В1 Понятия: машина, механизм, агрегат. Классификация машин. Машина - техническое устройство, выполняющее преобразование энергии, материалов и информации с целью облегчения физического и умственного труда человека, повышения его качества и производительности.

2. Современная машина состоит главным образом из питающих устройств, исполнительных механизмов с рабочими органами, приводного механизма, а также устройств управления, регулирования, защиты и блокировки.

3. Питающее устройство предназначено для непрерывной или периодической подачи исходной продукции или сырья в машину с возможностью их дозирования по массе или объему в зависимости от требований технологического процесса.

4. 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.

Система узлов, в которой движение одного или нескольких ведущих узлов вызывает движение остальных, называется механизмом.

1. Механизмом называется система твердых тел, предназначенная для передачи и преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел.

2. Механизм - кинематическая цепь, в состав которой входит неподвижное звено (стойка) и число степеней свободы которой равно числу обобщенных координат, характеризующих положение цепи относительно стойки.

3. Механизмом называется устройство для передачи и преобразования движений и энергий любого рода.

4. Механизм - система твердых тел, подвижно связанных путем соприкосновения и движущихся определенным, требуемым образом относительно одного из них, принятого за неподвижное.

К механизмам в технике относят:

• рычажные механизмы;

• кулачковые механизмы;

• зубчатые передачи;

• фрикционные передачи;

• винтовые и клиновые пары;

• передачи с гибкими звеньями (ременные и цепные);

• гидравлические и пневматические механизмы (поршневые группы, насосы, компрессоры, золотниковые пары).

• Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одной или нескольких соединенных последовательно или параллельно машин и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель, передаточный механизм и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая или кибернетическая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.

• Энергетические машины - преобразующие энергию одного вида

• в энергию другого вида.

• Машины-двигатели

• Машины-генераторы,

• 2. Рабочие машины - машины использующие механическую энергию для совершения работы по перемещению и преобразованию

• материалов.

• 3. Информационные машины - машины, предназначенные для

• обработки и преобразования информации

• Математические машины

• Контрольно-управляющие машины

• 4. Кибернетические машины

• - машины управляющие рабочими или энергетическими машинами, и способные изменять программу своих

• действий в зависимости от состояния окружающей среды

В 2 Кинематические пары и их классификация Совокупность деталей, связанных между собой неподвижно, и образующих одну жесткую систему тел, называется звеном механизма. Совокупность неподвижных деталей в механизме образует одну жесткую неподвижную систему тел, которая называется стойкой. Совокупность деталей, связанных между собой неподвижно, и образующих одну жесткую систему тел, называется звеном механизма. Совокупность неподвижных деталей в механизме образует одну жесткую неподвижную систему тел, которая называется стойкой.

Совокупность деталей, связанных между собой неподвижно, и образующих одну жесткую систему тел, называется звеном механизма. Совокупность неподвижных деталей в механизме образует одну жесткую неподвижную систему тел, которая называется стойкой.Схема представлена на рис. 1.

Z X Y

Условиями связи называют такие ограничения, наложенные на движение тела, каждое из которых поглощает одну степень свободы. По числу условий связи, налагаемых кинематической парой на относительное движение, все пары в пространстве делят на 5 классов, а на плоскости – на 2. Условия пространственного движения представлены в табл. 7.1, плоского – а табл. 7.2.

Класс пары	Число наложенных связей	Число оставшихся степеней своболы	Примеры
1	1	5	Шар на плоскости
2	2	4	Шар в трубе того же диаметра
3	3	3	Шар в шаре того же диаметра (шаровой шарнир)
4	4	2	Цилиндр в цилиндре того же диаметра (пространственная поступательная пара)
5	5	1	Плоский шарнир. Плоская поступательная пара

Таблица 2 Условия плоского движения

Класс пары	Число наложенных связей	Число оставшихся степеней свободы	Примеры
1	1	2	Плоская кулачковая пара
2	2	1	Плоский шарнир. Плоская поступательная пара

В3 Плоские четырехзвенные механизмы. На практике встречаются три основных типа четырехзвенных механизмов: шарнирный четырехзвенник (рис 1 а), кривошипно-ползунный механизм (рис. 1 б, г), кулисный механизм (рис. 1 в).

В шарнирном четырехзвеннике все звенья входят только во вращательные кинематические пары. В кривошипно-ползунном механизме одно из подвижных звеньев входит в поступательную пару со стойкой. На практике встречается два типа таких механизмов: аксиальный (направление движения ползуна проходит через ось вращения кривошипа) и дезаксиальный (направление движения ползуне смещено относительно оси вращения кривошипа на величину дезаксиала а).

В кулисных механизмах в поступательную пару входят два подвижных звена.

Кулисный и кривошипно-ползунный механизмы можно рассматривать как частные случаи шарнирного четырехзвенника, у которого соответствующие вращательные пары заменены поступательными.

Элементы четырехзвенных механизмов в зависимости от особенностей движения классифицируются следующим образом.

Кривошип (ОА) – это ведущее звено, примыкающее к стойке и проворачивающееся относительно нее на 360⁰.

Коромысло (ВС) – это звено, связанное со стойкой и качающееся относительно нее (поворачивающееся на угол, меньший 360⁰).

Шатун (АВ) – звено, не связанное со стойкой и совершающее относительно нее сложное движение.

Ползун – звено, связанное с шатуном и совершающее возвратно-поступательное движение.

Кулиса (СД) – подвижное звено, по которому движется ползун, называемый в этом случае камнем кулисы.

В А О С	А В О
а	б
Д А О С	А О а В

В4 Мертвые положения и условия существования кривошипа. Если какое-либо звено механизма занимает положение, в котором его скорость равна нулю, а все остальные звенья имеют скорости, отличные от нуля, то такое положение механизма называется мертвым. Мертвые положения звена соответствуют точкам возврата, то есть тем положениям, в которых направление движения звена меняется. Если звено, имеющее точки возврата, является ведущим, то в мертвых положениях движение механизма становится на мгновение неопределенным и может вообще прекратиться. Механизм выводится из мертвых положений благодаря инерции звеньев, которую иногда искусственно увеличивают, например, при помощи маховика.

Четырехзвенный механизм может быть работоспособным, если выполняются следующие соотношения длин его звеньев, которые называются условием существования механизма.

ОС + ОА  АВ + ВС

ОС – ОА  АВ – ВС

Все шарнирные четырехзвенники делятся на две группы. К первой относятся те, у которых сумма длин наименьшего и наибольшего звеньев меньше или равна сумме длин двух других звеньев. Ко второй группе относятся механизмы, для которых это условие не выполняется.

Механизмы первой группы в зависимости от того, на какое звено они установлены, могут образовать двухкривошипный, кривошипно-коромысловый или двухкоромысловый механизм. Механизмы второй группы – все коромысловые.

В6 Кривошипно ползунный механизм.

На практике встречаются два типа кривошипно-ползунных механизмов:

1. Аксиальный механизм (направление движения ползуна проходит через ось вращения кривошипа)

2. Д езаксиальный (направление движения ползуна смещено относительно оси вращения кривошипа на величину дезаксиала а)

В7 Кулачковые механизмы. Элементы профиля кулачка.

Кулачковым называют механизм с высшей кинематической парой, элементы которой очерчены по взаимоогибаемым кривым. Чаще всего эти механизмы являются трехзвенными. Они состоят из ведущего звена – кулачка, ведомого звена – толкателя и стойки. Кулачок обычно равномерно вращается, а толкатель совершает возвратно-поступательное или возвратно-колебательное движение. В соответствии с этим различают кулачковые механизмы с поступательно движущимся толкателем (центральным и нецентральным) и с качающимся толкателем.

Чтобы уменьшить износ кулачка и толкателя между ними вводят промежуточный элемент – ролик или выполняют толкатель плоским в виде тарелки.

Если поверхность кулачка представляет собой окружность, центр которой не совпадает с центром вращения, то такой кулачок называется эксцентриком. Это самый простой тип кулачка, однако, он не обеспечивает сложного закона движения толкателя, только простейшее возвратно-поступательное. Замыкание кулачковых пар осуществляют при помощи пружин (силовое замыкание) либо при помощи пазов, в которых двигается ролик. Пазы очерчены двумя эквидистантными кривыми. Описанные кулачки относятся к плоским механизмам. Существуют пространственные кулачки барабанного типа, которые представляют собой пазовый плоский кулачок, как бы навернутый на боковую поверхность цилиндра соответствующего диаметра.

Окружность ,проведённая наименьшим радиусом вектора r₀ профиля кулачка ,называется начальной окружностью, а часть кулачка , которую она ограничивает ,называется шайбой кулачка.

Часть кулачка, выступающая за начальную шайбу называется рабочим выступом кулачка . Центральный угол -соответствующий рабочему выступу называется рабочим углом .

Он складывается из трёх углов.

- угол поворота кулачка, соответствующий удалению толкателя

-угол поворота кулачка ,соответствующий дальнему толкателю

- угол поворота кулачка, соответствующий приближению толкателя.

Эти углы называют фазовыми углами .

В8 Углы в кулачковом механизме. Давление R кулачка на толкатель если пренебречь трением, направлении по нормали n-n к профилю кулачка, которое не совпадает с направление скорости острия толкателя и составляет с ним угол δ, который называется углом давления .

Углом давления в кулачковых механизмах называют острый угол δ между направление скорости острия толкателя и нормалью n-n к профилю кулачка в точке зацепления с толкателем.

Вследствие угла давления толкатель движется под воздействием лишь силы Rcosδ, вторая же составляющая нормального движения - Rsinδ прижимает толкатель к направляющим и вызывает в них дополнительные силы трения, препятствующие движению толкателя .

С увеличением угла δ сила трения направляющих увеличивается ( и КПД механизма уменьшается. Если толкатель качается , то его движение переходит под воздействие момента

Вторая составляющая нормального давления прижимает толкатель к цапфе и вызывает на её поверхности силу трения , момент который препятствует вращению толкателя.

= (где d радиус цапфы)

Так как d l то потери на трение в этом механизме будут меньше чем предыдущем.

Поэтому для кулачков с поступательно движущим толкателем требуют, чтобы углы давления были в пределах δ≤30⁰, а для кулачков с касающимся толкателем δ≤45⁰ .

Многие авторы вместо угла δ рассматривают другой угол , дополнительный к δ.

δ+ =90⁰ Угол называется углом передачи движения.

В9 Параметры эвольвентного зацепления. Определение основных размеров зубчатых колес

Зубчатые колёса предназначены для передачи вращения между двумя валами с заданным отношением угловых скоростей.

При параллельных валах движение передаётся цилиндрическими зубчатыми колёсами. При валах, пересекающихся под углом – коническими зубчатыми колёсами. При скрещивающихся валах - винтовыми зубчатыми колёсами или червячными передачами.

Отношение угловых скоростей пары зубчатых колёс называют передаточным отношением.

i₁₂ =

Если колёса вращаются в одну сторону, то передаточному отношению приписывают знак (+) в противном случае (-).Делительная окружность делит зубья по высоте на две части: головку и ножку. Пространство между двумя зубьями называется впадиной. Зубья ограничены по высоте двумя окружностями:

а) окружностью вершин зубьев диаметром d_a=2r_a

б) окружностью впадин диаметром d_f=2r_f

Высота зуба равна: h=h_a+h_f, где h_a- высота головки зуба, h_f-высота ножки зуба.

Толщина зуба S - дуга делительной окружности, вмещающая один зуб. Ширина впадины e - дуга делительной окружности, вмещающая одну впадину.

Шаг зубьев Р - дуга делительной окружности, вмещающая один зуб и одну впадину: P=S+e

Шаг зубьев Р можно определить также как расстояние по делительной окружности между одноимёнными точками двух соседних зубьев.

В паре зубчатых колес малое колесо называют шестерней, а большое -колесом. Если колеса имеют одинаковый делительный диаметр, то шестерней является ведущее колесо.

Шаги зацепления двух сопряжённых колёс, измеренные по начальным окружностям колёс должны быть одинаковыми, т.е.

2 ₁=Pz₁ 2 ₂=Pz₂ =

Передаточное отношение в паре зубчатых колес: I₁₂= =

Знак (–) относится к внешнему зацеплению , а знак (+) к внутреннему зацеплению.

z ₁ и z₂- числа зубьев колёс.

Для любого колеса справедливо : 2 =Pz отсюда d=2r = z

По конструктивным и технологическим соображениям диаметры зубчатых колёс должны выражаться рациональными числами.

В10 Эльвольвента и ее свойства. Пусть задана некоторая кривая Э-Э (Рис.2).

S

Э

S

Э

Рис. 2 Построение эвольвенты

Если её обтянуть гибкой нитью и развёртывать эту нить оставляя её натянутой, то любая точка пути опишет другую кривую S-S, которая называется эвольвентой (развёрткой ) кривой Э-Э.

Кривую Э-Э по отношению к её эвольвенте называют эволютой. Эволюту можно определить как геометрическое место центров кривизны эвольвенты. Для построения эвольвенты можно вместо нити использовать прямую перекатывая её по кривой Э-Э.

Любая точка кривой опишет одну и ту же эвольвенту. Из определения эвольвенты вытекают её свойства:

1. Касательная к эволюте служит нормалью к эвольвенте

2. Приращение длины дуги эволюты ровно приращению радиуса кривизны эвольвенты.

Для профилирования зубьев используют эвольвенту круга, которую опишет любая точка прямой N-N катящейся без скольжения по заданной окружности радиусом . Прямая N-N называется производящей кривой .окружность радиусом называется основной окружностью зубчатого колеса.

N

N

r_B

Рис. 3 Построение эвольвенты круга

Уравнение эвольвенты:

инволюта r_в+ y=

y= (+1- )

Задавая параметр ,можно найти соответствующие ему значения и построить эвольвенту по точкам.

В процессе передачи вращения с постоянным передаточным отношением точка зацепления эвольвентных профилей перемещается по линии N-N , которые называют поэтому линией зацепления.

С линией N-N совпадает и общая нормаль к эвольвентным профилям при зацеплении их в любой точке.

По линии N-N передаётся и давление между эвольвентными зубьями, которая остаётся неизменным по направлению и величине, это улучшает динамическое условие работы передачи и является первым преимуществом эвольвентного зацепления.

В11 Построение планов положений механизма.