Теорія механізмів і машин та деталі машин
КУРС ЛЕКЦІЙ
Лекція 1.Структурний аналіз механізмів. Кінематичні пари та кінематичні ланцюги. Ступінь рухомості механізму .Будування плану положень механізму. Будування кінематичних діаграм.
Передмова
Машинобудування - основна і провідна галузь промисловості. без належного розвитку якої неможливі успішний, розвиток інших галузей, підвищення продуктивності праці, звільнення людини від тяжкої монотонної фізичної праці. Тому вивченню теорії механізмів і машин у вищій школі повинно відводитись чільне місце.
З історії науки
Механіка - одна з найдавніших наук..
Відомості про перші механізми губляться в глибині століть. Перші з них - це майстерно виконані штучні механізми - пастки для відлову звірів, про що свідчать рисунки на скалах і стінах печер.
Особливого розквіту наука про механізми набула у стародавній Греції. Архімед /287 - 212 pp. до н.е./ не тільки заклав основи п’яти простих машин - важеля, клина, ворота, гвинта і блока, а й працював в області практичної механіки. Подалі вчення про механізми розвинув Арістотель - людина енциклопедичних знань.
Епоха Відродження висунула титана Леонардо да Вінчі, який створив гідравлічні машини, тангенціальну турбіну з кривими лопастями, прядильну машину, волочильні верстати, верстат для насічки напилків, пристосування для нарізки гвинтів, розробив проект першого в світі екскаватора.
Розвиток цього курсу нерозривно пов’язаний з розвитком машинного способу виробництва.
В окрему науку ТММ виділилася наприкінці ХУШ ст., коли почався бурхливий розвиток промисловості в Англії, Франції, Німеччині. Засновником російської школи ТМК є П.Л.Чебишев /І82І-І894/ -великий, російський математик і механік
Л.В.Ассур /1876-1920/ - автор раціональної класифікації механізмів. Слід згадати і внесок попередників цих учених: М.В.Ломоносова, Л.Ейлера і практиків-мєханіків І.П.Кулібіна, І.І. Ползунов, К.Д.Фролова, Ю.О. та М.О.Черепанових, А.Н.Нартова. Радянська школа ТММ продовжила традиції російської школи /О.ІІ.Малишев, І.Л.Артоболевський, С.М.Кожевников. І.І.Бруєвич. Л.Н.Решетов, М.А.Скуридін та ін./ і посідала ведуче місце у світовій теорії механізмів і машин.
Предмет і структура курсу тмм
Теорія механізмів і машин - наука, що вивчає структуру, кінематику та динаміку механізмів і машин.
Оскільки рух механізмів і машин залежить від їх будови та сил, що діють на них, курс ТММ зручно поділити на два великих розділи:
"Структура і кінематика механізмів". Вивчаються будова механізмів і рух елементів їх з геометричної точки зору незалежно від сил, що викликають їх рух; метода проектування механізмів виходячи з умов кінематики, тобто враховуючи переміщення веденої ланки, закон руху її траєкторії тощо; .
"Динаміка механізмів і машин". Вивчаються методи визначення сил, що діють на ланки та їх елементи в процесі руху машини, взаємозв’язок між рухом ланок і силами, що діють на них, та масами ланок.
І. Структурний аналіз механізмів
1.1. Основні поняття та означення
Усі механізми та машини складаються з окремих деталей. Деталь – це елементарна частина машини, виготовлена як правило з цілого шматка матеріалу або з окремих частин зварюванням, тому не може бути розібрана на простіші без руйнування: вал, шпонка, зубчасте колесо. Під час роботи машини одні деталі залишаються нерухомими, інші, рухаються відносно нерухомих і рухомих, іноді група деталей рухається як одне ціле відносно інших. Тому в ТММ існує поняття – ланка.
Рухомою ланкою називають рухому деталь або групу деталей, що рухаються як одне ціле, а деталі в ній не рухаються одна відносно одної.
Кінематичною парою називають рухоме з’єднання двох деталей, які безпосередньо стикаються.
Кожне тіло яке входить в кінематичну пару називається ланкою.
Сукупність ланок з’єднаних між собою кінематичними парами називається кінематичним ланцюгом. Умовне зображення механізму, що показує, з яких ланок побудовано цей механізм і якими кінематичними парами з’єднані ланки, називається кінематичною схемою.
Механізм – це штучний кінематичний ланцюг з однією нерухомою ланкою, призначений для виконання цілком визначеного доцільного руху.
Машина – це механізм або комплекс механізмів, що виконує корисну роботу на виробництві або при перетворенні енергії.
1.2. Класифікація кінематичних пар
Згідно з визначенням механізм – це кінематичний, ланцюг, в якому кожні дві ланки утворюють кінематичну пару. Залежно від того, як з’єднані між собою ланки (якими кінематичними парами), залежить їх рух.. Кінематичні пари розбиті на класи й види виходячи з таких ознак: 1) залежно від кількості накладених на відносний рух кожної ланки зв’язків; 2) залежно від числа ступенів вільності ланок, що залишилося; 3) залежно від виду відносного руху ланок, що утворили пару; 4) залежно від характеру стикання елементів кінематичної пари.
Розглянемо класифікацію кінематичних пар за О.П.Малишевим за кількістю накладених на відносний рух ланок зв’язків. Але спочатку згадаємо деякі положення з механіки. Числом ступенів вільності механічної системи називають число незалежних між собою можливих переміщень системи.
1.3.Класифікація кінематичних ланцюгів
Кінематичний ланцюг – це сукупність ланок, з’єднаних кінематичними парами послідовно чи розгалужено. Кінематичні ланцюги поділяються на прості та складні. Якщо ланка входить не більш як до двох кінематичних пар ланцюга, такий ланцюг називається простим. Якщо хоч одна ланка входить більш як до двох кінематичних пар, такий ланцюг називається складним.
Ланцюги, ланки яких рухаються в одній чи паралельних площинах, називають плоскими. Якщо точки ланцюга рухаються в площинах, що перетинаються (не в паралельних), такі ланцюги називають просторовими.
Прості та складні ланцюга поділяють на замкнені та незамкнені. Простим незамкненим кінематичним ланцюгом називають такий простий ланцюг, у якому е принаймні одна ланка, що входить до однієї кінематичної пари .
