Б.В.Глухов, Д.С.Воронцов

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА

(разделы «Теория механизмов и машин», «Детали машин», «Грузоподъёмные машины»)

Часть 1 Теория механизмов и машин

Учебные материалы

2013

ПРЕДИСЛОВИЕ

Дисциплина «Прикладная механика» специальности 190401 «Эксплуа-тация железных дорог» состоит из трёх базовых дисциплин: теоретическая механика, сопротивление материалов и детали машин. Раздел «Детали ма-шин» включает прикладные дисциплины «Теория механизмов и машин» , «Детали машин» и специальную дисциплину «Грузоподъёмные машины». Учебники по данному разделу отсутствуют. В работе приведен минимально необходимый теоретический материал по завершающим дисциплину «Прикладная механика» разделам; задание, порядок выполнения и правила оформления расчётно-графической работы, экзаменационные задачи, примеры их решения и справочные данные.

Оглавление ч. 1

1.ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН. ВВЕДЕНИЕ

2. Механические передачи

3.Механический коэффициент полезного действия

4. ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАЧ

5. КИНЕМАТИКА ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

6. ГЕОМЕТРИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

1. Теория механизмов и машин. Введение

Название дисциплины «Теория механизмов и машин», содержит термины «механизм» и «машина».

Машина есть устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека.

Машина всегда совершает полезную работу. С точки зрения выполняемых функций машины подразделяются на четыре класса:

1) энергетические машины;

2) рабочие машины;

3) информационные машины;

4) кибернетические машины.

Энергетические машины предназначены для преобразования любого вида энергии в механическую и наоборот. К ним относятся электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), турбины, гидродвигатели, паровые машины, электрогенераторы и др.

Рабочие машины предназначены для преобразования материалов и подразделяются на технологические и транспортные.

В технологических машинах под материалом подразумевается предмет, который может быть в твердом, жидком либо газообразном состоянии, и его преобразование состоит в изменении размеров, формы, свойства или состояния. Это, например, станки различного назначения, компрессоры, машины сельского хозяйства, текстильные, металлургические, полиграфические и другие машины.

В транспортных машинах под материалом понимается перемещаемый предмет. К таким машинам относятся локомотивы, автомобили, самолеты, тракторы, краны, конвейеры, лифты и т.д.

Информационные машины предназначены для получения и преобразования информации. Если информация представлена в виде чисел, то информационная машина называется счетной, или вычислительной.

Кибернетической называется машина, заменяющая или имитирующая различные механические, физиологические или биологические процессы, присущие человеку и живой природе, и обладающая элементами искусственного интеллекта (роботы, аппараты искусственного кровообращения, искусственная почка и др.).

В качестве примера технологической машины рассматривается бульдозер (рис. 1.1), структурная схема которого представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.1. Бульдозер

Рис. 1.2. Структурная схема бульдозера

Как и любая рабочая машина, бульдозер состоит из 6 подсистем:

1) двигатель Д;

2) трансмиссия П (передачи, гидроцилиндры);

3) рабочий орган РО;

4) движитель ДЖ (гусеничный, пневмоколесный, железнодорожный и т.д.);

5) металлоконструкция МК;

6) система управления СУ.

Все элементы, кроме металлоконструкции, содержат механизмы.

Механизмом называется устройство для преобразования механического движения твердых тел (звеньев, деталей).

Если в преобразовании кроме твердых тел участвуют жидкие и газообразные тела, то механизм называется гидравлическим или пневматическим.

Механизмы не совершают полезной работы. Они предназначены только для осуществления требуемых законов движения их звеньев. В технике наибольшее распространение получили следующие механизмы: рычажные, зубчатые, кулачковые и другие.

Из рычажных механизмов шарнирный четырёхзвенник (рис. 1.3) применяется: в портальных кранах (рис. 1.4), в тестомесильных машинах (рис. 1.5), в снегоуборочных машинах, в путевых машинах, в стеклочистителях автобусов и других устройствах.

Рис. 1.3. Шарнирный четырёхзвенник Рис. 1.4. Портальный кран

Рис. 1.5. Тестомесильная машина

Наиболее распространён рычажный кривошипно-ползунный механизм, который широко применяется в автомобилях, тракторах, компрессорах и других машинах. Элементы кривошипно-шатунного механизма ДВС представлены на рис. 1.6. Структурная и кинематическая схемы механизма ДВС изображены на рис. 1.7.

Рис. 1.6. Элементы кривошипно-шатунного механизма ДВС

Рис. 1.7. Кривошипно-ползунный механизм ДВС

Зубчатый, кулачковый механизм и механизмы манипулятора представлены на рис. 1.8…1.10.

Рис. 1.8. Зубчатый механизм Рис. 1.9. Кулачковый механизм

газораспределения автомобиля

Рис. 1.10. Механизм манипулятора