Понятия: машина, механизм, деталь, сборочная единица. Структура машины.
Машиной называется сочетание механизмов или устройств, осуществляющих определенные целесообразные действия для преобразования энергии или информации, а также для производства полезной работы.
Согласно этому определению можно выделить три основных класса машин: машины-двигатели, преобразующие один вид энергии в другой (электродвигатели, генераторы, турбины, двигатели внутреннего сгорания и т.д.); вычислительные машины, служащие для преобразования информации (цифровые и аналоговые вычислительные машины), и машины-орудия, или рабочие машины, служащие для преобразования энергии в конкретную работу для «обработки» данного продукта. С помощью рабочих машин производится изменение формы, свойств, положения и состояния объектов труда. Всякая развитая рабочая машина состоит из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов.
Важнейшим в любой машине является исполнительный механизм, состав которого определяет и технологические возможности, и степень универсальности, и наименование машины (токарный станок, установка очистки материалов, холодновысадочный пресс, печатная машина и т.д.).
В любой машине процесс обработки совершается без участия человека, рабочими орудиями в процессе обработки управляет сама машина.
Механизм — это совокупность тел (обычно — деталей машин), ограничивающих свободу движения друг друга взаимным сопротивлением. Механизмы служат для передачи и преобразования движения.
Механизм характеризуется числом степеней свободы — минимальным количеством его точек, кинематические характеристики которых (траектории и скорости движения) однозначно определяют траектории и скорости всех остальных точек механизма. Так, для механизма с одной степенью свободы можно найти одну точку, заданная траектория и скорость которой однозначно определяют траектории и скорости движения всех остальных его точек. Для механизма с двумя степенями свободы таких точек должно быть две[1], и т.д.
Деталь — изделие, изготовленное из однородного по структуре и свойствам материала без применения каких-либо сборочных операций, за исключением сварки, пайки.
Различают следующие виды деталей:
- общего машиностроительного назначения
- специального назначения
Сборочная единица — Изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, сочленением, клепкой, сваркой, пайкой, опрессовкой, развальцовкой, склеиванием, сшивкой, укладкой и т. п.), например: автомобиль, станок, телефонный аппарат, микромодуль, редуктор, сварной корпус, маховичок из пластмассы с металлической арматурой.
СТРУКТУРА МАШИН
Любую машину (автомобиль, станок, корабль и т.л.) можно представить как техническую систему состоящую из ряда неделимых при данном рассмотрении технических объектов. Основными техническими объектами машин являются: двигатель, передача, исполнительный механизм, корпус и система управления.
(рис.1.1).
В качестве двигателя могут применяться: электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, паровые или газовые турбины. Наиболее широкое применение нашли электродвигатели. По сравнению с другими двигателями они обладают рядом преимуществ: меньшей массой и габаритами, высокий коэффициент полезного действия (0.96. ..0.98). высокая степень их стандартизации, удобство компоновки, экологическая чистота при работе, они выпускаются в широком диапазоне мощностей и частот вращения, просты в обслуживании. К недостаткам можно отнести неудобство подвода энергии: требуются кабели или провода.
Подавляющее большинство двигателей проектируется для работы на постоянной частоте вращения вала, так как в этом случае они имеют максимальный КПД, минимальный расход топлива или энергии. Для исполнительного механизма большинства машин требуются различные частоты вращения, величины крутящего момента, законы движения (колебательный, возвратно-поступательный), передача вращения от одного двигателя нескольким исполнительны механизмам и т.д. Для получения нужного режима работы исполнительного механизма между ним и двигателем устанавливают передачу. В машиностроении широкое применение нашли механические передачи: зубчатые (цилиндрические, конические), червячные, цепные, ременные, фрикционные. Они применяются в виде передач с постоянными параметрами движения (редукторы) или с изменяющимися (коробки скоростей, вариаторы).
Исполнительный механизм предназначен для передачи движения рабочим органам машины. Этот механизм включает ведомое звено, с которым соединяются рабочие органы, и ведущее звено, которое связано с приводным механизмом.
Исполнительные механизмы могут быть разнообразны в зависимости от функционального назначения машины. Это может быть шпинлель токарного станка для зажима и вращения заготовки или летали, колеса автомобиля или трактора, барабан конвейера и т.д. Конструкция и расчет исполнительных механизмов рассматривается в специальных курсах.
Все элементы машины размешаются в корпусе Конструкция корпуса и требования, предъявляемые к нему, зависят от назначения машины. Корпус станка (станина) служит только для размещения составляющих элементов машины, а корпуса автомобилей, морских и речных судов для размещения элементов машины, пассажиров и груза. Конструкция и расчет корпусных деталей машин изучаются в специальных дисциплинах. Отдельный корпус имеют двигатели и передачи, которые конструируются и рассчитываются одновременно с проектированием двигателей и передач.