- •Введение
- •1 Основные понятия и определения. Классификация механизмов
- •1.1 Основные понятия и определения
- •1.2 Кинематические пары и их классификация
- •1.3 Кинематические цепи и их классификация
- •1.4 Структурные, кинематические и конструктивные схемы механизмов
- •1.5 Общая классификация механизмов
- •1.5.1 Механизмы, преобразующие вид движения
- •1.5.2 Механизмы, преобразующие параметры движения
- •2 Анализ рычажных механизмов
- •2.1 Структурный анализ
- •2.2 Кинематический анализ
- •2.2.1 Основные кинематические характеристики механизмов
- •2.2.2 Цели, задачи и методы кинематического анализа
- •2.2.3 Графический метод дифференцирования (метод кинематических графиков)
- •2.2.4 Метод планов скоростей и ускорений
- •2.2.5 Понятия об аналитических методах
- •2.3 Силовой анализ
- •2.3.1 Задачи и методы силового анализа
- •2.3.2 Определение внешних сил
- •2.3.3 Трение в кинематических парах
- •2.3.4 Механический КПД машины
- •2.3.5 Определение сил реакций в кинематических парах
- •2.3.6 Кинетостатика ведущего звена (рисунок 2.54)
- •2.3.7 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского
- •3 Анализ зубчатых механизмов
- •3.1 Основной закон зацепления (теорема Виллиса)
- •3.2 Теория эвольвенты
- •3.4 Основные параметры эвольвентных зубчатых колес
- •3.5 Способы изготовления зубчатых колес
- •3.6 Основные параметры зубчатой пары
- •3.7 Построение картины внешнего эвольвентного зацепления
- •3.8 Качественные показатели зацепления
- •3.9 Блокирующий контур
- •3.10 Кинематический анализ механизмов передач
- •3.10.1 Аналитический метод
- •3.10.2 Графоаналитический метод
- •3.11 Силовой анализ передач
- •4 Анализ кулачковых механизмов
- •4.1 Общие сведения
- •4.2 Силовой анализ
- •5 Синтез рычажных механизмов
- •5.1 Структурный синтез
- •6 Синтез планетарных механизмов
- •7 Синтез кулачковых механизмов
- •7.1 Графический метод
- •7.1.1 Законы движения ведомого звена
- •7.1.3 Определение основных размеров кулачкового механизма
- •7.1.4 Построение профиля кулачка
- •7.2 Аналитический метод
- •7.2.1 Аналитическое описание закона движения толкателя
- •7.2.2 Определение основных размеров кулачка
- •7.2.3 Построение центрового профиля кулачка
- •7.2.4 Определение радиуса ролика
- •7.2.5 Построение конструктивного профиля кулачка
- •8. Динамика машин с жесткими звеньями
- •8.1 Определение масс и моментов инерции звеньев
- •8.2 Приведение масс
- •8.3 Приведение сил
- •8.4 Режим работы машины
- •8.5 Уравнение движения
- •8.6 Неравномерность хода машинного агрегата
- •8.7 Расчет маховика без учета характеристик приводного электродвигателя
- •8.8 Динамика машин с учетом характеристик приводного электродвигателя
- •9 Динамика машин с учетом упругости звеньев
- •9.1 Структура динамического расчета
- •9.2 Динамические модели
- •9.3 Математические модели
- •9.4 Решение уравнений движения
- •9.5 Оптимизация колебательного процесса
- •10 Уравновешивание и виброзащита машин
- •10.1 Уравновешивание машин
- •10.1.1 Уравновешивание вращающихся звеньев
- •10.1.2 Уравновешивание плоских рычажных механизмов (циклических механизмов)
- •10.2 Виброзащита машин
- •10.2.1 Виброгашение
- •10.2.2 Виброизоляция
- •11 Манипуляторы и промышленные роботы
- •11.1 Виды манипуляторов и промышленных роботов
- •11.2 Структура и геометрия манипуляторов
- •11.3 Кинематика манипуляторов
- •12 Синтез системы управления механизмами машины-автомата
- •12.1 Тактограмма движения
- •12.2 Таблица включений (таблица 12.2)
- •12.3 Составление формул включения и их упрощение
- •12.4 Построение системы управления на пневматических элементах
- •12.5 Построение системы управления на электрических элементах
- •Список использованных источников
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Оренбургский государственный университет
А.М. Ефанов В.П.Ковалевский
ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений механических специальностей
Оренбург 2004
ББК 34.41 Е90
УДК 531.8 (075.8)
Рецензенты доктор технических наук, профессор В.М. Кушнаренко,
кандидат технических наук, доцент А. А. Муллабаев
Ефанов А.М., Ковалевский В.П,
Е90 Теория механизмов и машин: Учебное пособие. - Оренбург:
ОГУ, 2004. - 267 с.: ил. 198.
ISBN5-7410-0011-8
В учебном пособии изложены материалы по анализу и синтезу рычажных, зубчатых и кулачковых механизмов, исследованию динамики машин и основам теории машин-автоматов. Приведены справочные материалы, необходимые для выполнения курсового проекта.
Пособие рассчитано помочь студентам механических специальностей ВУЗов в организации учебного процесса как во время аудиторной так и при самостоятельной работе.
E
|
270.2000000 |
|
ББК 34.41 |
|
6П9-99 |
|
|
ISBN 5-7410-0011-8 |
© ОГУ,2004 |
||
Содержание |
|
|
Введение......................................................................................................................................... |
6 |
|
1 Основные понятия и определения. Классификация механизмов.......................................... |
7 |
|
1.1 |
Основные понятия и определения..................................................................................... |
7 |
1.2 |
Кинематические пары и их классификация..................................................................... |
9 |
1.3 |
Кинематические цепи и их классификация.................................................................... |
13 |
1.4 |
Структурные, кинематические и конструктивные схемы механизмов....................... |
15 |
1.5 |
Общая классификация механизмов................................................................................. |
16 |
1.5.1 Механизмы, преобразующие вид движения........................................................... |
16 |
|
1.5.2 Механизмы, преобразующие параметры движения.............................................. |
18 |
|
2 Анализ рычажных механизмов............................................................................................... |
23 |
|
2.1 |
Структурный анализ ........................................................................................................ |
23 |
2.2 |
Кинематический анализ................................................................................................. |
30 |
2.2.1 Основные кинематические характеристики механизмов...................................... |
30 |
|
2.2.2 Цели, задачи и методы кинематического анализа................................................. |
31 |
|
2.2.3 Графический метод дифференцирования (метод кинематических графиков).... |
32 |
|
2.2.4 Метод планов скоростей и ускорений..................................................................... |
37 |
|
|
2.2.5 Понятия об аналитических методах....................................................................... |
57 |
2.3 |
Силовой анализ ................................................................................................................ |
71 |
2.3.1 Задачи и методы силового анализа.......................................................................... |
71 |
|
2.3.2 Определение внешних сил....................................................................................... |
71 |
|
2.3.3 Трение в кинематических парах.............................................................................. |
74 |
|
2.3.4 Механический КПД машины................................................................................... |
83 |
|
2.3.5 Определение сил реакций в кинематических парах.............................................. |
86 |
|
2.3.6 Кинетостатика ведущего звена (рисунок 2.54)....................................................... |
92 |
|
2.3.7 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского........................... |
94 |
|
3 Анализ зубчатых механизмов.................................................................................................. |
97 |
|
3.1 |
Основной закон зацепления (теорема Виллиса)............................................................ |
98 |
3.2 |
Теория эвольвенты............................................................................................................ |
99 |
3.4 |
Основные параметры эвольвентных зубчатых колес.................................................. |
102 |
3.5 |
Способы изготовления зубчатых колес........................................................................ |
105 |
3.6 |
Основные параметры зубчатой пары............................................................................ |
111 |
3.7 |
Построение картины внешнего эвольвентного зацепления....................................... |
115 |
3.8 |
Качественные показатели зацепления.......................................................................... |
118 |
3.9 Блокирующий контур.................................................................................................... |
122 |
|
3.10 Кинематический анализ механизмов передач............................................................ |
125 |
|
3.10.1 Аналитический метод........................................................................................... |
125 |
|
3.10.2 Графоаналитический метод.................................................................................. |
129 |
|
3.11 Силовой анализ передач.............................................................................................. |
133 |
|
4 Анализ кулачковых механизмов........................................................................................... |
134 |
|
4.1 |
Общие сведения.............................................................................................................. |
134 |
4.2 |
Силовой анализ .............................................................................................................. |
137 |
5 Синтез рычажных механизмов............................................................................................. |
139 |
|
5.1 |
Структурный синтез ...................................................................................................... |
140 |
5.2Геометрический синтез................................................................................................... |
143 |
|
5.3Кинематический синтез................................................................................................... |
146 |
|
5.4Динамический синтез...................................................................................................... |
148 |
|
6 Синтез планетарных механизмов......................................................................................... |
149 |
|
7 Синтез кулачковых механизмов............................................................................................ |
154 |
|
7.1 |
Графический метод......................................................................................................... |
154 |
7.1.1 Законы движения ведомого звена......................................................................... |
154 |
|
7.1.2 Построение кинематических диаграмм движения выходного звена................. |
156 |
|
7.1.3 Определение основных размеров кулачкового механизма................................. |
161 |
||
7.1.4 Построение профиля кулачка................................................................................. |
166 |
||
7.2 |
Аналитический метод..................................................................................................... |
171 |
|
7.2.1 Аналитическое описание закона движения толкателя........................................ |
171 |
||
7.2.2 Определение основных размеров кулачка............................................................ |
177 |
||
7.2.3 Построение центрового профиля кулачка............................................................ |
183 |
||
7.2.4 Определение радиуса ролика................................................................................. |
186 |
||
|
7.2.5 Построение конструктивного профиля кулачка................................................. |
187 |
|
8. Динамика машин с жесткими звеньями.............................................................................. |
191 |
||
8.1 |
Определение масс и моментов инерции звеньев....................................................... |
193 |
|
8.2 |
Приведение масс............................................................................................................. |
195 |
|
8.3 |
|
Приведение сил.............................................................................................................. |
196 |
8.4 |
Режим работы машины................................................................................................... |
198 |
|
8.5 |
Уравнение движения...................................................................................................... |
199 |
|
8.6 |
Неравномерность хода машинного агрегата................................................................ |
200 |
|
8.7 |
|
Расчет маховика без учета характеристик приводного электродвигателя............... |
203 |
8.8 |
Динамика машин с учетом характеристик приводного электродвигателя............... |
209 |
|
9 Динамика машин с учетом упругости звеньев.................................................................... |
216 |
||
9.1 |
Структура динамического расчета................................................................................ |
218 |
|
9.2 |
Динамические модели.................................................................................................... |
219 |
|
9.3 |
Математические модели................................................................................................. |
227 |
|
9.4 |
Решение уравнений движения....................................................................................... |
236 |
|
9.5 |
Оптимизация колебательного процесса........................................................................ |
239 |
|
10 Уравновешивание и виброзащита машин.......................................................................... |
241 |
||
10.1 |
Уравновешивание машин............................................................................................. |
241 |
|
10.1.1 Уравновешивание вращающихся звеньев........................................................... |
242 |
||
10.1.2 Уравновешивание плоских рычажных механизмов (циклических механизмов) |
|||
............................................................................................................................................ |
|
|
246 |
10.2 |
Виброзащита машин..................................................................................................... |
251 |
|
|
10.2.1 Виброгашение....................................................................................................... |
252 |
|
10.2.2 Виброизоляция...................................................................................................... |
258 |
||
11 Манипуляторы и промышленные роботы.......................................................................... |
261 |
||
11.1 |
Виды манипуляторов и промышленных роботов..................................................... |
261 |
|
11.2 |
Структура и геометрия манипуляторов...................................................................... |
262 |
|
11.3 |
Кинематика манипуляторов........................................................................................ |
266 |
|
12 Синтез системы управления механизмами машины-автомата..................................... |
269 |
||
12.1 |
Тактограмма движения................................................................................................. |
270 |
|
12.2 |
Таблица включений (таблица 12.2)............................................................................. |
272 |
|
12.3 |
Составление формул включения и их упрощение..................................................... |
273 |
|
12.4 |
Построение системы управления на пневматических элементах............................ |
275 |
|
12.5 |
Построение системы управления на электрических элементах.............................. |
278 |
|
Список использованных источников....................................................................................... |
279 |
||
Введение
Теория механизмов и машин – это наука о структуре, кинематике и динамике механизмов и машин в связи с их анализом и синтезом.
Анализ – исследование структурных, кинематических и динамических свойств существующих механизмов.
Синтез – проектирование новых механизмов по заданным его свойствам для осуществления требуемых движений.
В теории механизмов и машин рассматривается совокупность взаимосвязанных механизмов, образующих машину и происходящих в ней динамических явлений. В этом разделе изучаются комплексные динамические исследования всего машинного агрегата, как с жесткими звеньями, так и с учетом их упругости.
Далее в теории машин рассматриваются вопросы машинавтоматов и автоматического управления ими.
Таким образом, настоящий курс теории механизмов и машин разделен на следующие четыре части:
а) анализ механизмов;
б) синтез механизмов;
в) динамики машин;
г) основы теории машин-автоматов.
Исходным материалом для данного пособия послужил курс лекций, читаемый авторами в течении ряда лет для студентов механических специальностей Оренбургского государственного университета и изданные методические указания для выполнения курсового проекта и лабораторных работ по ТММ.
Впособии уделено внимание аналитическим методам исследования рычажных, кулачковых механизмов и механизмов манипуляторов.
Вразделе динамика машин исследуется движение машинных агрегатов без учета и с учетом динамических характеристик приводного
электродвигателя. Получено выражение, позволяющее оценить