126163 (Эксплуатационные свойства машин и механизмов), страница 2

-автоматического действия – все операции осуществляются по заданной программе (станки с ЧПУ, промышленные роботы).

Многочисленные разновидности машин отличаются осуществляемыми с их помощью производственными процессами. Их сходство определяется наличием в машинах механизмов, предназначенных для передачи и преобразования движения. Существуют машины, не имеющие механизмов – электродвигатель.

По уровню сложности машины бывают простые и сложные, причем сложность определяется не столько количеством элементов, сколько сложностью связей между ними (сравним летательные аппараты – дельтаплан и самолет).

По степени оригинальности бывают серийные и уникальные машины. Уникальность может заключаться в том, что серийному изделию придают какие-то особенные свойства (например, «Жигули» с бамперами из золота; лифт с креслом и телевизором), а может заключаться в том, что создается машина для выполнения ранее не выполнявшейся функции (например, летательный аппарат очень большой грузоподъемности – экранолет; самосвал грузоподъемностью 1000 т).

По типу производства различают машины:

-для индивидуального и мелкосерийного производства – универсальные, предназначенные для выполнения различных видов однотипных технологических операций над достаточно разнородными объектами (токарно-винторезный станок).

-для крупносерийного и массового производства – специализированные, предназначенные для выполнения операций одного вида (зубошлифовальный станок), и специальные, предназначенные для строго определенных операций (сварочный автомат на конвейере).

4. Классификация деталей и сборочных единиц общего назначения

Выше были рассмотрены примеры деталей специального назначения. Но объектом рассмотрения в данном курсе являются детали преобразователей, передаточных механизмов (передач), являющихся составной частью практически любой технологической машины (технологического механизма), предназначенной для выполнения той или иной полезной функции.

Кроме того, в данном курсе рассматриваются детали устройств, предназначенных для обслуживания передаточных механизмов, обеспечивающих нормальное (в соответствии с техническими требованиями) функционирование этих механизмов – соединений (разъемных и неразъемных), валов, муфт, подшипников, направляющих и вспомогательных устройств.

Упрощенная классификация этих так называемых деталей общего назначения приведена в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Детали и сборочные единицы общего назначения

5. Принципы построения механизмов, их структура

Механизм (см. выше) состоит из тел, подвижно соединенных между собой. Тела (за исключением особо оговоренных случаев) будем считать абсолютно твердыми. Твердое тело – совокупность материальных точек, находящихся на неизменном расстоянии друг от друга. Материальная точка в отличие от геометрической обладает массой [4].

Звеном (жестким) механизма назовем одно или несколько твердых тел, не имеющих движения друг относительно друга. Неподвижные тела механизма образуют неподвижное звено – стойку. Остальные звенья – подвижные и изменяют в процессе движения положения друг относительно друга и по отношению к стойке.

Звенья механизма соединены между собой подвижно. Соединение двух звеньев, позволяющее совершать то или иное движение по отношению друг к другу, называется кинематической парой.

В местах соединения двух звеньев им придают определенные геометрические формы, чтобы обеспечить требуемый характер относительного движения. Кинематические элементы (элементы кинематической пары) представляют совокупность точек, линий и поверхностей, которыми звенья непрерывно касаются и характер соприкосновения которых определяет вид относительного движения соединяемых звеньев. Совокупность таких кинематических элементов и представляет кинематическую пару.

Свободное твердое тело имеет шесть степеней свободы и может совершать шесть независимых видов (w) движения: три вращательных движения вокруг осей x, y, z и три поступательных вдоль этих осей. Если рассматриваемое тело (звено) образует кинематическую пару с другим, число независимых параметров w, определяющих относительное движение выражается неравенством 6 w 0. При w = 0 соединение двух тел является неподвижным, при w = 6 тела не соединены друг с другом. Таким образом, кинематическая пара устанавливает связи (ограничения) в относительном движении.

Если число геометрических связей, накладываемых кинематической парой, обозначить через s, то s = 6 – w.

Кинематические пары делятся на классы. Класс кинематической пары равен числу наложенных связей. При определении класса кинематической пары необходимо учитывать только независимые виды движения. Так, винтовая пара (рис. 2.1) относится к классу V, так как составляющие винтовое движение поступательное и вращательное движения нельзя рассматривать как независимые, поскольку на них наложена связь, определяемая уравнением

s = t ,

где s – перемещение вдоль оси винта,

t – винтовой параметр, t = p / (2), здесь p – шаг винта,

– угол поворота.

Рис. 2.1. Винтовая пара

По характеру соприкосновения пары делятся на высшие и низшие. В высших парах соприкосновение по линии или точкам, в низших – по поверхностям.

При обращении движения звено кинематической пары, бывшее в относительном движении подвижным, становится неподвижным.

Для того, чтобы звенья кинематической пары непрерывно касались друг друга, нужно предусмотреть так называемое замыкание кинематической пары. Различают: силовое замыкание, осуществляемое за счет веса, пружин; геометрическое замыкание, достигаемое приданием определенных геометрических форм кинематическим элементам.

Классификация кинематических пар и примеры их конструктивного воплощения приведены в таблице 2.4.

Совокупность звеньев, соединенных кинематическими парами, представляет кинематическую цепь. Различают открытые и замкнутые кинематические цепи. В замкнутой кинематической цепи в отличие от открытой последнее звено соединено с первым [4].

Таблица 2.4.

Классификация кинематических пар

Кинематическая цепь становится механизмом, как только одно из звеньев обращается в стойку (неподвижное звено). В кинематической цепи определенными являются только относительные движения звеньев. В механизме, если заданы движения одного или нескольких его звеньев, становятся определенными абсолютные (относительно стойки) движения остальных его звеньев.

Таким образом, механизм представляет кинематическую цепь, в которой одно из звеньев обращено в стойку, а при задании движения одного или нескольких его звеньев, становятся определенными движения остальных его звеньев.

Из одной и той же кинематической цепи можно получить различные механизмы, последовательно обращая в стойку различные звенья цепи. Образуемые таким образом механизмы будут отличаться характером абсолютных движений звеньев. Относительное же движение звеньев в механизмах не изменится, поскольку они образованы из одной и той же кинематической цепи.

На примере (рис. 2.2, а) цифрами обозначены звенья кинематической цепи (стойки нет), буквами – кинематические пары (О и А – вращательные, В и С – поступательные). Обратив в стойку звено 4 (рис. 2.2, б) получим механизм двойного ползуна (синусный механизм). При обращении в стойку звена 3 (рис. 2.2, в) получим механизм эллипсографа (звено 4 имеет различное графическое изображение, но его кинематические пары одни и те же). Если стойкой сделать звено 1, получим кулачково-дисковую муфту (муфту Ольдгэма), конструктивная схема которой изображена ниже (рис. 2.2, е).