Лекция 1.

Основные понятия и определения.

Теория механизмов и машин занимается исследованием и разработкой высокопроизводительных механизмов и машин.

Механизм – совокупность подвижных материальных тел, одно из которых закреплено, а все остальные совершают вполне определенные движения, относительно неподвижного материального тела.

Звенья – материальные тела, из которых состоит механизм.

Стойка– неподвижное звено.

Стойка изображается ; конфигурация стойки в курсе ТММ не изучается. Звено, которому изначально сообщается движение, называется входным (начальным, ведущим). Звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм – выходное звено.

Рис.1 Кривошипно-ползунный механизм

Если это компрессор, то зв.1 – входное, а зв.3 – выходное.

Если это механизм ДВС, то зв.3 – входное, а зв.1 – выходное.

Кинематическая пара – подвижное соединение звеньев, допускающее их относительное движение. Все кинематические пары на схеме обозначают буквами латинского алфавита, например A, B, C и т.д.

Если кинематическая пара вращательная (звенья образующие эту пару вращаются относительно друг друга), то она изображается ; если же , одно звено движется поступательно относительно другого звена, то такая пара называется поступательной и изображается .

Каждому звену присваивают свой номер:

Первый номер имеет входное звено, последний номер - стойка .

Звенья бывают:

• простые – состоят из одной детали;
• сложные – состоят из нескольких деталей, жестко скрепленных друг с другом и совершающих одно и тоже движение.

Например, шатунная группа механизма ДВС.

Звенья, соединяясь друг с другом, образуют кинематические цепи, которые разделяют на:

• простые и сложные;
• замкнутые и разомкнутые;
• Пример замкнутой кинематической

цепи на рис.1;

пример разомкнутой цепи: рис.2

Рис.2

Машина – техническое устройство, которое в результате осуществления технологического процесса определенного рода, позволяет автоматизировать или механизировать труд человека.

Машины условно можно разделить на следующие виды:

• энергетические;
• технологические;
• транспортные;
• информационные.

Энергетические машины разделяют на:

• двигатели;
• трансформирующие машины.

Двигатель – техническое устройство, преобразующее один вид энергии в другой. Например, ДВС.

Трансформирующая машина – техническое устройство, потребляющее энергию извне и совершающее полезную работу. Например, насосы, станки, прессы.

Техническое объединение двигателя и технологической (рабочей машины) называется – Машинный агрегат (МА). (рис.3)

Рис.3

Двигатель имеет определенную механическую характеристику, рабочая машина тоже. Механические характеристики указаны в техпаспорте.

w ₁ – скорость, с которой вращается вал двигателя;

w ₂ – скорость, с которой будет вращаться главный вал рабочей машины.

w ₁ и w ₂ нужно поставить в соответствие друг другу.

Например, число оборотов n₁ =7000 об/мин., а n₂=70 об/мин.

Чтобы привести в соответствие механические характеристики двигателя и рабочей машины, между ними устанавливают передаточный механизм, который имеет свои механические характеристики.

up2=n1 / n2=w 1/w 2=7000/700=100

В качестве передаточного механизма могут быть использованы:

• фрикционные передачи (с использованием трения);
• цепные передачи (привод мотоцикла); ременные (привод электромотора в ДВС)
• зубчатые передачи.

В качестве основных механизмов рабочей машины наиболее часто используют рычажные механизмы.

Основные виды рычажных механизмов.

1. Кривошипно-ползунный механизм.

а) центральный (рис.1);

б) внеосный (дезоксиальный) (рис.4);

е - эксцентриситет

Рис. 4

1-кривошип, т.к. звено совершает полный оборот вокруг своей оси;

2-шатун, не связан со стойкой, совершает плоское движение;

3-ползун (поршень), совершает поступательное движение относительно стойки;

4-стойка.

2. Четырехшарнирный механизм рис.5.

Рис. 5

Звенья 1,3 могут быть кривошипами.

Если зв.1,3 – кривошипы, то механизм двукривошипный.

Если зв.1 – кривошип (совершает полный оборот), а зв.3 – коромысло (совершает неполный оборот), то механизм кривошипно-коромысловый.

Если зв.1,3 – коромысла, то механизм двукоромысловый.

3. Кулисный механизм рис. 6.

1 - кривошип;

2 - камень кулисы (втулка) вместе с зв.1 совершает полный оборот вокруг А (w 1 и w 2 одно и тоже), а также движется вдоль зв.3, приводя его во вращение;

3 - коромысло (кулиса).

на зв.3 выбирают точку В₃ и выбирают в данный момент так, чтобы она совпадала с точкой В.

Рис. 6

4.Гидроцилиндр рис. 7

(в кинематическом отношении подобен кулисному механизму).

В процессе проектирования конструктор решает две задачи:

• анализа (исследует готовый механизм);
• синтеза (проектируется новый механизм по требуемым параметрам);

Рис. 7