ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
В
ОДНЫХ
КОММУНИКАЦИЙ»
А. И. БАКАСОВ
И. В. КУЗНЕЦОВ
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
конспект лекций
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
2 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ
2.1 Классификация звеньев
2.2 Классификация кинематических пар
2.3 Кинематическая цепь
2.4 Структурные формулы
2.5 Пассивные и избыточные связи
2.6 Заменяющие механизмы
2.7Структурные группы Ассура и их классификация
3 МЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЛОСКОГО МЕХАНИЗМА
4 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА
4.1 Графический метод (метод диаграмм).
4.2 Графоаналитический метод
(метод построения планов скоростей и ускорений).
4.3Аналитический метод
4.4 Аналоги скоростей и ускорений
5 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМАХ
5.1 Классификация зубчатых механизмов
5.2 Кинематика зубчатых передач
5.3 Элементы теории зацепления. Основной закон зацепления
5.4 Эвольвентное зацепление
5.5 Параметрическое уравнение эвольвенты
5.6 Свойства эвольвентного зацепления
5.7 Коэффициент скольжения зубьев
5.8 Требования к геометрии зубчатых колес
5.9 Основные параметры, характеризующие зубчатые колеса.
5.10 Дуга зацепления и коэффициент перекрытия
5.11 Способы изготовления зубчатых колес. Станочное зацепление
5.12 Подрезание зубьев
5.13 Проектирование эвольвентных зубчатых колес со смещением. Коэффициент смещения.
5.14 Выбор оптимальных коэффициентов смещения.
5.15 Косозубые и шевронные цилиндрические передач
5.16 Планетарные механизмы
5.17 Подбор чисел зубьев планетарного механизма
6 ДИНАМИКА МЕХАНИЗМОВ
6.1Кинетическая энергия механизма. Приведение масс
6.2Классификация сил, действующих на механизм
6.3Приведение сил в механизмах
6.4 Уравнение движения механизма в конечной форме
6.5 Три стадии движения механизма
6.6 Механический коэффициент полезного действия
6.7 КПД сложного механизма
6.8 КПД механизма передачи вращения.
6.9Уравнение движения механизма в дифференциальной форме
6.10Регулирование скорости движения механизма
6.11 Расчет момента инерции маховика
7 КИНЕТОСТАТИКА МЕХАНИЗМОВ
7.1 Приведение сил инерции звеньев к каноническому виду
7.2 Условие статической определимости кинематических цепей
7.3 Кинетостатический расчет плоских механизмов с низшими кинематическими парами
7.4 Кинетостатический расчет двигателя внутреннего сгорания
8 УРАВНОВЕШИВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ И БАЛАНСИРОВКА
РОТОРОВ
8.1 Уравновешивание механизмов
8.2 Статическая и динамическая балансировка роторов
8.3 Приведение сил инерции неуравновешенного ротора к каноническому виду.
8.4 Балансировка неуравновешенных роторов.
Введение
Теория механизмов и машин (ТММ) является ключевой учебной дисциплиной в образовании инженера механика, поскольку она исследует реальные механизмы на основании общих положений теоретической механики, т.е. осуществляет переход к практическому использованию теоретических закономерностей.
В ТММ решаются две основные задачи:
Анализ – исследуется структура, кинематика и динамика существующего механизма с целью его изучения и дальнейшего усовершенствования.
Синтез – разработка методов расчета и проектирования нового механизма по некоторым наперед заданным ограничениям (техническим заданием).
Решение задач анализа и синтеза включают следующие разделы:
Структурный анализ.- Определяются виды осуществляемых движений; способы их преобразования; число степеней свободы механизма; правильное расположение элементов и связей между ними. Это определяет технологичность механизма и его надежность. Геометрические размеры элементов механизма при структурном анализе не учитываются.
Метрический синтез.- Определяются геометрические размеры звеньев исходя из заданных технических параметров механизма.
Кинематический анализ.- Определяются траектории, скорости и ускорения характерных точек и элементов механизма. При этом силы, действующие на механизм, не учитываются.
Динамический анализ.- Определяются законы движения элементов механизма с учетом действующих сил.
1 Основные определения
Теория механизмов и машин (ТММ) – наука, изучающая общие методы структурного и динамического анализа и синтеза различных механизмов, механику машин.
Машина – Комплекс устройств, выполняющих механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью механизации и автоматизации трудовых процессов человека.
В зависимости от назначения различают: энергетические, транспортные, информационные и технологические машины.
Энергетические машины – преобразуют любой вид энергии в механическое движение и наоборот.
Транспортные машины – служат для изменения положения материалов или других объектов.
Информационные – предназначены для получения и преобразования информации.
Технологические – преобразуют материал с изменением его размеров, формы, свойств, состояния для выполнения рабочих процессов производства.
Технологические машины состоят из: двигателя, передачи, исполнительного органа, механизмов контроля и управления.
Передаточный механизм – устройство передачи энергии от двигателя к исполнительному органу с помощью преобразования механической энергии.
Любой механизм состоит из звеньев.
Звено – твердое тело (деталь) или совокупность нескольких деталей соединенных между собой в одну неизменяемую механическую систему.
Если звенья механизма движутся параллельно одной плоскости (участвуют в плоском движении), то механизм называется плоским.
Неподвижное звено называется стойкой или корпусом (обозначается -0).
Звенья в механизме соединяются с помощью кинематических пар.
Кинематическая пара – подвижное соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение.
Контакт звеньев в кинематической паре может происходить в точке, линии (высшие кинематические пары) или по поверхности (низшие кинематические пары). Зона контакта называется элементом кинематической пары. Постоянный контакт звеньев в кинематической паре обеспечивается за счет конструктивной формы звеньев (геометрическое замыкание) или с помощью прилагаемых усилий (пружины, жидкости, силы и т.п.) – силовое замыкание. Через кинематические пары происходит передача усилий от одного звена к другому.