Левитская О.Н., Левитский Н.И. - Курс теории механизмов и машин, страница 2

Задачи теории механизмов и машин очень разнообразны, но важнейшие нз них можно сгруппировать по трем разделам: анализ механизмов, синтез механизмов н теория машин-автоматов. Анализ механизма состоит в исследовании кннематнческнх и динамических свойств механизма по заданной его схеме, а синтез ме. ханнзма -- в проектировании схемы механизма по задавным егп ' Лена В. О. Панн, собр соч, т 29, с.!52. ' Леаиирко ни Винчи (1452-1519) — великий итальянский кухажннк, уче ный и инженер, соедин ыиого оригииякьнык няшин и приборов.

свойствам. Следовательно, всякая задача синтеза механизма является обратной по отношению к задаче анализа. Разделение теории механизмов на анализ и синтез носит условный характер, так как часто схему механизма и его параметры определяют путем сравнительного анализа различных механизмов, воспроизводящих одни и те же движения.

Этот сравнительный анализ возможных вариантов механизма составляет теперь основу методов синтеза с использованием ЭВМ. Кроме того, в процессе синтеза механизма приходится выполнять проверочные расчеты, используя методы анализа. Тем ие менее методически удобно различать задачи анализа и синтеза механизмов, так как это разделение позволяет объединять задачи теории ыеханязмов в однородные группы по признаку общности методов.

Иногда теорию механизмов подразделяют аа кинематику механизмов и динамику механизмов по аналогии с делением курса теоретической механики. С развитием методов синтеза меканизмов это деление утрачивает свое значение, так как для многих механизмов их схемы проектируют с одновременным учетом как кянематических, так н динамических свойств.

Появление теории механизмов как науки, имеющей характерные для иее методы исследования и проектирования механизмов, относится ко второй половине восемнадцатого столетия. Сначала развивались методы анализа механизмов как более простые. Лишь с середнвы девятнадцатого столетия стали развиваться также методы синтеза механизмов. Особенно плодотворным оказался обший метод аналитического синтеза механизмов, предложенный П. Л. Чебышевым'.

Постановка задачи свитеза по Чебышеву и возможности, которые предоставляют современные ЭВэт, обеспечивают практически решение любой задачи синтеза механизмов по заданным кянематнческим свойствам. Значительно сложнее решать задачи синтеза механизмов по заданным динамическим свойствам Необходямость их учета вызывается непрерываыы ростом нагружеиности и быстроходности механизмов, а также общим повышением требований к качеству выполнения рабочего процесса. Учет динамических свойств потребовал рассмотрения влияния на движение механизма упругости его частей, переменности их масс, зазоров в подвн>кпьзх соединениях и т п.

В связи с появлением механизмов, в которых для преобразования движеиня испол ьзч ются жидкости и газы, динамика механизмов стала основываться не только иа законах механики твердого тела, но и на законах течения жидкости и газов. Неудивительно поэтому, что, несмотря на большое число публикуемых работ по динамике механизмов, решение проблемы синтеза механизмов по их динамическим свойствам еще далеко до завершения. Развитие теории машин-автоматов связано главным образом с совершенствованием методов построения схемы системы управле- ' Пвфнутнй Львович Чебыыев ~1З21 — 1ййы — знаменитый русскнн матемвтнн и меченое, ввтар работ во теорвн врчбвныеннв фуннсзззт, теории чвсел н теорнв веровтностей. Нвннсвв 1б работ оо тсорнв мечвннзмов.

ния, определяющей согласованность движения исполнительных ор. гапон. Особую ценность имеет создание методов построения самонастраивающихся схем управления, в которых программа управления автомати чески корректируется с изменением рабочего процесса. К теории машин-автоматов относится также разработка методов проектировании промыш.венных роботов.

По всем трем укаэанным разделам теории механизмов и машин во многих странах мира ведется ивтевсивиая работа. Для организации и проведеняя международных совещаний и конгрессов, а также для обмена опытом н проведения совместных работ (в первую очередь по терминологии, стандартизации, теории манипуляторов и по проблемам высшего образования) в 1969 году была создана Международная организация по теории механизмов и машин (ИФТОММ) '. Значение курса теории механизмов и машин для инженерного образования.

Инженерно-технические спецнальностя вузов можно подразделить на две группы: к первой группе отнесем конструкторские специальности, ко второй — технологические н эксплуатационные. Значение курса теории механизмов и машин для подготовки инженеров, проектирующих новые машины и механизмы, очевидно, так как общие методы синтеза механизмов, излагаемые в этом курсе, дают возможность находить параметры механизмов с задаинымн кииематическимн н динамическими свойствами.

Несколько иное значение имеет курс теории механизмов и машин для технологических и эксплуатационных специальностей.Инженеры, изготавливающие н эксплуатирующие машины, должны хорошо знать основные виды механизмов и их кииематические н динамические свойства.

Зтн знания необходимы для ясного понимания принципов работы отдельных механизмов и ги взаимодействия в машине. В процессе эксплуатации .любой машины всегда возможно возникновение неполадок н отказов в работе. Устранить зтн неисправности, а в некоторых случаях дать задание иа проектирование нового механизма может только яиженер, хорошо знающий кинематические и динамические свойства различных механизмов. Поэтому теория механизмов и машин входит в общетехническнй цикл дисциплин для всех специальностей, связанных с применением механизмов и машин. ' более подробнме сведения а развитии проблем теории механизмов н машин ланы после параграфов 5, 12, 22, 24, 25, 27, 32.

глава з СТРУКТУРА МЕХАНИЗМОВ й К ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Машина. По мере развития машин содержание термина «машина» изменялось. Для современных машин дадим следующее определение. Машина есть устройство, выполняющее механяческие движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственвого труда человека.

В этом определении под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и другие объекты труда. В завнсимостп от основного назначения (какой аяд преобразования преобладает) различают энергетические, технологические, транспортные и информационные машины.

Энергетические машины предназначены для преобразования любого вида энергии в механическую (и наоборот). К иим принадлежат, например, электродвигатели, турбины, двигатели внутреннего сгорания, паровые машины, электрогенераторы. Машины для преобразования материалов подразделяются на технологические и транспортные. В т е х н о л о г и ч е с к и х машинах под материалом подразумевается обрабатываемый предмет, который может быть в твердоль жидком или газообразном состоянии. Преобразование материала в этих машинах состоит в измеиенни его размеров, формы, свойств или состояния.

Примеры технологических машин: металлообрабатывающие станки, прокатные станы, ткацкие станки, упаковочные машины. В транспортных машинах под материалом понимается перемещаемый предмет. Примеры транспортных машин: автомобили, тепловозы, самолеты, вертолеты, подьечники, краны, транспортеры.

В тех случаях, когда транспортная машина предназначена для перемещения людей, под материалом, конечно, понимаются: кабина лифта, вагон, пгасси автомобиля н т. п. Машины, предназначенные для преобразования информации, называются н и ф о р и а ц но н и ы м н.

Если информация представлена в виде чисел, то информационная машина называется счетной нлн вычислятельной. Примеры счетных машин: арифмометры, механические интеграторы, бухгалтерские машины. Электронная вычислительная машина, строго говоря, ие является машиной, так как в ией механические движения служат лишь для выполнения вспомогательных операций. Название машины сохранено за ней в порядке исторической преемственности от счетных машин типа арифмометра.

Итак, оснониым признаком, отличающим машину от других устройств, является выполнение механических движений '. Отсюда происходит термкн «машина» (от греч. ртудытп, лат. гласйгпа). Если отказаться от этого признака, то не только теряется связь с происхождением термина, но н под определение машины попадают устройства, которые никогда машинами не назывались (усилители голоса человека, диктофоны, магнитофоны и т. п.). Машина, в которой все преобразования энергии, материалов и информации выполняются без непосредственного участии чедовека, называется м а ш и н о й - а в то м а т о м. Применение машин-автоматов, однако, предполагает присутствие человека (оператора), наблюдающего за их работой и изменяющего в необходимых случаях программу действия. Машины-автоматы, соединенные между собой автоматическими транспортными устройстяами и предназначенные для выполнения определенного технологического процесса, образуют а в т о м а т и ч е с к у ю л н и и ю.

Машина, особенно машина-автомат, прн правильном ее использовании облегчает труд человека, увеличивает производительность труда, обеспечивает высокое качество выполнения рабочего процесса. Механизм. Определение термина «лтсхаиизм» неоднократно менялось по мере того, как появлялись качественно новые механизмы. Еще сравнительно недавно считали, что механизм может состоять только из ~вердых тел.

Современное определение этого термина предусматривает, что в состав механизма могут входить также жидкие и газообразные тела. Механизм есть система тел, предназначенная для преобразования движения одного или яескольких твердых тел в требуемые движения других твердых тел. Если в состав механизма кроме твердых тел входят жидкие или газообразные тела, то механизм называется соответственно гидравлическим или пневматическим. Из определения механизма следует, что нельзя называть механизмом устройство, в котором нет преобразования механического движения.