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.