Современный машинный агрегат
Итак, теория механизмов и машин изучает строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их синтезом. Можно выделить две основные группы проблем теории механизмов и машин.
I группа – посвящена исследованию структурных, кинематических и динамических свойств механизмов – это есть анализ.
II группа – посвящена проектированию механизмов с определенными структурными, кинематическими и динамическими свойствами – это задача синтеза механизмов.
Развитие современной вычислительной техники позволило сделать новые существенные сдвиги в теории машин в направлении синтеза механизмов по Чебышеву, то есть проектирование механизмов с определенными свойствами. Значительно сложнее обстоит дело с синтезом механизмов по заданным динамическим свойствам. Растет быстроходность машин, нагруженность, повышаются требования к качеству технологических процессов – все это должно учитываться при синтезе механизмов. Кроме того, появились новые типы машин. Здесь необходимо отметить современные принципиально новые технологические системы – промышленные роботы и самонастраивающиеся механизмы.
Промышленные роботы – это подвижные системы, способные «обучаться» и прокладывать кратчайший путь на площадке с произвольно расположенными препятствиями к назначенной цели без столкновений.
Применяются промышленные роботы в агрессивных средах, при монотонном, утомительном труде, на быстроходных конвейерах и т.д. Робот отличается от обычных машин-автоматов, его можно переобучить, перенастроить на другую программу. Исполнительным механизмом промышленного робота обычно служит манипулятор. Движения робота и манипулятора как правило пространственные.
В самонастраивающихся механизмах закон движения рабочих органов автоматически изменяется с изменением рабочего процесса. Здесь возможно изменение скорости, изменение траектории движения точек. Изменение одних параметров автоматически влечет изменение других.
Создание современных машин и механизмов не возможно без участия ТММ. Этот предмет в вузе является первым, вводящим студента в общие и специальные дисциплины. ТММ готовит студента к слушанию курса «Детали машин» и совместно с курсами «Теоретическая механика» и «Сопромат» обеспечивает инженерную подготовку студентов.
1.Структура механизмов
1.1. Основные понятия и определения в теории механизмов и машин
Машина состоит из отдельных механизмов, а механизм состоит из отдельных деталей. Одни из них приняты за неподвижные, а другие движутся относительно них. Так, в двигателе самолета или машины за неподвижные принимаются те детали, которые соединены жестко с корпусом самолета или машины. Это корпус двигателя, подшипники коленчатого вала. Подвижные детали – коленчатый вал (кривошип), шатуны, поршни и другие детали.
Каждая подвижная деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел (пример – шатун с разъемными крышками), носит название подвижного звена механизма. Например, вал, шатун, ползун – это есть подвижные звенья механизма.
Все неподвижные детали образуют одну неподвижную систему тел, называемую неподвижным звеном или стойкой. Например, корпус самолета, с ним жестко связан корпус двигателя – все это одно звено – стойка. В любом механизме всегда одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных звеньев. Следовательно, механизм – это есть совокупность неподвижного и подвижных звеньев.
Из подвижных звеньев в механизме необходимо выделить входные и выходные звенья.
Входным звеном (входом) называется звено, которому сообщается заданное движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев.
Выходным звеном (выходом) называется звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Все остальные звенья называются соединительными или промежуточными. Например, поршень в двигателе внутреннего сгорания является входным звеном, коленчатый вал выходным, шатун – промежуточное звено.
Подвижные звенья соединены между собой и со стойкой так, что возможно движение одного звена относительно другого.
Соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Например, кинематическая пара коленчатый вал и корпус, кривошип и шатун, шатун и ползун.
Поверхности, линии, точки, по которым соприкасаются звенья, называются элементами кинематической пары.
Связанная система звеньев, образующих кинематические пары, называется кинематической цепью.
В основе всякого механизма лежит кинематическая цепь, но не всякая кинематическая цепь является механизмом. Кинематическая цепь, обладающая определенным заданным движением, является механизмом.