Лекция 1. Введение. Структура механизмов

Теория механизмов и машин

Конспект лекций

для студентов специальности

5В071200 «Машиностроение»

Костанай 2013

Автор: Водясов Е.В. ст.преподаватель кафедры «Энергетики и машиностроения»

Конспект лекций по дисциплине Теория механизмов и машин для студентов специальности 5В071200 «Машиностроение». Костанай, 2014

Рецензенты:

Шаяхметов А.Б. – к.т.н., доцент (КГУ им. А.Байтурсынова)

Моисеенко О.В. - к.т.н., доцент (КИнЭУ)

Обсуждено на кафедре «Энергетики и машиностроения»

протокол № 1 от « » августа 2014 г.

Рекомендовано к печати учебно-методическим Советом

Инженерно-технического факультета

протокол № 1 от « » августа 2014 г.

© КИнЭУ, 2014

© Водясов Е.В..,2014

Курс лекций по дисциплине «Теория механизмов и машин»

Содержание

Лекция 1. Введение. Структура механизмов. 4

Лекция 2. Кинематический анализ механизмов. 9

Лекция 3. Построение кинематических диаграмм. 12

Лекция 4. Кинематический анализ и синтез кулачковых механизмов. 14

Лекция 5. Кинематический анализ зубчатых передач. 16

Лекция 6. Синтез эвольвентного зубчатого зацепления. 19

Лекция 7. Синтез многозвенных зубчатых механизмов. 23

Лекция 8. Механизмы передач с гибкими звеньями. Винтовые механизмы. 26

Лекция 9. Механизм универсального шарнира. Механизм двойного универсального шарнира. 27

Лекция 10. Механизмы фрикционных передач. Мальтийский механизм. Гидравлические пневматические механизмы. 29

Лекция 11. Динамический анализ механизмов. 31

Лекция 12. Механическая характеристика машины. 32

Лекция 13. Движение механизмов машины под действием приложенных сил. 33

Лекция 14. Неравномерность хода машины при установившемся движении. 35

Лекция 15. Трение в кинематических парах. 40

Лекция 16. Виброзащита механизмов и машин. Уравновешивание вращающихся звеньев. 41

Лекция 17. Основные понятия теории машин-автоматов. 43

Лекция 1. Введение. Структура механизмов.

Вопросы, рассматриваемые на лекции. ТММ - научная основа новых машин и механизмов. Исторический очерк развития ТММ. Цели и задачи курса. Разделы ТММ. Основные виды звеньев. Кинематические пары. Степень подвижности механизмов. Структурная классификация механизмов. Условия существования кривошипа. Модификация механизмов при замене пар.

Некоторые основные понятия.

Теория механизмов и машин (ТММ)- наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом.

ТММ включает три основные части:

1. Структурный и кинематический анализ механизмов- изучение теории строения механизмов, исследование движения тел образующих механизм с точки зрения геометрии без учета сил, вызывающих движение этих тел.

2. Синтез механизмов - проектирование механизмов по заданным кинематическим и динамическим условиям.

3. Динамический анализ механизмов - определение сил, действующих на звенья механизма во время их движения, изучение взаимосвязи между движениями тел, их массами и силами, действующими на них.

Машина - это устройство, создаваемое человеком, для облегчения физического и умственного труда, увеличения производительности путем частичной или полной замены человека.

Машина - устройство для преобразования энергии, информации или материалов. Машины состоят из механизмов.

Механизм - система тел, предназначенная для преобразования движения одних тел (одного или нескольких) в требуемое движение других.

Например: механизм подачи заготовок, механизм сцепления, механизм торможения и т.д. Механизмы состоят из звеньев и кинематических пар.

Звено - одно или несколько жестко соединенных твердых тел.

Кинематическая пара - соединение двух звеньев, допускающее относительное движение.

Звенья различают входные (ведущие), выходные (ведомые) и промежуточные.

Основные виды звеньев: стойка, кривошип, коромысло, ползун, кулиса, кулачок, зубчатое колесо.

Кроме перечисленных жестких звеньев, в механизмах применяют гибкие (цепи, ремни), упругие (пружины, мембраны) звенья, а также жидкие и газообразные (масло, вода, газ, воздух и т.д.).

Звенья обозначают цифрами, причем нумерация ведется от ведущего звена, а стойке присваивается «ноль».

Кинематические пары обозначают заглавными латинскими буквами (A,B,C,D и т.д.).

Основные виды кинематических пар (таблица 1)

Кинематическая схема механизма – чертеж механизма в выбранном масштабе с соблюдением условных обозначений звеньев и кинематических пар.

Различают кинематические пары высшие и низшие.

Высшая кинематическая пара – звенья соприкасаются по линии или в точке.

Низшая кинематическая пара – звенья соприкасаются по поверхностям (цилиндрический или шаровой шарниры, ползун и кулиса)

Различают кинематические пары с геометрическим и силовым замыканием

Геометрическое замыкание (характерно для низших пар) – соприкосновение элементов звеньев обеспечивается их формами (цилиндрический шарнир, шаровой шарнир, ползун и кулиса).

Силовое замыкание (характерно для высших пар) – соприкосновение обеспечивается силой веса, силой сжатия пружины и т.д.

Высшие пары изнашиваются сильнее, чет низшие, так как чем больше поверхности, тем меньше удельное давление (давление на единицу площади).

Различают пять классов кинематических пар.

Свободно движущееся в пространстве тело имеет шесть степеней свободы(W) – шесть движений (три поступательных, три вращательных).

Основные типы звеньев механизмов (таблица 2)

Если же тело связано с другими телами, то на его движения накладываются ограничения – условия связи (U), тогда число степеней свободы не равно шести, оно уменьшается.

W=6-U

Примеры.

Класс кинематической паре присваивается по числу связей U.