Тимофеев Г.А. - Теория механизмов и машин. Курс лекций, страница 4

Затем следует расчет второго цикла. Второй итерационный цикл реализуется в результате определения масс и моментов инерции звеньев и уточнения размеров сочленений звеньев. По этим данным проводится силовой расчет с учетом ускоренного движения звеньев механизма и наличия трения в кинематических парах. Третий итерационный цикл позволяет корректировать конструкцию привода.

Исходные данные, необходимые для Лекция 1 Геометрический синтез механизмов Силовой расчет Расчеты на прочность, выносливость, устойчивость, износ и т.и. Конструирование Рис. 1З Метрический анализ Кинематический анализ Определение масс и моментов инерции звеньев, размеров кинематических пар, зазоров, вида пар трения„податливости элементов конструкции Динамический синтез, определение закона движения, управлениедвижением Проектирование привода Механические характеристики сил движущих н сопротивления выбора двигателя, определяются в блоке <Динамический синтез, определение закона движения, управление движением» (см. Рис. 1.3).

Проектирование нового механизма начинается с создания схемы механизма со структурно-кинематическими свойствами, соответствующими заданным с требуемой точностью. Структурные свойства механизма подразделяются на внешние — количество степеней свободы и число обеспечиваемых механизмом связанных друг с другом перемещений рабочих органов машины; и внутрен'ние — состав механизма, т.е. его внутренняя структура (состав звеньев и способ их соединения друг с другом).

С точки зрения внутренней структуры можно выделить два типа механизмов — структурно-элементарные и структурно- сложные. Структурно-элементарные механизмы, осуществляющие преобразование и передачу движения по определенному закону, объединены в группы по способу соединения звеньев друг с другом. Такими элементарными механизмами являются рычажные„зубчатые передаточные, планетарные„ кулачковые и др., которые будут рассматриваться в последующих лекциях.

В состав структурно-сложпьсг механизмов могут входить несколько элементарных механизмов с различными кипематическими свойствами. Кинематические свойства проектируемого механизма ' определяются его геометро-кинематическими характеристиками, связывающими параметры движения на входе механизма и на выходе из него. Основные геометро-кинематические характеристики механизмов: функция положения, определяющая связь координат выходного и входного звеньен, и кинелатическая передаточная функция, являющаяся первой производной от функции положения. Известно очень большое количество разновидностей как структурно-элементарных, так и структурно-сложных механизмов, обладающих разнообразными структурно-кинематическими характеристиками. Поэтому при проектировании нового механизма следует проанализировать возможности использования уже существующих механизмов для осуществления заданной функции.

Для этого необходимо использовать систематизацию существующих схем механизмов 17, 9, 19, 141 по структурно-кинематическим признакам с определением их кинематических характеристик, Во многих случаях геометро-кинематические характе- 1т Легиня1 понятие о машинном агрегате Схема машинного агрегата Рвс, 1.4 Рис. 15 ристики существующих механизмов вполне подходят для осуществления основной функции проектируемого меха- низма. Основные определения и понятия Понятие машины определяется следующим образом: машиной называется техническое устройство, осуществляющее определенные механические движения, связанные с преобразованием энергии, свойств, размеров, формы или положения материалов (или объектов труда) и информации с целью облегчения физического и умственного труда человека, повышения его качества и производительности.

Существуют следующие виды машин (рис. 1А). Энергетической машиной называется машина, предназначенная для преобразования энергии. Если осуществляется преобразование какого-либо нида энергии в механическую, то имеем дело с машиной-двигателем, если же процесс обратный — с машиной-генератором. Рабочая машина предназначена для преобразования материалов, причем транспортная машина преобразует материал только путем изменения положения объекта, а технологическая — преобразует форму, свойства и положение материала или объекта. Информационная машина служит для получения и преобразования информации. Контрольно-управляимцая машина преобразует информацию с целью управления энергетическими или рабочими машинами, а математическая машина — с целью получения математических образов, соответствующих свойствам объекта.

Кибернетическая машина — имитирует или заменяет человека в процессах деятельности, присущих только ему или объектам живой природы, и обладает элементами искусственного интеллекта. Понятие о машинном агрегате Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одной или нескольких машин, соединенных п оследовательно или параллельно, и предназначенная для с. 1.5 .

выполнения каких-либо требуемых функции (рис.. ). Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель„ передаточный механизм (их может быть несколько или не быть совсем) и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая или кибернетическая машина.

Лекцвв1 механизм и егв глененты Механизм и его злементы Рис. 1.6 Рвс. 1.7 Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергети- ческой машины. Механизмом называется система твердых тел, объединенных геометрическими или динамическими связями, и предназначенных для преобразования движения входного звена в требуемое движение выходных звеньев. Твердые тела, входягдие в состав механизма,не являются абсолютно твердыми, однако их деформации обычно весьма малы.

Главное назначение создаваемого механизма --осуществление технической операции в результате движения его элементов. Звено — это твердое тело, входяшее в состав механизма. Кинематическая пара — это соединение двух соприкасаюшихся звеньев, допускающее их относительное движение. Звено, относительно которого рассматривается движение остальных звеньев, считается условно-неподвижным и называется стойкой. Входное звено — это звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев. Выходное звено — это звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен данный механизм.

Рассмотрим простейший кривошипно-ползунный механизм на рис. 1.6, основные элементы которого: кривошип ( I); шатун (3); ползун (3); стойка (4). составляющие кинематические пары А, В, С, Р. Несколько звеньев, связанных между собой кинематическими парами, образуют кинематическую цепь, которая может быть: а) замкнутой, у которой звенья образуют один или несколько замкнутых контуров; б) незамкнутой„звенья которой не образуют замкнутых контуров (рис. 1.7, цифровые и буквенные обозначения такие же, как на рис 1.6).

В современном машиностроении применяются машины и механизмы с абсолютно твердыми (жесткими), упругими (гибкими), жидкими и газообразными телами (звеньями). Преобладающее большинство используемых в механизмах звеньев являются абсолютно твердыми. К упрупгм звеньям относят пружины, мембраны и другие элементы, упругая деформация которых вносит существенные изменения в работу механизма; к гийагм — ремни, цепи, канаты; к жидким и газообразным — масло, воду, газ, воздух и т.п. вещества. Основные виды звеньев механизмов показаны в табл.

1.1. Механизм и егв злеменгы Лекция 1 Окончание шабл. 1.1 Таблица 1.1 Профиль о!!ределяет закон движения ведомого звена 2 Вращательное, колеба- тельное Кулачок (1) 10 Толка- тель (2) Условное изображение на схемах М и/п Особен- ности Название Движение Профиль определяет закон движения ведомого звена Возвраюю- поступа- тельное Кулачок (1) 11 Толка- тель (2) Стойка Отсутствуе'т Отсутствует Стойка Вращательное, колеба- тельное Зубчатый контур Враща- тельное Полный оборот Зубчатое колесо Кривошип Сложное р Нет пар, связанных со стойкой Шатун Вращательное, колеба- телыкве 13 нос колесо Е 1еполный оборот, воз- вратно-вращательное движение Кача- тельное Коромысло Может иметь зубча- ть!й конт Возвратно- поступа- тельное 14 Рейка Возвратно- поступа- тельное Направляющая неподвижна Ползун 2 а, (~ 1 Вращатель- ное, колеба- тельное Направляющая подвижна Кулиса (1) Камень (2) о Сложное Направляющая подвижна Кулиса (1) Камень (2) Возвратно- посгупа- тельное Направ- ляющая подвижна Кулиса (1) Камень (2) Основные виды звеньев механизмов Контрольные вопросы и задания к лекции 1 1.

Что называется машигюй? Какие машины вы знаете? Что .такое мап!инный агрегат? 2. Что называется механгсвмом, кинематической цепью? Какие виды кинематических цепей существуют? 3. Какая разница между кинематической цепью и кинематической парой? 4. Что называют кинсматической парой, как их классифициручот? 5. Как происходит замыкание кииематичсскнх пар в кинематической цепи? 6. Что называют звеном, какие виды звеньев существуют? Чем отличается деталь от звена? Кяассиаикм)ии кинеиатическнх пар аз Лекция 2 Классификация кинематических пар Каким бы ни был механизм машины, он всегда состоит только из звеньев и кинсматичсских пар. Условия связи, налагаемые в механизмах на подвижные звенья, в теории машин и механизмов принято называть кинематическими парами.

Кинематической парой называется подвижное соединение двух соприкасаюшихся звеньев, обеспечивающее их определенное относительное движение. В табл. 2.) представлена классиФикация кинематических пар, приведены названия, рисунки, условные обозначения наиболее распространенных на практике способов подвижных соединений звеньев. Звенья при объединении их в кинематическую пару мо)ут соприкасаться между собой по поверхностям, линиям и точкам. Элементами кинематической пары называют совокупность пожрхностей, линий или точек, по которым происходит подвижное соединение двух звеньев, и которые образуют кинематичсскую пару.