Основні поняття теорії механізмів і машин (ТММ)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основні поняття теорії механізмів і машин (ТММ)

Рис. 1.1. Граф курсу ТММ

Рис. 1.2. Класифікація машин за І.І. Артоболевським

МАШИНА - пристрій, який виконує механічний рух для перетворення енергії, матеріалів та інформації з метою заміни або полегшення фізичної чи розумової праці людини.

Класифікація машин за І.І. Артоболевським наведена на рис.1.2.

Енергетичні машини - це машини, які перетворюють один вид енергії в інший.

Двигуни перетворюють будь-який вид енергії в механічну, перетворювачі - навпаки. Наприклад: електродвигуни та електрогенератори.

Робочі машини - це машини, що призначені для перетворення матеріалів. Робочі машини підрозділяються на технологічні, які змінюють форму, склад або структуру об'єктів, що обробляються (наприклад, верстати, преси, дробарки, насоси тощо) і транспортувальні, які призначені тільки для переміщення об'єктів (наприклад, конвеєри, підйомники, ліфти, автомобілі тощо).

Інформаційні машини - це машини, які призначені для перетворення інформації. Контрольно-керуючі машини перетворюють контрольно-вимірювальну інформацію з метою керування енергетичною або робочою машиною. Математичні машини перетворюють інформацію, яка отримується у вигляді різноманітних математичних образів, алгоритмів тощо (сюди відносяться ЕОМ).

Кібернетичні машини здатні замінювати деякі функції людини (розпізнавати літери, образи, відображати людську мову, виконувати відповідні рухи за усною командою людини, замінювати окремі органи людини - серце, нирки, кінцівки тощо).

МЕХАНІЗМ - це система тіл, що призначена для перетворювання руху одного або кількох тіл у потрібні рухи інших тіл.

Наприклад: шарнірно-важільний механізм у двигуні внутрішнього згоряння перетворює поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого валу.

ЛАНКА МЕХАНІЗМУ

Деталь машини - це виріб, який виготовлено з одного матеріалу без складальних операцій. Наприклад: вал, зубчасте колесо, кришка.

Ланка механізму - це деталь або сукупність деталей, які жорстко з'єднані між собою та входять в механізм як єдине ціле.

ВИДИ ЛАНОК

Вхідна ланка - це ланка, якій надається рух, що підлягає перетворенню.

Вихідна ланка - це ланка, яка здійснює рух, для виконання якого призначений механізм.

Стояк - нерухома ланка механізму. УВАГА! У механізмі завжди один стояк.

Кривошип - це ланка, яка здійснює повний оберт навколо осі обертання.

Коромисло - це ланка, яка здійснює неповний оберт або коливальний рух.

Повзун - це ланка, яка здійснює поступальний рух.

Шатун - це ланка, яка здійснює складний (плоскопаралельний рух).

Ведуча ланка - ланка, для якої елементарна робота зовнішніх сил, що прикладені до неї, додатна.

Ведена ланка - ланка, для якої елементарна робота зовнішніх сил, що прикладена до неї, від'ємна.

Початкова ланка - це ланка, якій приписано узагальнену координату, що однозначно визначає положення механізму.

Примітка: Найчастіше за початкову ланку приймається кривошип, тому що йому найпростіше приписати узагальнену координату (кут повороту ).

КІНЕМАТИЧНА ПАРА (КП) - це рухоме з'єднання двох ланок, які стикаються, що обмежує їх відносний рух.

Елемент КП - сукупність поверхонь, ліній, точок, які належать ланкам, і які стикаються при їх відносному русі.

Класифікація КП за числом умов зв'язку (за класами)

За числом умов зв'язку КП діляться на 5 класів (за класифікацією І.І. Артоболевського).

Номер класу відповідає числу умов зв'язку - тобто обмежень, що накладаються на відносний рух ланок (це за І.І. Артоболевським).

Як відомо з курсу теоретичної механіки, вільне абсолютно тверде тіло, що рухається в просторі, має шість ступенів вільності ().

Входження ланок у кінематичну пару накладає на їх відносний рух певні умови зв'язку. Число таких умов зв'язку:

,(1.1)

де - число степенів вільності ланки, що входить у кінематичну пару.

Іноді застосовується класифікація за В.В. Добровольським - за числом степенів вільності .

Розглянемо деякі кінематичні пари (рис. 1.3...1.11).

Алгоритм визначення класу кінематичної пари

1. Систему координат слід ув'язати з однією з ланок кінематичної пари.

2. Визначити можливі елементарні переміщення відносно даної системи координат (Н).

3. Перевірити наявність можливих функціональних зв'язків між цими елементарними переміщеннями (приклад "гвинтової пари").

4. За формулою визначити число умов зв'язку, що і визначає клас кінематичної пари.

Вищі та нижчі кінематичні пари

Кінематичні пари, у яких ланки стикаються між собою поверхнями або площинами, називаються нижчими.

Кінематичні пари, у яких ланки стикаються між собою по лінії або в точці, називаються вищими.

Нижчі кінематичні пари мають властивість оборотності руху.

Вищі кінематичні пари такої властивості не мають.

Властивість оборотності руху полягає в тому полягає в тому, що траєкторія відносного руху точки не залежить від того, з якою ланкою ця точка пов'язана.

Кінематичні пари, наведені на рис. 1.3,1.4 - вищі, на рис. 1.5...1.11 - нижчі.

На рис. 1.12 наведений приклад нижчої кінематичної пари, що має властивість оборотності руху (траєкторія точки К однакова).

Умовні зображення ланок

Умовні зображення ланок і кінематичних пар регламентує ГОСТ 2.770-68. Умовні зображення кінематичних пар - див. п. 1.5.2.

Кінематичні ланцюги (КЛ)

Кінематичний ланцюг - це сукупність ланок, що з'єднані кінематичними парами.

Види кінематичних ланцюгів

Простий КЛ - це ланцюг, у якого кожна ланка входить не більш ніж до двох кінематичних пар.

Складний КЛ - це ланцюг, у якого є хоча б одна ланка, що входить більш ніж до двох кінематичних пар.

Відкритий КЛ - це ланцюг, ланки якого не утворюють замкнутих контурів. кінематичний енергія двигун

Замкнутий КЛ - це ланцюг, ланки якого утворюють один чи декілька замкнутих контурів.

Плоский КЛ - це ланцюг, ланки якого переміщуються в паралельних площинах.

Просторовий КЛ - це ланцюг, ланки якого переміщуються по площинах, що перетинаються, або по просторових поверхнях.

Кінематична схема механізму (КСМ)

Кінематична схема механізму - це форма опису механізму, що містить інформацію для його кінематичного дослідження. Такою інформацією є характер кінематичних пар та їх точне розташування.

КСМ виконується в масштабі.

Масштабний коефіцієнт ТММ

Масштаб у ТММ - це масштабний коефіцієнт, який показує, скільки натуральних фізичних одиниць міститься в одному міліметрі відрізку, що зображує цю величину.

Має розмірність.

Приклади:

l - масштаб довжини, м/мм;

l - масштаб швидкості, мс-1/мм;

l - масштаб прискорення, мс-2/мм;

l - масштаб сили, Н/мм;

l - масштаб моменту, Нм/мм;

l - масштаб роботи і т. далі.

Зв'язок між масштабом довжини в ТММ і масштабом креслення:

(1.2)

де m - степінь зменшення. Наприклад: 1:2 = 0,002 м/мм.

Структурна схема механізму

Структурна схема - це форма опису механізму, що містить інформацію про його структуру, тобто про кількість ланок і характер їх з'єднання.

Послідовність побудови структурної схеми

1. Вищі кінематичні пари замінюються нижчими (якщо такі є).

2. Поступальні кінематичні пари замінюються обертальними (умовно - позначка "").

3. Зображується стояк - відрізком прямої або многокутником

4. Зображуються ланки, які утворюють кінематичні пари зі стояком.

5. Зображується решта ланок у послідовності утворювання замкнутих контурів.

Примітка: Всі кінематичні пари зображуються кружечками, а ланки - відрізками прямої, трикутниками (многокутниками) за числом елементів ланки.

На рис. 1.14 розглянуто приклад побудови структурної схеми для шарнірно-важільного механізму (ШВМ), наприклад, двигуна внутрішнього згоряння ( - дезаксіал).

Размещено на Allbest.ru