- •Теорія механізмів і машин
- •Лекції з курсу “Теорія механізмів і машин”
- •Лекція 16 планетарні механізми
- •Лекція 1 загальні відомості значення і зміст курсу теорії механізмів і машин
- •1) Структурний аналіз;
- •2) Кінематичний аналіз;
- •3) Динамічний аналіз.
- •Деякі відомості з історії розвитку науки про машини
- •Механізм
- •Основна література
- •Лекція 2 структура і класифікація механізмів кінематичні пари та їх класифікація
- •Кінематичні ланцюги та їх класифікація
- •Кінематичні з'єднання
- •Структурна формула п.Л.Чебишова.
- •Зайві ступені вільності і умови зв'язку
- •Заміна вищих кінематичних пар нижчими
- •Лекція 3 основний принцип утворення механізмів
- •Структурні групи плоских механізмів задовольняють умову
- •Структурна класифікація плоских механізмів
- •Структурні групи і механізми II класу
- •Структурні групи і механізми III класу
- •Структурні групи і механізми IV класу
- •Приклади структурного аналізу плоских механізмів
- •Лекція 4 кінематичне дослідження механізмів задачі і методи кінематичного дослідження механізмів
- •Плани швидкостей
- •План прискорень
- •Плани швидкостей і прискорень кулісного механізму
- •Підставивши (5.9) у (5.8), одержимо
- •Метод засічок
- •Побудова діаграм переміщення
- •Дослідження руху механізмів методом кінематичних діаграм
- •Метод хорд
- •1) Зростанню ординат кривої, що диференціюється, відповідають додатні значення ординат диференціальної кривої, а зменшенню — від'ємні значення;
- •2) При максимумі кривої, що диференціюється, диференціальна крива переходить через нуль від додатних значень ординат до від'ємних, а при мінімумі — від від'ємних значень ординат до додатних;
- •3) Точці перегину кривої, що диференціюється, відповідає максимум або мінімум на диференціальній кривій. Аналітитчне дослідження кінематики механізмів
- •Лекція 7
- •Силовий розрахунок плоских механізмів
- •Без урахування сил тертя
- •Основні задачі силового розрахунку
- •Статична визначеність структурної групи
- •Методика і порядок силового розрахунку механізмів
- •Силовий розрахунок групи II класу і виду
- •Силовий розрахунок механізму і класу
- •Рівняння (7.5) набуває вигляду:
- •Лекція 8 зведення сил і моментів сил
- •Підставивши вирази (8.2) у рівняння (8.1), дістанемо:
- •Підставляючи рівність (8.4) і (8.5) у рівняння (8.1), знаходимо:
- •Зведення мас і моментів інерції
- •Лекція 9 рівняння руху механізму
- •При обертовому русі початкової ланки після зведення сил і мас маємо:
- •Режими руху механізму
- •Механічний коефіцієнт корисної дії
- •Коефіцієнт корисної дії машини
- •Послідовне з'єднання механізмів
- •Паралельне з'єднання механізмів
- •Лекція 10 важіль м.Є. Жуковського
- •Дослідження руху механізмів методом віттенбауера
- •Дослідження руху механізмів методом жуковського
- •Середня швидкість і коефіцієнт нерівномірності руху машини
- •Визначення коефіцієнта нерівномірності руху машини за допомогою кривої віттенбауера
- •Підставляючи у формулу (11.10) вирази (11.9), маємо:
- •Визначення моменту інерції маховика методом віттенбауера
- •Розв'язуючи рівняння (11.6) і (11.7) відносно і знаходимо:
- •Підносячи праві і ліві частини цих рівнянь до квадрата, записуємо
- •Підставляючи (11.22) у рівняння (11.10), знаходимо:
- •Визначення розмірів маховика
- •Якщо маса обода маховика практично може бути взята як
- •Регулятори швидкості
- •Лекція 13 передачі. Загальні відомості
- •Основні характеристики передач
- •Фрикційні передачі
- •Фрикційні передачі з гнучкими ланками
- •Зубчасті передачі. Загальні відомості
- •Типи зубчастих передач
- •Геометричні параметри циліндричного зубчастого колеса
- •Висота ділильної ніжки
- •Лекція 14 багатоланкові зубчасті механізми загальні відомості
- •1) Зубчасті механізми з нерухомими осями всіх коліс (такі передачі називають серіями зубчастих коліс);
- •2) Зубчасті механізми з рухомими осями окремих коліс (епіциклічні передачі, деколи — планетарні, важільно-зубчасті). Зубчасті механізми з нерухомими осями коліс
- •Ступінчаста зубчаста передача
- •Паразитна зубчаста передача
- •Лекція 15 зубчасті механізми з рухомими осями коліс
- •Диференціальні механізми
- •Комбіновані (багатоланкові) зубчасті механізми
- •Замкнуті диференціальні механізми
- •Графічне визначення передаточних відношень зубчастих механізмів
- •Лекція 15 зубчасті механізми з рухомими осями коліс
- •Диференціальні механізми
- •Комбіновані (багатоланкові) зубчасті механізми
- •Замкнуті диференціальні механізми
- •Графічне визначення передаточних відношень зубчастих механізмів
- •Лекція 16 планетарні механізми
- •Синтез планетарних механізмів
- •Вибір схеми планетарного механізму;
- •2) Вибір чисел зубів, що забезпечують задане передаточне відношення. Вибір схеми планетарного механізму
- •Вибір числа зубів планетарного механізму
- •2) Сусідство;
- •3) Можливість складання передачі;
- •4) Усунення підрізання й інтерференції зубчастих коліс та самогальмування передачі.
- •Склавши почленно залежності (16.9), після перетворень дістанемо
- •Лекція 17 основна теорема зубчастого зачеплення
- •Ковзання профілів зубів
- •Лекція 18 властивості і рівняння евольвенти кола
- •4. Евольвента починається на основному колі і завжди розташована за його межами.
- •Розв'язуючи це рівняння відносно θ, маємо
- •Теоретичні вихідний і твірний контури
- •Лекція 19 способи нарізання зубчастих коліс
- •Спосіб копіювання
- •Спосіб обкатки (огинання)
- •Геометричні та кінематичні умови існування передачі
- •1) Забезпечення плавності роботи зубчастої передачі;
- •2) Усунення підрізання зубів;
- •3) Усунення загострення зубів;
- •Коефіцієнт перекриття
- •Лекція 20 підрізання зубів
- •Загострення зубів
- •Інтерференція зубів
- •Лекція 21 кулачкові механізми
- •Загальні відомості
- •Основні типи кулачкових механізмів
- •Замикання ланок кулачкового механізму
- •Основні параметри кулачкових механізмів
- •Кінематичний аналіз кулачкових механізмів
- •Лекція 22 кінематичний синтез кулачкових механізмів
- •Графічний спосіб
- •Аналітичний спосіб
- •Зміщений кулачковий механізм з роликовим штовхачем Графічний спосіб
- •Аналітичний спосіб
- •Кулачковий механізм з роликовим коромислом Графічний спосіб
- •Аналітичний спосіб
- •Лекція 23 динамічний синтез кулачкових механізмів
- •Графічний спосіб
- •Аналітичний спосіб
- •Кулачковий механізм із загостреним або роликовим коромислом
- •Лекція 24 тертя і знос у машинах
- •Види тертя
- •Тертя ковзання
- •Кут і конус тертя
- •Тертя в поступальних кінематичних парах
- •Тертя на похилій площині
- •Ккд похилої площини
- •Лекція 25 тертя гнучкої ланки
- •Із співвідношення (25.3) і (25.4) випливає:
- •Тертя ковзання змащених тіл
- •Тертя кочення
- •На практиці інколи користуються умовною безрозмірною величиною
Механізм
В основі кожного механізму або машини лежить кінематичний ланцюг.
Механізм є кінематичний ланцюг з однією нерухомою ланкою, призначений виконувати цілком визначені доцільні рухи.
Визначення терміну "механізм" постійно змінюється, оскільки змінюються наші знання про самі механізми. Механізми, що входять до складу сучасних машин, дуже різноманітні. Одні з них складаються тільки з твердих тіл, другі — з гідравлічних, пневматичних, електричних, магнітних та інших пристроїв. Такі механізми називають гідравлічними, пневматичними, електричними тощо.
Механізмом називають систему тіл, призначену для перетворення руху одного або кількох тіл у потрібні рухи інших тіл.
З цього визначення випливає, що не можна називати механізмом пристрій, у якому немає перетворення механічного руху. Наприклад, ротор електродвигуна і підшипники, у яких він обертається, не утворюють механізму, оскільки у цьому випадку взаємодія магнітного поля і провідника з електричним струмом надає необхідний рух без будь-якого проміжного перетворення механічного руху.
У кожному механізмі є нерухома ланка (стояк) і рухома ланка або система рухомих ланок. Із рухомих ланок виділяють вхідні і вихідні ланки.
Вхідною (входом) називають ланку, якій надається рух, що перетворюється механізмом у потрібний рух інших ланок.
Вихідною (виходом) називають ланку, що здійснює рух, для виконання якого призначений механізм.
Решту рухомих ланок механізму називають з'єднуючими, або проміжними.
Можуть бути механізми, в яких є кілька вхідних і вихідних ланок. Наприклад, у автомобільному диференціалі є один вхід — рух від двигуна, і два виходи — два колеса.
Терміни "вхідна ланка" і "вихідна ланка" введено в курс ТММ порівняно недавно. Раніше ці ланки називали відповідно ведучими і веденими. Заміна зумовлена тим, що у динаміці механізмів розділення ланок ведеться за іншою ознакою — за знаком елементарних робіт сил, які діють на ланку.
Ведучою називають таку ланку, для якої елементарна робота зовнішніх сил, що прикладаються до неї, додатна.
Веденою називають ланку, для якої елементарна робота зовнішніх сил, що прикладені до неї, від'ємна.
Тому вхідна ланка у деяких механізмах може бути як ведучою, так і веденою. Наприклад, у механізмі кривошипно-поршневого двигуна, колінчастий вал і поршень залежно від співвідношення сил, які діють на ланки механізму, можуть бути або ведучими, або веденими.
З точки зору конструкції механізми поділяють на: важільні, кулачкові, зубчасті, зірчасті (цівкові), мальтійські, храпові, гвинтові, клинові, фрикційні, пасові, ланцюгові, гідравлічні, пневматичні й електричні.
Широко використовуються комбіновані механізми: зубчасто-важільні, кулачково-зубчасті, кулачково-важільні тощо.
За функціональним призначенням є механізми:
а) двигунів і перетворювачів;
б) передавальні;
в) виконавчі;
г) керування, контролю і регулювання;
д) подачі, транспортування, живлення і сортування об'єктів, які обробляються.
МАШИНА
Для сучасних машин існує таке визначення:
Машина є пристрій, який виконує механічний рух для перетворення енергії, матеріаів та інформації з метою заміни або полегшення фізичної або розумової праці людини.
Залежно від того, які функції виконують машини, їх можна розділити на: а) енергетичні; б) транспортні; в) технологічні; г) контрольно-керуючі; д) математичні; е) кібернетичні.
Енергетичною називають машину, що призначена для перетворення будь-якого виду енергії на механічну або навпаки. У першому випадку — це машина-двигун, у другому — машина-генератор. Прикладом енергетичних машин є електродвигуни, парові машини, двигуни внутрішнього згоряння, турбіни, генератори електричного струму тощо.
Транспортною називають машину, що призначена для зміни, положення оброблюваного матеріалу, предметів або людей. До транспортних машин належать крани, транспортери, автокари, автомобілі, тепловози, трактори, ліфти, літаки тощо.
Технологічною називають машину, у якій змінюються властивості, стан, форма оброблюваного матеріалу або об'єкта. Це найрізноманітніший клас машин, до якого належать, металорізальні верстати, прокатні стани, металургійні, текстильні, поліграфічні, сільськогосподарські машини, машини легкої та харчової промисловості та багато інших машин. Часто транспортні і технологічні машини називають робочими.
Контрольно-керуючою називають машину, що перетворює одержану контрольно-вимірювальну інформацію для керування тією чи іншою машиною або технологічним процесом. У сучасних машинах і технологічних лініях широко застосовуються різні контрольно-вимірювальні пристрої або машини.
Математичною називають машину, що перетворює інформацію у вигляді різних математичних образів, які задано у формі чисел і алгоритмів. До цих машин належать лічильно-обчислювальні машини, механічні інтегратори, бухгалтерські та інші машини.
Кібернетичною називають машину, яка замінює або імітує різні механічні, фізіологічні або біологічні процеси, що властиві людині та живій природі, і яка має елементи штучного інтелекту. Прикладом таких машин можуть бути машини, які розпізнають той чи інший образ, наприклад букви, наче здатні читати; машини, які відтворюють людську мову за заданими акустичними спектрами; машини, які виконують різні рухи за усною командою людини; машини, які замінюють окремі органи людини (серце, нирки, кінцівки тощо). У 90-ті роки створено кібернетичні машини, що виконують необхідні механічні рухи за допомогою відповідних систем керування, у яких використовуються ЕОМ, біострум, спеціальні керуючі прилади тощо. Це автооператори, роботи, маніпулятори, крокуючі, повзучі та інші машини. Проте головним у кібернетичних машинах є їхня "чутливість", яка забезпечується відповідними датчиками, штучним баченням за допомогою телевізійних пристроїв тощо.
Машина, в якій перетворення енергії, матеріалів та інформації відбувається без втручання людини, називається машиною-автоматом.
Машини-автомати не вимагають участі людини у технологічному процесі, проте вимагають присутності так званих операторів, тобто людей, які стежать за роботою машини-автомата, визначають програми роботи і коректують у необхідних випадках роботу механізмів.
Сукупність машин-автоматів, з'єднаних між собою автоматичними транспортними пристроями і призначених для виконання певного технологічного процесу, називається автоматичною лінією.
Сучасні розвинуті системи машин є комплексом машин різних класів. Так, автоматичні лінії містять у собі енергетичні машини у вигляді електроприводу, транспортні машини для переміщення деталей або транспортерів, технологічні машини, які змінюють форму, склад або структуру оброблюваних об'єктів, контрольно-керуючі машини, які контролюють якість і розміри виробу і регулюють режими руху двигунів і робочих органів, логічні (математичні) машини, які підраховують кількість виробів. Така сукупність машин називається машинним агрегатом. Машини, особливо машини-автомати та автоматичні лінії, при вмілому їх використанні полегшують працю людини, сприяють підвищенню продуктивності праці, забезпечують високу якість виконання робочого процесу.