книги из ГПНТБ / Баренбойм, А. Б. Малорасходные фреоновые турбокомпрессоры

ВЫСШЕЕ ВОЕННО-МОРСКОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОРДЕНА ЛЕНИНА УЧИЛИЩЕ имени Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО

Л. М. А Л Е К С А Н Д Р

КУРС ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ

И ДЕТАДЕЙ МАШИН

X.

ѵ Х

ЛЕНИНГРАД

1973

ВЫСШЕЕ ВОЕННО-МОРСКОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОРЛЕНА ЛЕНИНА УЧИЛИЩЕ имени Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО

Л. М. А Л Е К С А Н Д Р

КУРС ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ

И ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Утверждено Начальником НВМИОЛУ имени Ф. Э. Дзержинского

в качестве учебного пособия для курсантов Училища

*

ИЗДАНИЕ ВЫСШЕГО ВОЕННО-МОРСКОГО ИНЖЕНЕРНОГО ОРДЕНА ЛЕНИНА УЧИЛИЩА имени Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО

Ленинград

1973

УДК 621,81 (075)

Данное учебное пособие составлено в соответствии с действующей программой Высшего военно-морского инже­

в нем разделов н отдельных вопросов, относящихся к курсу теории механизмов и машин, как то: структура и классифи­ кация механизмов, трение, некоторые вопросы статики и ди­ намики машин, кинематика зубчатого зацепления, статика

икинематика планетарных передач и др.

Вкурсе в небольшом объеме приводятся справочные данные в помощь курсантам при выполнении ими практиче­ ских заданий н курсового проекта.

© Издательство ВВМИОЛУ им. Ф. Э. Дзержинского. 1974.

ВВЕДЕНИЕ

Теория механизмов и деталей машин занимается изучением кинематики и динамики механизмов и машин, определением раз­ меров и формы деталей, обеспечивающих их прочность и эксплуа­ тационную надежность.

Машиной называется такой комплекс физических тел, который может выполнять определенную полезную технологическую работу.

Механизм есть также совокупность физических тел, к которой предъявляется лишь требование выполнения определенных, дикту­ ющихся технологическими требованиями, движений.

звеньев. Для того чтобы машина и механизм выполняли заданные функции, необходимо обеспечить определенное движение отдель­ ных звеньев. Обычно одно или несколько звеньев получают движе­ ние от внешнего источника энергии, при этом остальные звенья должны двигаться по определенному закону, определяемому техно­ логическим назначением машины и механизма.

Теория механизмов и машин занимается вопросом, как обеспе­ чить необходимое движение звеньев машины при определенных заданных условиях.

При работе машин и механизмов на их звенья действуют силы как статические, так и динамические. Определение этих сил явля­ ется также задачей теории механизмов и машин.

Очевидно, что под действием сил в звеньях машин и механизмов возникают напряжения. Курс деталей машин , изучает вопрос, касающийся определения напряжений и нахождения размеров деталей, при которых будет обеспечена прочность и эксплуатацион­ ная их надежность.

В машинах и механизмах имеются разнообразные детали, однако во всех существующих машинах можно выделить ряд деталей, выполняющих в разных машинах одинаковые функции, которые называются деталями общего машиностроения. Изучение их является предметом раздела деталей машин.

Изучая основные детали машин, их конструкцию, эксплуата­ ционные характеристики, теоретические принципы, определяющие

3

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Г Л А В А I

ОСНОВЫ СТРУКТУРЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ

§1. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРЫ И ИХ СВОЙСТВА. КЛАССИФИКАЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАР.

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Гели движение двух звеньев взаимно связано друг с другом, то такое соединение называется кинематической парой.

Кинематические пары разделяются на 5 классов. Класс кинема­ тической пары определяется числом связей, налагаемых на относи­ тельное движение звеньев, составляющих пару.

Число степеней свободы кинематической пары равно числу воз­ можных относительных движений звеньев, составляющих пару.

Очевидно, что отдельно изолированное звено в пространстве обладает 6-ю степенями свободы, а на плоскости — 3-мя степенями свободы.

Для движения в пространстве

nt — число перемещений вдоль осей.

Связь, налагаемая при соединении двух звеньев, уменьшает число возможных свободных перемещений сопряженных звеньев относительно друг друга. Это характеризуется зависимостями.

где ^свб — число свободных перемещений; Рсвязи — число связей.

5

Все кинематические пары характеризуются данными табл. 1. Примеры некоторых кинематических пар приведены на рис. 1.

Кинематические пары, соединенные вместе, образуют замкнутую кинематическую цепь.

Рассмотрим цепь, состоящую из п звеньев. Если бы все звенья были подвижными, т. е. не были связаны в кинематические пары,

Эта формула носит название «структурной формулы кинематиче­ ской цепи».

Соответственно структурная формула для кинематической цепи, содержащей только плоские кинематические пары 5-го и 4-го клас­ сов, будет

Эта формула носит название «структурной формулы Чебышева», впервые ее получившего для плоской кинематической цепи. Прак­ тическое использование формулы Чебышева показано на следую­ щих примерах.

На рис. 2 показаны 2 стержня, соединенные плоскими шарни­ рами 5-го класса.

Следовательно,

т. е. кинематическая цепь обладает двумя степенями свободы.

6

Рис. 1.

Так, для схемы рис. 4

п = 5, Р5 = 7, 5 = 3- 5—2-7=1.

В сложной кинематической цепи, состоящей из многих звеньев, можно жесткие треугольники рассматривать как одно звено. Так, цепь, показанная на рис. 3, может быть заменена эквивалентной схемой (см. рис. 4), для ко­ торой

п = 4, Р5 = 6 и 5 = 3 • 4—2 • 6= 0.

В действительности, эта цепь обладает одной степенью свободы. Расхождение со структурной формулой объясняется тем, что в цепи

имеется лишнее параллельное звено ab, которое не влияет на харак­ тер движения. Если это звено было бы расположено наклонно по

7

ведущим, получает принудительное движение, а все остальные звенья, называемые ведомыми, будут совершать вполне определен­ ные движения. Очевидно, что в механизме, обладающем двумя степенями свободы, ведущими должны быть 2 звена.

Г Л А В А II

ТРЕНИЕ В КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАХ И МЕХАНИЗМАХ

§2. ВИДЫ ТРЕНИЯ

Вкинематических парах, в которых существует относительное перемещение звеньев, имеет место трение, оказывающее существен­ ное влияние на работу механизмов и машин.

Трение может являться как вредным сопротивлением для дан­ ной машины, так и полезным. Так, например, возможная макси­ мальная сила тяги локомотива, трамвая, автомашины определяется величиной силы трения между колесами и рельсом или шинами автомобиля и дорогой. В то же время сила трения в подшипниках, вызывающая износ и выделение тепла, является силой вредного сопротивления.

Различают два основных вида трения: 1) трение скольжения, возникающее тогда, когда существует соприкосновение и взаимное скольжение соприкасающихся тел. Это трение всегда имеет место в низших кинематических парах; 2) трение качения, возникающее тогда, когда существует соприкосновение в точке или по линии и относительное перекатывание соприкасающихся тел. Это трение имеет место в высших кинематических парах.

Трение скольжения

Это трение подразделяется на два основных вида трения: а) трение сухих тел и б) жидкостное трение.

При сухом трении происходит относительное скольжение сухих или смазанных поверхностей.

При жидкостном трении соприкасаются и скользят друг подругу' слои жидкости. Очевидно, что явления, протекающие в этих дву'х случаях, совершенно различны, вследствие чего и аналитические зависимости, описывающие эти явления, будут также различными.

Как будет показано ниже, в тех случаях, когда скользящие поверхности покрыты смазывающей жидкостью (но не имеет место жидкостное трение), аналитические зависимости, связанные с та­ кого рода трением, исходят из законов сухого трения.

Условия возникновения жидкостного трения

Рассмотрим пластину, лежащую на неподвижной плоскости (рис. 7). Предположим, что между пластиной и опорной поверх­ ностью протекает жидкость со скоростью ѵ. Если пластину нагру­

8