычажного механизма
2.1. Входные механизмы
В блоке под надписью “Выбор типа входного механизма”
для каждой степени свободы укажите тип входного механизма.
Программа предлагает три варианта: кривошип, ползун и
качающийся ползун. Дайте команды Входной
механизм→Добавить.
В дальнейшем, если Вам понадобится внести в него изменения, то
нужно будет дать команды Входной механизм→Редактировать.
В зависимости от типа механизма откроется соответствующая
форма. В форме для кривошипа (рис. 2.3) пояснения требуются
только для величин ϕ и ϕ . Для любого механизма существует
01
начало цикла, от которого отсчитывается угол поворота
6
кривошипа. Например, для механизма на рис. 2.2 началом цикла
является то его положение, в котором рабочий орган (точка F)
занимает крайнее верхнее положение. Угол поворота ϕ для этого
01
положения в отсчете от оси X НСК можно определить
0
автоматически в разделе кинематики, и в соответствующее окно на
данной форме он заносится также автоматически. Угол ϕ для
прорисовки механизма отсчитывается от положения ϕ .
01
Рис. 2.3. Входной механизм типа «кривошип»
Далее требуется задать характер движения входного звена.
Для этого в меню формы (см. рис. 2.2) дайте команды Входной
механизм→Закон движения. Откроется форма, показанная на
рис. 2.4. Здесь, прежде всего, нужно указать тип закона движения,
после чего задать его параметры. В курсовых проектах по ТММ
при кинематическом анализе, как правило, принимается
допущение о постоянстве угловой скорости кривошипа. В этом
случае достаточно ввести только её величину в поле ω и задать
m
полный угол поворота кривошипа ϕ = 360°.
m
7
При движении типа “Трапеция с возвратом” для входного
ползуна (рис. 2.5) нужно задать временные характеристики T , T ,
п р
T , T, а далее или максимальную скорость v , или полный ход
y т m
ползуна S .
m
Рис. 2.4. Закон движения входного механизма типа «кривошип»
8
Рис. 2.5. Закон движения входного механизма типа «ползун»
2.2. Структурные группы (СГ)
Вернемся к форме, показанной на рис. 2.2. После ввода
данных по входным механизмам приступайте к формированию и
присоединению структурных групп (групп Ассура). Программа
Mechanic описываемой версии позволяет работать с группами 2-го
класса 2-го порядка. На форме под надписью “Типы структурных
групп” показаны упрощенные структурные схемы групп, с
которыми программа может работать. Механизм, изображенный
на рис. 2.2, содержит две группы: трехшарнирную и шатун-ползун.
В блоке под надписью “Выбор типа структурной группы для
присоединения” указываете нужный тип группы Ассура и в меню
даете команды Структурная группа→Присоединить. В
дальнейшем, если Вам понадобится внести в неё изменения или
посмотреть параметры, то нужно будет дать команды
Структурная группа→Редактировать. В зависимости от типа
группы откроется соответствующая форма.
На форме для трехшарнирной группы (рис. 2.6) имеются
иллюстрации и пояснения.
9
Рис. 2.6. Трехшарнирная структурная группа
С помощью меню в левой нижней части формы можно
вывести иллюстрацию с упрощенной или с полной структурной
схемой СГ, на которой обозначены все размеры. В курсовых
проектах, как правило, достаточно упрощенной схемы. Те
размеры, которые не обозначены на схеме вводить и не следует, их
нужно оставить равными нулю.
Некоторых пояснений требует вопрос о присоединении
внешних шарниров A и C. Любой из них может быть присоединен:
к стойке, к входному механизму, к любому звену другой
структурной группы.
Важно: координаты точки присоединения задаются в системе
координат того звена, к которому происходит присоединение.
В данном примере, указано, что шарнир A присоединен к
входному кривошипу. Смотрим рис. 2.3, там обозначена ЛСК
кривошипа XY и на рис. 2.6 величины X , Y заданы в этой
k k A A
системе. Шарнир C присоединяется к стойке, поэтому величины
X , Y заданы в НСК X Y (см. рис. 2.2).
C C 0 0
Величины X , Y – это координаты центра масс первого звена
S1 S1
в группе, а X , Y – координаты центра масс второго звена в
S2 S2
группе. Задаются соответственно в ЛСК своих звеньев.
Рабочим органом (РО) можно назначить любую точку любого
звена. Для этого, во-первых, следует указать, что на звене есть
дополнительная точка, во-вторых, задать её координаты в ЛСК
этого звена, в-третьих, в меню, расположенном в самом низу
формы, указать эту точку как рабочий орган. В данном примере в
нижнем меню указано, что в данной СГ нет РО и дополнительные
точки не указаны. Следует иметь в виду, что в общем случае
дополнительные точки это не обязательно РО, это могут быть
просто точки, которые Вам нужно прорисовывать.
Форма для струк‒турной группы типа “шатун-ползун”
(рис. 2.7) применительно к механизму, изображенному на рис. 2.2,
содержит иллюстрации и пояснения. С помощью меню в левой
нижней части формы можно вывести иллюстрацию с упрощенной
или с полной структурной схемой СГ, на которой обозначены все
размеры. В курсовых проектах, как правило, достаточно
упрощенной схемы.
10
