Введение

Создание новых машин, приборов, установок, автоматических устройств и комплексов, отвечающих современным требованиям эффективности, точности, надежности и экономичности, основано на достижениях фундаментальных и прикладных наук.

Теория механизмов и машин — наука, изучающая общие мето­ды структурного и динамического анализа и синтеза различных механизмов, механику машин. Важно подчеркнуть, что излагаемые в теории механизмов и машин методы пригодны для проектирова­ния любого механизма и не зависят от его технического назначения, а также физической природы рабочего процесса машины.

Машина — устройство, выполняющее механические движе­ния для преобразования энергии, материалов и информации с це­лью замены или облегчения физического и умственного труда чело­века. В процессе обработки в технологических машинах (металлооб­рабатывающие станки и комплексы, кузнечно-прессовое оборудова­ние, прокатные станы, литейное оборудование и т. п.) изменяются форма, размеры, свойства, состояние исходных материалов и заго­товок. С помощью транспортных машин и устройств происходит перемещение грузов, инструментов, людей и других объектов в про­странстве с требуемой скоростью. С помощью энергетических ма­шин преобразуется энергия. В информационных машинах проис­ходит преобразование вводимой информации для контроля, регули­рования и управления движением.

Машина осуществляет свой рабочий процесс посредством вы­полнения закономерных механических движений. Носителем этих движений является механизм. Следовательно, механизм — система твердых тел, подвижно связанных путем соприкосновения и движущихся определенным, требуемым образом относительно одного из них, принятого за неподвижное. Очень многие механизмы выполняют функцию преобразования механического движения тве­рдых тел.

1 Строение механизмов

1.1 Понятие о звеньях и кинематических парах

Механизм представляет собой связанную систему тел – частей меха-низма, движущихся согласованно. Каждое такое тело называют звеном.

Т.о., звено механизма – твердое тело, входящее в состав механизма. Звено может состоять из нескольких деталей, образующих неразъемное или разъемное соединение, не допускающее между деталями относительного движения.

Стойка – звено, принимаемое за неподвижное (станина станка, корпус двигателя). Все остальные твердые тела, совершающие движение относительно стойки, назы­вают подвижными звеньями.

Классификация подвижных звеньев представлена на рис.1.

Входное звено – звено, которому сообщается движение для приведения в движение других звеньев механизма.

Выходное звено – звено, совершающее движение, для выпол­нения которого предназначен механизм.

Если мощность приложенных к звену внешних сил положитель­на, то звено называют ведущим, если она отрицательна или равна нулю – ведомым.

Начальное звено – звено, которому приписывается одна или несколько обобщенных координат механизма.

По степени своей деформативности звенья могут быть жесткими и гибкими.

В зависимости от назначения механизма звенья могут иметь функциональные названия: кривошип, шатун, коромысло, поршень, шток, ползун, кулиса, кулачок, толкатель, зубчатое колесо, водило, сателлит, рычаг, траверса, коленчатый вал, распределительный вал и др.

Формирование механизма осуществляется с помощью кинематических пар.

Кинематическая пара — соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.

Соединительные части звеньев контактируют друг с другом в точке, по линии или по поверхности, которые называются элементами кинематической пары.

Если контакт осуществляется по поверхности, то кинематическая пара называется низшей.

Если контакт осуществляется по линии или в точке, то кинематическая пара называется высшей.

Подвижность кинематической пары Н – число степеней свобо­ды в относительном движении ее звеньев. Различают одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиподвижные кинематические пары.

Класс кинематической пары определяется числом связей S, наложенных на относительное движение звеньев кинематической пары.

Для свободного тела в пространстве число степеней подвижности равно 6, а параметры Н и S связаны соотношением

, S=1,2,...,5.

При S=6 кинематическая пара становится жестким соединением; при S=0 кинематическая пара распадается на два независимых друг от друга звена.

В табл.1.1 даны примеры кинематических пар с их условными обозначениями по ГОСТ.