Лекція №1 Основні поняття з теорії механізмів і машин (тмм)

План лекції

1.1 Вступ. Завдання курсу з ТММ та ДМ.

1.2 Основні поняття ТММ

1.1 Вступ

Курс «Теорія механізмів і машин і деталі машин» у навчальних планах вищих навчальних закладів не машинобудівних спеціальностей передбачений як одна навчальна дисципліна, а у навчальних планах вишів машинобудівного профілю він передбачений як дві окремі дисципліни.  

Курс теорії механізмів і машин є перехідним ступенем в ланцюзі механічної   підготовки інженера – він спирається на фундаментальні знання, що отримані студентом при вивченні математики, фізики, теоретичної механіки і є базою для вивчення подальших практичних (спеціальних) дисциплін механічного циклу (перш за все для курсу «Деталі машин»).

У ТММ обґрунтовується вибір оптимальних па­раметрів машин і механізмів, визначаються методи їхнього раціонального проектування.

Механізми і машини складаються з деталей. Деталі машин – наукова дисципліна, що займається вивченням, проектуванням і розрахунком виробів загального призначення, до яких відносяться такі, що зустрічаються майже у всіх машинах (кріпильні деталі: болти, гвинти, шпильки тощо; вали, зубчасті колеса, підшипники, муфти тощо.

Мета курсу ”Деталі машин” являє вивчення будови машини, принцип роботи, розрахунки і проектування деталей машин і механізмів загального призначення. Вивчаються кінематичні розрахунки, основи розрахунків на міцність і жорсткість, методи конструювання, раціональний вибір матеріалів і способи з'єднання деталей.

Знання з ТММ та ДМ необхідні не тільки інженерам-конструкторам, які проектують машини, а й інженерам, що займаються їхнім виготовленням і експлуатацією. Вони повинні добре знати основні механізми, принципи їхньої роботи, найваж­ливіші кінематичні та динамічні властивості. У процесі експ­луатації машини завжди можуть виникнути неполадки. Усу­нути їх, а в деяких випадках дати завдання на проектування нової машини чи вдосконалення існуючої, може тільки інженер, який добре знає властивості механізмів, їхню будову і взаємодію у машині.

1.2 Основні поняття тмм

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

Залежно від того, які функції виконують машини, їх можна розділити на:

 а) енергетичні (двигун внутрішнього згоряння; електродвигун; генератор електричного струму; турбіна );

 б) транспортні (крани, транспортери, автокари, автомобілі, тепловози, трактори, ліфти, літаки тощо);

 в) технологічні (мета­лорізальні верстати, прокатні стани, металургійні, текстильні, поліграфічні, сільськогосподарські машини, машини легкої та харчової промисловості та багато інших машин);

 г) контрольно-керуючі;

 д) математичні (лічильно-обчис­лювальні машини, механічні інтегратори, бухгалтерські);

 е) кібернетичні (для заміни людини в його трудових і фізіологічних функціях: апарати штучне серце, штучні нирки, робот-домогосподарка тощо).

Механізмом називають систему твердих тіл, рухомо з’єднаних між собою і призначену для перетво­рення руху одного або кількох тіл у потрібні рухи інших тіл.

Кожний механізм або машина складається з окремих деталей.

Деталь – це виріб, що виготовлений із однорідного за найменуванням і маркою матеріалу без застосування складальних операцій (склепування, згвинчування, зварювання, склеювання, зшивання тощо).

У стаціонарних машинах і ме­ханізмах є нерухомі деталі і деталі, що рухаються відносно нерухо­мих.

У рухомих машинах і механізмах, наприклад, у двигуні авто­мобіля нерухомими деталями умовно вважаються ті, що постійно зв'язані з корпусом автомобіля. Відповідно до цього у кривошип­но-поршневому двигуні (рисунок 1.1, а):

нерухомі деталі  корпус двигуна 4, підшипник корінного (колінчастого) вала 0, циліндри 5 тощо;

рухомі  корінний вал 1, шатун 2, поршні З, клапани 6 то­що. На рисунку 1.1, с наведено кінематичну схему цього механізму.

Рисунок 1.1 – Кривошипно-поршневий двигун

а) – поздовжній розріз двигуна: 0 – підшипник корінного вала, 1 – корінний (колінчастий) вал, 2 – шатун, 3 – поршень, 4 – корпус двигуна, 5 – циліндр, 6 – клапан;

b) – шатун двигуна: 1 – тіло шатуна, 2 – втулка, 3,4 – вкладиші, 5 – головка, 6 – болт, 7 - гайки із шайбами і шплінтами;

с) – кінематична схема кривошипно-поршневого двигуна.

Схема – це конструкторський документ, в якому у вигляді умовних позначень показані складові частини виробу, а також зв'язок між ними. Схеми виконують без врахування дійсного просторового розташування частин виробу і без дотримання масштабу.

Ланка – деталь або жорстке з’єднання декількох деталей, що несе елементи кінематичних пар.

Кінематична пара – місце рухомого з’єднання двох ланок.

Вхідна (ведуча) ланка – ланка, закон руху і сили якій задається.

Вихідна (ведена) ланка – від якої отримується потрібні рухи і сили для робочого органу.

Кожна рухома деталь або група деталей, які утворюють одну жорстку рухому систему тіл, має назву рухомої ланки механізму або машини. Наприклад, шатун двигуна (рисунок 1.1,b) буде однією рухомою ланкою, хоч він може складатися з ряду деталей (тіло шатуна 1, запресованої в нього втулки 2, вкладиші 3 і 4, головка 5, болти 6 із гайками 7, шайбами і шплінтами).

Усі нерухомі деталі утворюють одну нерухому систему тіл, яка називається нерухомою ланкою або стояком. Наприклад, корпус двигуна, підшипники корінного вала тощо разом утво­рюють одну нерухому ланку, або стояк.

Таким чином, у будь-якому механізмі або машині маємо од­ну нерухому ланку і одну або декілька рухомих ланок.