1-Дәріс. Тақырыбы:
Машиналар және механизмдерінің теориясы пәні және оның негізгі міндеттері. Даму тарихы. Структуралық анализ.
Машина жасау, ауыр өнеркәсіп салаларының комплексі халық шаруашылығына еңбек құрал – жабдықтарын, тұтыну заттары мен қорғаныс үшін қажетті өнімдер дайындайды.
Машина жасау салаларының болашағы көлемі шағын электрондық жүйелі санды программамен басқарылатын автоматты жабдықтар өндірісінің, ауыр және сирек кездесетін станоктар мен машиналар, жоғары дәлдікті станоктар өндірісінің жедел дамуымен байланысты.
Машиналар механизмдерінің теориясы механиканың жалпы принциптері мен заңдарына сүйене отырып, қазірде бар механизмдерді зерттейді және жаңа ерекше механизмдер жүйесін жасау методтарын қарастырады.
Бұл ғылым механизмдердің структурасын, кинематикалық және динамикалық параметрлерін зерттейді. Механизмдер теориясы жайындағы түсінік пен заңдар адамның тікелей бақылауынан, оның күнделікті тәжірибесі мен өндірістік практикасынан туады.
Машиналар механизмдерінің теориясы мынадай негізгі екі түрлі мақсатты зерттеуді және шешуді көздейді:
механизмер анализі;
механизмдер синтезі.
Бірінші міндетті шешу үшін анализдің жаңа әдістерін жасау қажет және қазір қолданылып жүрген механизмдердің структурасын, кинематикасын, динамикасын зерттеу керек, өйткені бұл механизмдердің практикадағы қажеттілігін, жақсы жақтары мен кемістіктерін, тиімділігін анықтау керек болады.
Екінші міндет – жобалаудың жаңа әдісін – механизмдер синтезін – іздеуге және звеноларының қозғалысы алдан ала белгіленген заң бойынша жүретін механизмнің белгіленген структурасын жүзеге асыратын механизмнің т.б. жаңа схемасын жасауға байланысты.
Машиналар механизмдерінің теориясы оқулығы мынадай негізгі үш бөлімнен тұрады:
Механизмдердің структурасы, кинематикасы және синтезі.
Механизмдер динамикасы.
Машиналарды эксперименттік зерттеу және басқару теориясының негіздері.
Негізгі ұғымдар мен анықтамалар
Механизмдердің құрамына енетін бір немесе бірнеше өз ара қатаң қосылған қатты денелерді (детальдарды) звено деп атайды. Мысалы, бір звено – шатун (1.1-сурет) өз ара қозғалмайтын бірнеше детальдан құралады.
Қозғалмайтын звено немесе қозғалмайды деп есептелетін звено тіреуіш (стойка) деп аталады. Мысалы, станоктарда станинамен қозғалмайтын етіп қосылған детальдар жиынтығы тіреуіш болып саналады, ал қозғалмалы машиналарда тіреуіш деп машинаның деп машинаның корпусымен қозғалмайтын етіп қосылған детальдар жиынтығын атайды.
Өз ара салыстырмалы қозғалыста болатын, жанасқан екі звеноның қосылысы кинематикалық жұп деп аталады. Мысалы, 1.2-суретте көрсетілген шип және подшипник немесе 1.3-суретте келтірілген рельс және рельс бойымен қозғалатын доңғалақ кинематикалық жұп болып табылады.
Кинематикалық жұп жасап екінші бір звеномен жанасатын звено беттері, сызықтары, нүктелері звеноның кинематикалық жұп элементтері деп аталады.
Мысалы, 1.2-суреттегі жұптың звено элементі болып шип пен подшипниктегі цилиндр беттері есептелінеді.
Звенолары өз ара беттер арқылы жанасатын кинематикалық жұп төменгі жұп (1.2-сурет) деп аталады.
Ал звенолары тек сызық немесе нүкте арқылы жанасатын кинематикалық жұп жоғарғы жұп (1.3-сурет) деп аталады.
Өз ара кинематикалық жұп жасап байланысқан звенолар жүйесі кинематикалық тізбек (1.4-сурет) құрады.
1.1-сурет. Звено (шатун): 1.2-сурет. Айналмалы төменгі
1-корпус, 2-қақпақ, 3-болттар, кинематикалық жұп
4-гайкалар 1-шип (1 звено); 2-подшипник
(2 звено)
1.3-сурет. Жоғарғы кинематикалық 1.4-сурет. Кинематикалық тізбек:
жұп: 1,2,3,4 – звенолар.
1-доңғалақ, 2-рельс
1.5-сурет. Жазық механизм: 1.6-сурет. Кеңістік механизм:
1-кривошип, 2-шатун, 3-күйенте. 1- қозғалмайтын звено (тіреуіш),
2,3-қозғалмалы звенолар.
Бір немесе бірнеше звенолардың берілген қозғалыс заңына қарасты қалған барлық звенолары бір мәнді анықталатын қозғалыс жасайтын кинематикалық тізбек механизм болып табылады.
1.7-сурет. Сфералық механизм: 1.8-сурет. Сыналы механизм:
A,D – тіреуіш, 1,2-айырлы біліктер. 1-тіреуіш, 2,3,4-қозғалмалы звенолар
Звенолар нүктелерінің траекториялары бір немесе бірнеше параллель жазықтықта орналасқан механизм жазық механизм 1.(5-сурет) деп, звенолар нүктелерінің траекториялары өз ара параллель жазықтықта орналаспайтын механизм кеңістік механизм (1.6-сурет) деп, ал звенолар нүктелерінің траекториялары концентрлі сфераларда орналасқан кеңістік механизмі сфералық механизм (1.7-сурет) деп аталады.
Звенолары өз ара тек қана төменгі жұп құрайтын механизм рычагты механизм болып табылады.
Звенолары тек қана айналмалы жұп құрайтын рычагты механизм топсалы (шарнирлі) механизм (1.5,1.6,1.7-суреттер) делінеді.
Звенолары тек ілгерілмелі жұп жасайтын механизм сыналы механизм (1.8-сурет) деп, ал винтті кинематикалық жұп жасайтын звенолар құрамына енетін механизм винтті механизм (1.9-сурет) деп аталады.
Звенолары өз ара айналмалы және ілгерілмелі фрикциялары жұп жасайтын механизм фрикциялы механизм (1.10-сурет) делінеді.
Звенолары айналмалы, ілгерілмелі және иілгіш байланысты жұп жасайтын механизмдер иілгіш байланысты механизмдер (1.11-сурет) құрайды.
Қозғалмайтын ось арқылы толық айналыс жасайтын рычагты механизм звеносы кривошип (1.5-суреттегі 1 звено) деп аталады.
Қозғалмайтын осьтің маңында толық айналыс жасамайтын звено күйенте (1.5-суреттегі 3 звено) деп аталады.
Тіреуішпен
өз ара кинематиклық жұп жасамайтын
рычагты механизм звеносы шатун
(1.5-суреттегі 2 звено) делінеді.
1.9-сурет. Үш звенолы винтті механизм:
1.10-сурет. Фрикциялық механизм.
1-корпус, 2-бұрандалы втулка, 3-винт.
Тіреуішпен өз ара ілгерілмелі жұп жасайтын рычагты механизм звеносы ползун деп және қозғалмалы звеномен өз ара ілгерілмелі жұп жасайтын звеноны тас деп атайды (12-суреттегі 2 звено) да, қозғалмалы звеноның өзін кулиса деп атайды (12-суреттегі 3 звено).
1.11-сурет. Ременьді беріліс. 1.12-сурет. Кулисалы механизм:
1,2-шкивтер, 3-ремень. 1-кривошип, 2-тас, 3-кулиса.
1.13-сурет. Жұдырықшалы механизм: 1.14-сурет. Тісті механизм:
1-жұдырықша, 2-итергіш, 3-тіреуіш.
Элементінің айнымалы қисықтығы бар звено жұдырықша деп, ал құрамына жұдырықша енетін механизм жұдырықшалы механизм (1.13-сурет) деп аталады.
Құрамына тісті звенолар енетін механизм тісті механизм (1.14-сурет) деп аталады.
Қозғалыс заңы берілген механизм звенолары жетекші звенолар деп, ал механизмнің басқа қозғалмалы звенолары жетектегі звенорал деп аталады.