Teoria_mekhanizmov_i_mashin 1

Теория механизмов и машин

Механизмы – системы подвижных соединённых тел, обладающих определённостью движения. Механизм передаёт или преобразует одни виды движений в другие.

Машины – механизм или группа механизмов, которые преобразуют различные виды энергии в работу.

Машины делятся на машины двигателя и рабочие машины.

Машины двигателя – внутреннего сгорания, электрические, дизельные.

Рабочая машина – машина, у которой рабочий орган непосредственно воздействует на обрабатываемый объект, изменяя его форму, состояние, положение (шасси, закрылки, приводы руля, швейные машины, зерноочистительные машины, прессоподоборщики).

Между выходным валом двигателя и входным валом рабочей машины устанавливается передаточный механизм (редуктор, коробка скоростей, вариатор).

Структура механизмов

1. Деталь – часть механизма, выполненная без приёма-сборки (вал).

2. Звено – деталь или группа деталей неподвижно соединенных друг с другом.

а) Ведущее звено – задающее движение (задает движение).

б) Ведомое звено – определяется движением ведущего.

в) Неподвижное (стойкое).

3. Кинематическая пара – подвижное соединение двух звеньев (соединенных между собой).

Немецкий учёный Рело разделил кинематические пары на высшие и низшие.

Высшая кинематическая пара – звенья соприкасаются в точке или по линии.

Низшая кинематическая пара – звенья соприкасаются по поверхности или плоскости.

а) Высшая кинематическая б) Низшая кинематическая

пара в точке пара по поверхности

По Артболевскому класс кинематической пары определяется по числу наложенных связей.

Пара 1 (первого) класса – шар лежащий на плоскости.

Пара 2 (второго) класса – цилиндр лежащий на плоскости

Пара 3 (третьего) класса – два шара (полый и не полый)

Пара 4 (четвертого) класса – вал и втулка

Пара 5 (пятого) класса – крышка с коробочкой

Все пары могут находится в пронстранстве.

Кинематическая цепь.

Кинематическая цепь это подвижное соединение звеньев.

Кинематические цепи бывают замкнутые и разомкнутые.

В замкнутой цепи каждое звено должно входить минимум в две кинематические пары.

а) Разомкнутая б) Замкнутая ( 1 стойкое движение ведущего

(манипуляторы) звена определяет движение ведомых)

Механизмы делятся на плоские и пространственные.

Плоский механизм, – у которого звенья движутся в одной или в параллельных плоскостях.

Пространственный механизм, – у которого звенья движутся в пересекающихся плоскостях.

Определение степени подвижности механизмов

Для пространственного.

Если звенья в механизме N, то n = 6 – степеней свободы и есть пары всех классов

то 1 класса n = 1 P₁ = n

2 класса n = 2 2P₂ = n

3 класса n = 3 3P₃= n

4 класса n = 4 4P₄ = n

5 класса n = 5 5P₅ = n

Используется формула степени подвижности (Сомова-Малышева).

W = bn-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁

Степень подвижности совпадает с числом ведущих звеньев.

Для плоского.

(3 – степени – 5-4 класс).

Используется формула Чебышева

W = 3n--2p₅ – p₄

Условное обозначение элементов плоского механизма

- подвижное звено – отрезок прямой линии

- подвижное звено – отрезок прямой линии

Кинематические пары 5 класса являются вращательными парами.

Изображаются:

1. Если одно звено стойко -

2. Если присоединение в середине

3. Поступательная пара 5 класса (оба звена подвижные)

4. Поступательная пара 5 класса (одно из звеньев стойко)

Пары 4 класса – совпадают с высшими, изображаются внешними чертами

а) два зубчатых колеса б) кулачковый механизм

Примеры на расчет подвижности

I. Шарнирный четырёхзвенник. Кривошип (полный).

1 – полный оборот вокруг стойки.

2 – Шатун – оборот вокруг стойки.

3 – Коромысло – неполный оборот.

Обозначаем буквами пары.

A,B,C,D – вращательная пара 5 класса.

C,B,A – вращательная кинематическая пара.

4 подвижных звена K=4, 4 пары n = 4

W = 3n-2p₅-p₁=3x3-2x4-0=1

II. Кривошип на ползуне

1 – Кривошип

2 – Шатун

3 – Ползун

K = 4, n = 3, P₅ = 4

W = 3n-2p₅-p₁=3x3-2x4-0=1

III. Кулисный механизм

1 - Кривошип

2 – Ползун

3 – Кулиса

B – пара 4 класса

D,A,C – пары 5 класса

K=4, n=3, P₅=3,P₄=1

W=3n-2P₅-1P₄=3x3-2x3-0=1

Ролик является пассивным звеном (для уменьшения трения).

Рисуя отбрасываем.

IV Кулачковый механизм

1 - Кулак

2 – Ролик (пассивное звено (для уменьшения трения))

3- Толкатель (штанга)

B – пара 4 класса

A,C,D – пары 5 класса

K = 4, n=3, P₅ = 3, P₄ = 1

W = 3n-2P₅-1P₄ = 3x3-2x3-1=2

V. Пресс

K = 8, n = 7, P₅ = 10

W = 3x7 - 2x10 =

Классификация механизмов

(по АСУРУ, Артболевскому)

Три признака:

1. Степень подвижности совпадает с числом ведущих звеньев.

2. Ведущее звено входит в кинематическую пару 5 класса со стойкой.

3. В механизме должны быть лишь пары 5 класса.

Если имеются пары 4 класса, их заменяют парами 5 класса. Происходит это путём соединения третьим звеном и проведением нормали N.

Замена пар 4 класса на пары 5 класса:

I. Криволинейные.

II. Криволинейные + прямоугольные

III. Криволинейные + остриё

Пара 4 класса заменяется двумя парами 5 класса и дополнительным звеном.

Механизм образуется с присоединением к ведущему звену групп Асура.

Группа Асура – это кинематическая цепь с нулевой степенью подвижности.

W = 1 – механизм 1 класса. Степень подвижности равна 0.

- W = 0

Число звеньев число чётное, а число пар кратно 3

n = 2,4,6….

P₅ = 3,6,9…

- группа Асура 2 класса, 1 вида – 2 подвижных звена

- Класс определяется высшей подгруппой Асура входящей в состав механизма

Поступательная группа - 2 класс, 2 вид

Средняя пара поступательная

Крайняя и средняя ступень поступательная

5