89

Министерство образования и науки РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА

Матвеев Г.А., Арасланов А.М., Карбовский В.А., Якупова И.П.

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

под редакцией А.М. Арасланова

Казань 2006

Оглавление

Введение

1. Строение механизмов.

   1. Основные понятия и определения

   2. Классификация кинематических пар

   3. Примеры механизмов

   4. Структурные формулы механизмов

   5. Контурные избыточные связи и локальные избыточные связи в кинематических парах.

2. Рычажные механизмы

   1. Структурный анализ рычажных механизмов

   2. Структурный синтез рычажных механизмов

   3. Кинематический анализ рычажных механизмов

      1. Аналитический метод кинематического анализа рычажных механизмов

      2. Графоаналитический метод кинематического анализа рычажных механизмов

   4. Силовой анализ рычажных механизмов

      1. Аналитический метод силового анализа механизмов

      2. Действие сил в кинематических парах с учетом трения

      3. Графоаналитический метод силового анализа рычажных механизмов

      4. Применение принципа возможных перемещений для определения уравновешивающего момента или уравновешивающей силы

      5. Рычаг Жуковского

3. Зубчатые механизмы

1. Основной закон плоского зацепления

2. Скорость скольжения. Удельное скольжение

3. Эвольвентная цилиндрическая прямозубая передача

   1. Эвольвента и её свойства

   2. Основные параметры зубчатого колеса и зубчатой передачи

   3. Основные параметры зацепления

   4. Особенности зубчатых передач внутреннего зацепления

   5. Особенности реечной зубчатой передачи

   6. Исходный и исходный производящий контуры

   7. Влияние положения ИПК на размеры и форму зубьев нарезаемого колеса.

   8. Выбор коэффициентов смещения при геометрическом синтезе зубчатой передачи внешнего зацепления

   9. Минимальное число зубьев колёс без смещения и наименьший коэффициент смещения из условий отсутствия подрезания ножек зубьев при нарезании их инструментом реечного типа

   10. Зависимость коэффициента смещения от выбранного значения межосевого расстояния

   11. Выбор коэффициента смещения при помощи блокирующих контуров

   12. Особенности косозубой эвольвентной цилиндрической передачи

   13. Многозвенные зубчатые механизмы

4. Кулачковые механизмы

1. Кулачковые механизмы. Основные понятия и определения

2. Угол давления

3. Определение профиля кулачка из условий ограничения угла давления

4. Профилирование кулачков. Кинематика кулачковых механизмов

   1. Аналитический способ определения центрового профиля кулачка

   2. Определение координат конструктивного профиля кулачка

   3. Кинематика кулачковых механизмов

5. Силовой анализ и основы синтеза кулачковых механизмов

   1. Определение сил, действующих в кулачковом механизме

   2. Влияние отдельных параметров кулачкового механизма на величину сил и коэффициент полезного действия

   3. Предварительные рекомендации по синтезу кулачковых механизмов

5. Динамика машин

1. Силы действующие в машинах

2. Структурные схемы машин

3. Динамическая модель машины

4. Приведение сил и моментов

5. Приведение масс и моментов инерции

6. Три фазы работы машины. Коэффициент неравномерности

7. Уравнение движения машины

   1. Уравнение движения в энергетической форме

   2. Уравнение движения в дифференциальной форме

8. Динамический синтез и динамический анализ J_Σ=const

9. Динамический синтез и динамический анализ машины с переменным моментом инерции J_Σ по методу Н.И. Мерцалова

10. Механические характеристики машин

    1. Механические характеристики двигателя

    2. Механические характеристики нагрузочных устройств

    3. Механические характеристики машины

       1. Двигатель – источник скорости и нагрузочное устройство – сток момента

       2. Двигатель – источник момента и нагрузочное устройство – сток момента

       3. Двигатель – источник момента и нагрузочное устройство – сток мощности

6. Уравновешивание роторов

1. Силы действующие на опоры и режимы работ опор ротора

2. Виды неуравновешенности ротора

3. Уравновешивание жёстких роторов при конструировании

4. Балансировка роторов

   1. Статическая балансировка

   2. Динамическая балансировка

Лекция № 1

Введение

В наш атомный век, век автоматики, электроники и космоса, основой технического прогресса является машина. Машина должна быть прочной, надежной в работе, высокопроизводительной, но вместе с тем и легкой, с минимальными материалоёмкостью и энергозатратами, не должна загрязнять окружающую среду, должна соответствовать требованиям технической эстетики и эргономики. Чтобы успешно решать эти задачи, нужны знания основ целого ряда наук, в том числе теории механизмов и машин.

Задачами современной теории механизмов и машин являются

• создание робототехнических систем, связывающих отдельные технологические операции в единую цепь полностью автоматизированного производства;

• изучение совместной работы машин и управляющих ЭВМ, разработка необходимых алгоритмов и программ для функционирования автоматизированного производства;

• создание методов структурного, кинематического, динамического анализа и синтеза различных схем механизмов роботов, манипуляторов, шагающих и других машин и систем.

1. Строение механизмов

Механизм – это система твердых тел (жидкости и газы звеньями не считаются), предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения остальных тел.

Формирование механизма, т.е. соединение отдельных его частей в единую систему, сопровождается наложением связей. Правильное их распределение в строении механизма в большой степени предопределяет его надежную эксплуатацию. Поэтому при проектировании нужно из множества разнообразных механизмов выбрать самый подходящий и правильно подобрать его основные структурные элементы. А для этого прежде всего надо знать основные виды современных механизмов, их структурные характеристики, закономерности их строения.

1.1. Основные понятия и определения

Звенья механизма – твердые тела, состоящие из одной либо нескольких неподвижно соединенных деталей.

Звенья различают: а) по конструктивным признакам: коленчатый вал, поршень, зубчатое колесо, кулачок и т.д.; б) по характеру их движения: кривошип – звено, совершающее полный оборот вокруг неподвижной оси; коромысло совершает неполный оборот; ползун – звено, совершающее поступательное прямолинейное движение; шатун – звено, совершающее плоскопараллельное движение и т.д.

Неподвижное звено механизма называют стойкой. Звено, движение которого задано, называют входным, начальным или ведущим. Звено, совершающее движение, для которого предназначен механизм, называют выходным звеном.

Механизмы могут быть как плоскими, так и пространственными. В плоских механизмах все его подвижные точки движутся в параллельных плоскостях. В пространственных механизмах подвижные точки их звеньев описывают неплоские траектории или траектории, лежащие в пересекающихся плоскостях.

Кинематическая пара (сокращенно - пара) это подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев. Поверхность, линия или точка одного звена, находящиеся в соприкосновении с другим звеном, называется элементом кинематической пары. Чтобы элементы пары находились в постоянном соприкосновении, пара должна быть замкнута или геометрическим способом – за счет конструктивной формы звеньев, или силовым способом – силой тяжести, пружины, силой давления жидкости, газа и т.д. Поскольку через кинематическую пару передаются усилия от одного звена к другому, она во многом определяет работоспособность и надежность машины.

Кинематической цепью называют систему звеньев, связанных кинематическими парами. Различают замкнутые цепи, в которых каждое звено входит не менее чем в две кинематические пары, и незамкнутые цепи, в которых есть звенья, входящие только в одну кинематическую пару.