1.3. Курс и задачи курса.

К исследованию механизмов с различными функциональными назначениями можно применять общие методы, базирующиеся на основных положениях современной механики.

Исследование механизмов:

- кинематика, динамика

- теоретическая механика: абсолютно твердые тела

- теоретическая механика, сопротивление материалов, теория упругости, теория колебаний: упругие тела

- гидромеханика, аэродинамика: входят в состав жидкие или газообразные тела

В основе исследований механизмов лежат законы и методы теоретической механики – одной из основных общенаучных дисциплин.

Теоретическая механика – наука, которая изучает механические движения вещественных форм материальных объектов в пространстве с течением времени.

Курс теоретической механики состоит из трех частей: статики, кинематики и динамики.

Статика – это раздел ТМ, в котором изучается относительное равновесие материальных тел, находящихся под действием приложенных к ним сил.

Кинематика – это раздел ТМ, в котором изучается движение материальных тел с геометрической точки зрения, без учета причин, вызывающих и изменяющих это движение.

Динамика – это раздел ТМ, в котором изучается движение материальных тел, происходящие под действием приложенных к ним сил.

Слово «механика» в переводе с греческого означает «изобретение, машина, сооружение».

Механика – одна из первых наук о природе и возникла примерно в 4в. до н.э. в древней Греции.

Зарождение механики связывают с именем Аристотеля (384-322 до н.э.). Аристотель впервые ввел термин «механика».

В трудах Архимеда (287-212 до н.э.) механика получила дальнейшее развитие (закон равновесия рычага, учение о центре тяжести тел).

Леонардо да Винчи (1452-1519): первые исследования в области теории механизмов, трения и движения тел по наклонной плоскости.

Галилео Галилей (1564-1642): по-существу, положил начало динамике.

Исаак Ньютон (1643-1727) в «Математических началах натуральной философии» завершил построение основ классической механики.

Развитие: - геометрических методов: французы Вариньон(1654-1732) и Л. Пуансо(1777-1859)

- аналитических методов: Л. Эйлер(1707-1783), Ж. Даламбер(1717-1783), Ж. Логранж(1736-1813).

Механика машин – наука, состоящая из двух дисциплин: теория механизмов; теория машин.

Теория механизмов и машин – наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом.

Анализ механизмов – исследование структурных, кинематических и динамических свойств механизмов.

Синтез механизмов – проектирование механизмов с заданными структурными кинематическими и динамическими свойствами.

Теория машин – наука, которая изучает совокупность взаимно связанных механизмов, образующих отдельную машину, или машинный агрегат, или машинное устройство, состоящее из комплекса машин – так называемую систему машин автоматического действия.

Структурный и кинематический анализ механизмов:

1. Изучение теории строения механизмов

2. Исследование движения тел, образующих механизм, с геометрической точки зрения, независимо от сил, вызывающих это движение.

Динамический анализ механизмов:

1. Изучение методов определения сил, действующих на тела, образующие механизм

2. Изучение взаимосвязи между а) движениями этих тел, б) силами, на них действующими, в) массами, которыми обладают эти тела.

ТММ состоит из четырёх частей:

1. Структурный и кинематический анализ механизмов;

2. Динамический анализ механизмов;

3. Синтез механизмов;

4. Основы теории машин-автоматов.

Условие связи в КП – ограничения, накладываемые на относительное движение каждого звена, зависящего от способа соединения звеньев пары.

Из теоретической механики

Аксиома связей.

Связь для твердого тела это материальные объекты (тела и точки), которые ограничивают свободу перемещения рассматриваемого твердого тела или материальной точки.

2.Структурный анализ.

2.1.Кинематические пары, классификация КП.

КП-это подвесное соединение двух звеньев.

2.1.1. Низшие и высшие КП.

Низшая пара – КП, которая может быть выполнена соприкосновением, элементов ее звеньев по поверхности или плоскости.

Высшая пара – КП, которая может быть выполнена соприкосновением элементов ее звеньев по линиям или в точках.

2.1.2.Классы КП.

Соединение звеньев в КП накладывает ограничения на движение звеньев (накладывает связи)

Н.Н.Никитин Т.М стр 382.

Механическая система - любая совокупность материальных точек.

Связь - условия, ограничивающие свободу перемещения точек механической системы.

Принятое обозначение:

s-число условий (накладываемых) связи 1<= s<=5

w-число степеней свободы 1<=w<=5

По числу накладываемых связей S на относительное движение звеньев КП подразделяются на 5 классов.

П ространство имеет три измерения. Точка имеет три координаты ,x,y,z.

Три точки определяют материальное тело

Три свободные точки имеют 3*3=9 степеней свободы.

Между тремя точками, определяющими тело, наложено три связи

Т огда число степеней свободы тела равно W= 9-3=6

Это означает возможные движения:

Три-по осям x,y,z

Три-вокруг осей X,y.z

Для отдельно взятого звена:

В пространстве На плоскости

Возможные движения в КП могут быть:

1)независимыми друг от друга;

2)одно с другим связаны каким-нибудь дополнительными геометрическими условиями, устанавливающими функциональную связь между движениями (винтовая пара).

Число простейших движений во втором случае больше числа степеней свободы ,функциональная зависимость является дополнительным условием связи.

Содержание КП	Форма контакта-соприкосновения	Класс КП	Условное обозначение
Шар на плоскости.	Точка ВП	1 класс S=1; W=6-1=5
Цилиндр на плоскости	Линия ВП	2 класс S=2; W=6-2=4
Шар-цилиндр	Точка ВП	2 класс S=2; W=6-2=4
Плоскость-плоскость	Плоскость НП	3 класс S=3; W=6-3=3
Сферическая	Поверхность НП	3 класс S=3; W=6-3=3
Цилиндрическая	Поверхность НП	4 класс S=4; W=6-4=2
Кулачковый	Точка ВП	4 класс S=4; W=6-4=2
	Точка или линия ВП	4 класс S=4; W=2
Поступательная Ползун	Плоскость НП	5 класс S=5;W=1
Вращательная Шарнир	Поверхность НП	5 класс S=5; W=1
Винтовая	Поверхность НП	5 класс S=5;W=1 Два движения функционально связаны

Высшая КП – КП, которая может быть выполнена соприкосновением элементов её звеньев по линиям или в точках.

Низшая КП – КП, которая может быть выполнена соприкосновением элементов её звеньев по поверхности.

2.1.3 КП плоские и пространственные.

Так как плоскость уже накладывает три связи, а встречное звено накладывает одну или две связи, то на плоскости могут существовать только КП 4 и 5 классов.

2.1.4. КП с силовым и геометрическим замыканием

Геометрическое замыкание осуществляется соответствующими геометрическими формами элементов звеньев КП.

Силовое замыкание осуществляется силой веса, силой упругости пружины и т.д.

Силовое замыкание