- •Раздел 2
- •Раздел 2
- •Глава 1. Основы проектирования машин и механизмов
- •1.1. Предмет и задачи раздела "Детали машин"
- •1.2. Машины и механизмы. Их классификация
- •1.3. Требования к машинам и механизмам
- •1.4.Основные критерии работоспособности
- •1.5. Особенности проектирования изделий
- •1.5.1. Виды изделий и требования к ним
- •1.5.2. Стадии разработки изделий
- •1.5.3. Понятие о технологии проектирования
- •Контрольные вопросы
- •2. Механизмы
- •2.1. Назначение, классификация и применение механизмов
- •2.2. Структурный анализ механизмов
- •2.2.1. Структурная схема и общий анализ механизма (рис.2.2.)
- •2.2.2. Определение количества звеньев и их характеристика
- •2.2.3. Определение количества кинематических пар
- •Классификация кинематических пар
- •2.2.4. Классификация кинематических цепей и определение
- •Анализ принципа построения механизма
- •2.3. Кинематический анализ механизмов
- •2.3.1. Задачи кинематического анализа
- •2.3.2. Аналитический метод кинематического анализа механизмов
- •2.3.3. Графический метод кинематического анализа механизмов
- •Если обозначить длину отрезка "0" на плане вс, а числовое значение длины соответствующего звена механизма ℓВс, то
- •Звено 3 совершает горизонтальное поступательное движение и все его точки перемещаются с одинаковыми скоростями, равными υМ3.
- •2.4. Динамический и силовой анализ механизмов
- •2.4.1. Задачи динамического анализа механизмов. Классификация сил
- •2.4.2. Силовой расчет механизмов
- •2.4.3. Вторая задача динамики механизмов
- •Таким образом, в результате приведения сил и к ведущему звену, они будут представлены соответственно приведенными моментами и .
- •Из (2.21) следует, что приведенный момент инерции массы звена 2 может вычисляться по формуле:
- •Из (2.23) следует, что
- •2.5. Синтез (проектирование) механизмов
- •2.5.1. Задачи и методы проектирования рычажных механизмов
- •2.5.2. Уравновешивание механизмов. Основные понятия
- •2.6. Коэффициент полезного действия машин и механизмов
- •2.7. Режимы работы машины
- •2.8. Кулачковые механизмы
- •2.8.1. Общие сведения и классификация
- •2.8.2. Кинематический и силовой анализ кулачковых механизмов
- •2.8.3. Основы проектирования кулачковых механизмов
- •Работа сил полезного сопротивления
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Механические передачи трением и зацеплением
- •3.1. Общие сведения о передачах
- •3.1.1. Назначение и классификация передач.
- •3.1.2. Основные кинематические и силовые отношения
- •3.1.3. Общий расчет привода
- •Ориентировочная частота вращения вала электродвигателя
- •На выходном (четвертом) валу трехступенчатых передач
- •3.2. Зубчатые передачи
- •3.2.1. Назначение, классификация и применение
- •3.2.2. Основной закон зацепления
- •3.2.3. Геометрия и кинематика эвольвентных зубчатых передач и зацеплений
- •3.2.4. Виды разрушения зубьев и критерии работоспособности
- •3.3 Цилиндрические зубчатые передачи
- •3.3.1. Расчет зубьев цилиндрических передач на изгибную прочность
- •3.3.2. Расчет зубьев цилиндрических переда на контактную прочность.
- •3.3. Особенности цилиндрических косозубых и шевронных передач.
- •3.4. Понятие о планетарных, волновых передачах и
- •3.4.1. Планетарные передачи
- •3.4.2. Волновые передачи
- •3.5. Червячные передачи
- •3.5.1. Назначение, классификация и применение в машинах
- •3.5.2. Геометрия, кинематика, кпд, усилия
- •3.5.3. Расчет червячных передач
- •3.6 Особенности расчета конических передач.
- •3.6.1. Геометрия, кинематика и усилия
- •3.6.2. Работоспособность конической передачи
- •3.6.3. Понятие о гипоидных передачах
- •Решение
- •Решение Вариант 1
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •3.7. Понятие о винтовых, фрикционных, ременных и цепных передачах
- •3.7.1. Винтовые передачи
- •3.7.2. Фрикционные передачи
- •3.7.3. Ременные передачи
- •3.7.4. Цепные передачи
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Детали и сборочные единицы передач
- •4.1. Валы и оси
- •4.1.1. Назначение, классификация, конструкция и применение осей и валов в машинах и артиллерийском вооружении
- •4.1.2. Методика расчета осей и валов на прочность, жесткость,
- •4.2. Муфты и тормоза
- •4.2.1. Общие сведения
- •4.2.2. Неуправляемые муфты
- •4.2.3 Управляемые и самоуправляемые муфты
- •4.2.4. Выбор и понятие о расчете муфт
- •4.2.5. Назначение, классификация, конструкция и применение тормозов в машинах и артиллерийской технике
- •4.3 Опоры скольжения и качения
- •4.3.1. Назначение, классификация и применение опор
- •4.3.2. Подшипники скольжения (рис.4.18)
- •4.3.3. Подшипники качения (рис.4.19)
- •4.4. Упругие элементы
- •4.4.1. Общие сведения
- •4.4.2. Пружины
- •Основные параметры и подбор витых цилиндрических пружин растяжения и сжатия
- •Решение
- •Решение
- •Действительное эквивалентное напряжение
- •Решение
- •Решение
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Соединения деталей и узлов машин
- •5.1. Назначение и классификация соединений
- •5.2. Неразъемные соединения
- •5.2.1 Сварные соединения
- •5.2.2 Заклепочные соединения
- •5.2.3. Паяные и клеевые соединения
- •5.3. Разъемные соединения
- •5.3.1. Назначение и классификация
- •5.3.2. Шпоночные соединения: основные типы, конструкция и расчет
- •5.3.3. Шлицевые соединения: основные типы, понятие о расчете
- •5.3.4. Понятие о штифтовых, профильных и соединяемых с натягом
- •5.3.5. Резьбовые соединения. Расчет крепежных резьбовых соединений, применяемых в узлах артиллерийского вооружения.
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение.
- •Решение.
- •Допускаемое напряжение в сечениях болта при растяжении
- •Внутренний диаметр резьбы
- •Глава 6. Редукторы
- •6.1. Назначение, классификация и применение
- •6.2. Корпусные детали. Уплотнительные устройства
- •6.3. Этапы проектирования сопряжения деталей
- •6.3.1. Понятие о размерах, размерных цепях и отклонениях
- •6.3.2. Понятие о допусках размеров
- •6.3.3. Понятие о посадках
- •6.3.4. Понятие о допусках формы и расположения поверхностей
- •6.3.5. Понятие о шероховатости поверхностей
- •6.3.4. Понятие о допусках формы и расположения поверхностей
- •6.3.5. Понятие о шероховатости поверхностей
- •6.4. Курсовое проектирование
- •Титульный лист.
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
2.5.2. Уравновешивание механизмов. Основные понятия
При ускоренном движении звеньев механизма силовое воздействие машины на ее основание содержит динамические составляющие (силы инерции). При установившемся режиме динамические составляющие изменяются циклически, вызывают периодические возмущения и вибрацию. Для устранения вредного воздействия вибраций на механизм решается задача его уравновешивания, которая является задачей динамического проектирования механизмов.
Механизм,
а также его звенья, уравновешены, если
главный вектор
и главный момент
сил инерции равны нулю:
. (2.29)
Для звеньев, совершающих вращательное движение, это условие выполняется в случае, когда центр массы тела лежит на оси вращения, которая совпадает с одной из главных осей инерции.
Специальные мероприятия, выполняемые при проектировании механизма и ставящие своей целью достичь условия
,
называют
статическим
уравновешиванием
(mί
– массы звеньев;
– ускорение центра масс звеньев
механизма). Статическое уравновешивание
– это действия, в результате которых
центр масс системы подвижных звеньев
рабочего механизма становится неподвижным.
Достичь этого можно методом заменяющих
масс.
Специальные мероприятия, при которых выполняется условие Мu = 0,
называют моментным уравновешиванием механизма. Оно проводится при условии, что предварительно выполнено условие статического уравновешивания.
Экспериментальное определение неуравновешенности вращающихся звеньев (тел) и ее устранение называется балансировкой. Она производится на специальных балансировочных устройствах (станках).
Статическая балансировка производится для тел с малой угловой скоростью вращения и малыми осевыми размерами по сравнению с диаметром (маховики, зубчатые колеса и др.). Для уравновешивания достаточно с противоположной стороны смещению центра масс от оси вращения поставить определенную дополнительную массу (противовес).
Динамическая балансировка производится для быстровращающихся тел и тел, у которых длина соизмерима или больше диаметра (роторы электродвигателей, турбины, насосы и др.) путем постановки противовесов (дополнительных масс) в двух произвольно выбранных плоскостях относительно центра масс.
2.6. Коэффициент полезного действия машин и механизмов
Энергия, подводимая к механизму в виде работы Ад движущих сил и моментов, расходуется на совершение полезной работы Ап.с, т.е. работы сил и моментов полезного сопротивления, а также на совершение работы Ат, связанной с преодолением сил трения в кинематических парах и сил сопротивления среды:
Ад = Ап.с + Ат.
Показателем полезного использования энергии, подводимой к механизму, является коэффициент полезного действия.
Механическим коэффициентом полезного действия (КПД) называют отношение работы, затрачиваемой на преодоление сил полезного сопротивления, к работе движущих сил за период, т.е.
η = Ап.с/ Ад . (2.30)
КПД показывает, какая доля механической энергии, подведенной к машине, полезно расходуется на совершение той работы, для которой машина создана. Чем больше КПД, тем совершеннее механизм и машина.
Показателем потери энергии в механизме является коэффициент потерь.
Механическим коэффициентом потерь называют отношение
φ = Ат/ Ад . (2.31)
Этот коэффициент характеризует, какая доля энергии, подведенной к машине, из-за различных видов трения превращается в теплоту и теряется, рассеивается в окружающем пространстве. Между коэффициентом потерь и КПД существует связь: φ = 1 – η. КПД и коэффициент потерь – важнейшие характеристики механизмов и машин.
В уравнении (2.30) работу сил можно заменить соответствующими значениями мощностей:
η = Рп.с/ Рд . (2.32)
КПД и коэффициент потерь определяются, когда механизм находится в установившемся движении. Если оно периодическое, то указанные коэффициенты представляют собой средние за цикл энергетические характеристики механизма.
При последовательном соединении механизмов общий КПД определяется как произведение КПД отдельных механизмов:
(2.33)
При параллельном соединении механизмов работа движущих сил приложена к общему приводу, а силы полезных сопротивлений к каждому отдельному механизму
.
КПД при параллельном соединении
(2.34)
Из (2.34) следует, что параллельное соединение механизмов выгоднее, чем последовательное, так как низкое качество данного механизма меньше влияет на общий КПД.
