1 (Лекции)

*** Лекция 1 ***ЛЕКЦИЯ1Краткое содержание: Введение. Цель и задачи курса ОПМ-ТММ. Краткая историческая справка. Место курса всистеме подготовки инженера. Инженерное проектирование. Основные этапы процесса проектирования.Методы проектирования. Машинный агрегат и его составные части. Классификация машин. Механизм иего элементы. Классификация механизмов.Введение.Курс “Теория машин и механизмов” является первой частью общеинженерной дисциплины“Основы проектирования машин”.

Вторая часть этой дисциплины называется “Детали машин” или“Основы конструирования машин”. На специальности, по которой Вы проходите подготовку, курс ТММ изучаетсяв течение двух семестров и состоит из:1-ый семестр. Курс лекций объемом 36 часов, практических занятий (включая два рубежных контроля) - 16 часов,лабораторного практикума - 16 часов. В разделе самостоятельная работа два домашних задания: 1-ое домашнеезадание “Структурный и кинематический анализ рычажного механизма”; 2-ое домашнеезадание “Кинетостатический силовой расчет рычажного механизма”. Семестр завершается дифференцированнымзачетом с учетом рейтинга по домашним заданиям, рубежным контролям и лабораторным работам.2-ой семестр.

Курсовая работа (проект) с объемом 4 листа графической части и пояснительная записка на 30-50рукописных (машинописных) страниц. Содержание листов курсовой работы: лист 1 - динамический анализмашинного агрегата, лист 2 - кинетостатический силовой расчет основного рычажного механизма, лист 3 проектирование механизмов с зубчатыми передачами, лист 4 - проектирование кулачковых механизмов. Курсоваяработа защищается комиссии из двух преподавателей, по ней проставляется дифференцированный зачет.Рекомендуемая основная литература1.2.3.4.Теория механизмов и машин.

Под ред. К.В.Фролова. М.: Высшая школа, 1987.Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. - М.: Высшая школа, 1986.Артоболевкий И.И. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, 1988.Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. - М.,: Наука, 1990.Рекомендуемая дополнительная литература5. Теория механизмов. Под ред. В.А.Гавриленко. М.: Высшая школа, 1973.6. Заблонский К.И. и др. Теория механизмов и машин. - Киев.: Выша школа, 1989.Цель и задачи курса.Теория механизмов и машин - научная дисциплина (или раздел науки), которая изучает строение (структуру),кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом.(И.И.Артоболевский)Цель ТММ - анализ и синтез типовых механизмов и их систем.http://wwwcdl.bmstu.ru/rk2/lect_1.htm (1 из 13) [31.05.2008 20:54:07]*** Лекция 1 ***Задачи ТММ: разработка общих методов исследования структуры, геометрии, кинематики и динамики типовыхмеханизмов и их систем.Типовыми механизмами будем называть простые механизмы, имеющие при различном функциональном назначенииширокое применение в машинах, для которых разработаны типовые методы и алгоритмы синтеза и анализа.Рассмотрим в качестве примера кривошипно-ползунный механизм.

Этот механизм широко применяется вразличных машинах: двигателях внутреннего сгорания, поршневых компрессорах и насосах, станках,ковочных машинах и прессах. В каждом варианте функционального назначения при проектировании необходимоучитывать специфические требования к механизму. Однако математические зависимости, описывающие структуру,геометрию, кинематику и динамику механизма при всех различных применениях будут практически одинаковыми.Главное или основное отличие ТММ от учебных дисциплин изучающих методы проектирования специальныхмашин в том, что ТММ основное внимание уделяет изучению методов синтеза и анализа, общих для данного видамеханизма, независящих от его конкретного функционального назначения.

Специальные дисциплины изучаютпроектирование только механизмов данного конкретного назначения, уделяя основное внимание специфическимтребованиям. При этом широко используются и общие методы синтеза и анализ, которые изучаются в кусе ТММ.Краткая историческая справкаКак самостоятельная научная дисциплина ТММ, подобно другим прикладным разделам науки, возникла в результатепромышленной революции начало которой относится к 30-м годам XVIII века. Однако машины существовали за долгодо этой даты. Поэтому в истории развития ТММ можно условно выделить четыре периода:1-й период до начала XIX века - период эмпирического машиностроения в течение которого изобретаетсябольшое количество простых машин и механизмов: подъемники, мельницы, камнедробилки, ткацкие итокарные станки, паровые машины (Леонардо да Винчи, Вейст, Ползунов, Уатт).

Одновременно закладываютсяи основы теории: теорема о изменении кинетической энергии и механической работы, “золотое правило механики”,законы трения, понятие о передаточном отношении, основы геометрической теории циклоидального иэвольвентного зацепления ( Карно, Кулон, Амонтон, Кадано Дж., Ремер, Эйлер).2-й период от начала до середины XIX века - период начала развития ТММ . В это время разрабатываются такиеразделы как кинематическая геометрия механизмов (Савари, Шаль, Оливье), кинетостатика (Кариолис),расчет маховика (Понселе), классификация механизмов по функции преобразования движения (Монж, Лану) идругие разделы.

Пишутся первые научные монографии по механике машин (Виллис, Бориньи), читаютсяпервые курсы лекций по ТММ и издаются первые учебники (Бетанкур, Чижов, Вейсбах).3-й период от второй половины XIX века до начала XX века - период фундаментального развития ТММ. Заэтот период разработаны: основы структурной теории (Чебышев, Грюблер, Сомов, Малышев), основы теориирегулирования машин (Вышнеградский), основы теории гидродинамической смазки (Грюблер), основы аналитическойтеории зацепления (Оливье, Гохман), основы графоаналитической динамики (Виттенбауэр, Мерцалов),структурная классификация и структурный анализ (Ассур), метод планов скоростей и ускорений (Мор,Манке), правило проворачиваемости механизма (Грасгоф) и многие другие разделы ТММ.4-й период от начала XX века до настоящего времени - период интенсивного развития всех направлений ТММ какв России, так и за рубежом. Среди русских ученых необходимо отметить обобщающие работы Артоболевского И.И., Левитского Н.И., Фролова К.В.; в области структуры механизмов - работы Малышева , Решетова Л.Н., Озола О.Г.; по кинематике механизмов - работы Колчина Н.И., Смирнова Л.П., Зиновьева В.А.; по геометрии зубчатыхпередач - работы Литвина Ф.Л., Кетова Х.Ф., Гавриленко В.А., Новикова М.Л.; по динамике машин и механизмов Горячкин В.П., Кожевников С.Н., Коловский М.З.

и др. Данное перечисление не охватывает и малой доли работвыдающихся ученых, внесших существенный вклад в развитие ТММ в этот период. Из зарубежныхученых необходимо отметить работы Альта Х., Бегельзака Г., Бейера Р., Крауса Р., Кросли Ф. и многих других.http://wwwcdl.bmstu.ru/rk2/lect_1.htm (2 из 13) [31.05.2008 20:54:07]*** Лекция 1 ***Основные разделы курса ТММ●●●●структура механизмов и машин;геометрия механизмов и их элементов;кинематика механизмов;динамика машин и механизмов.Связь курса ТММ с общеобразовательными, общеинженерными и специальными дисциплинами.Лекционный курс ТММ базируется на знаниях полученных студентом на младших курсах при изучениифизики, высшей и прикладной математики, теоретической механики, инженерной графики и вычислительной техники.Знания, навыки и умение приобретенные студентом при изучении ТММ служат базой для курсов детали машин,подъемно-транспортные машины, системы автоматизированного проектирования, проектирование специальныхмашин и основы научных исследований.Понятие о инженерном проектировании.Инженерное проектирование - это процесс, в котором научная и техническая информация используется длясоздания новой системы, устройства или машины, приносящих обществу определенную пользу [ 7 ].Проектирование (по ГОСТ 22487-77) - это процесс составления описания, необходимого для создания ещенесуществующего объекта (алгоритма его функционирования или алгоритма процесса), путем преобразованияпервичного описания, оптимизации заданных характеристик объекта (или алгоритма егофункционирования), устранения некорректности первичного описания и последовательного представления (принеобходимости) описаний на различных языках.Проект (от латинского projectus - брошенный вперед) - совокупность документов и описаний на различных языках(графическом - чертежи, схемы, диаграммы и графики; математическом - формулы и расчеты; инженерных терминови понятий - тексты описаний, пояснительные записки), необходимая для создания какого-либо сооруженияили изделия.Методы проектирования.●●●●●Прямые аналитические методы синтеза (разработаны для ряда простых типовых механизмов);Эвристические методы проектирования - решение задач проектирования на уровне изобретений (например,алгоритм решения изобретательских задач [8]);Синтез методами анализа - перебор возможных решений по определенной стратегии (на пример, с помощьюгенератора случайных чисел – метод Монте-Карло) с проведением сравнительного анализа по совокупностикачественных и эксплуатационных показателей (часто используются методы оптимизации - минимизациясформулированной разработчиком целевой функции, определяющей совокупность качественныххарактеристик изделия);Системы автоматизированного проектирования или САПР - компьютерная программная среда моделируетобъект проектирования и определяет его качественные показатели, после принятия решения - выборапроектировщиком параметров объекта, система в автоматизированном режиме выдает проектнуюдокументацию.Другие методы проектирования [9, 10, 11].Основные этапы процесса проектирования.http://wwwcdl.bmstu.ru/rk2/lect_1.htm (3 из 13) [31.05.2008 20:54:07]*** Лекция 1 ***1.Осознание общественной потребности вразрабатываемом изделии2.Техническое задание на проектирование(первичное описание)3.Анализ существующих технических решений4.Разработка функциональной схемы5.Разработка структурной схемы6.Метрический синтез механизма (синтезкинематической схемы)7.Статический силовой расчет8.Эскизный проект9.Кинетостатический силовой расчет10.Силовой расчет с учетом трения11.Расчет и конструирование деталей икинематических пар (прочностные расчеты,уравновешивание, балансировка, виброзащита)12.Технический проект13.Рабочий проект (разработка рабочих чертежейдеталей, технологии изготовления и сборки)14.Изготовление опытных образцов15.Испытания опытных образцов16.Технологическая подготовка серийногопроизводства17.Серийное производство изделияПонятие о технической системе и ее элементах.(из теории технических систем по[11])Техническая система - ограниченная область реальной действительности, взаимодействующая с окружающейсредой U, выполняющая определенные функции F и имеющая структуру S.http://wwwcdl.bmstu.ru/rk2/lect_1.htm (4 из 13) [31.05.2008 20:54:07]*** Лекция 1 ***Ef, Af - параметры, характеризующие функции F системы;En An - параметры, не относящиеся к функциям прибора (условия работы, внешние и дополнительные воздействия);Z - системный оператор;M - элементы системы;R - отношения между элементами системы.Окружающая среда U - совокупность внешних объектов, взаимодействующих с системой.Функция F - свойство системы, используемое для преобразования входных величин Ef, при внешних идополнительных воздействиях An и условиях работы En, в выходные величины Af.