Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

А.Н.Евграфов, Г.Н.Петров. Теория механизмов и машин. Лекция 1.

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Предметом изучения теории механизмов и машин являются такие механизмы и машины, в которых существенную роль для выполнения рабочего процесса играет механическое движение тел, из которых состоят эти механизмы и машины. Это технологические машины (станки, прессы, машины-автоматы, машины текстильной и пищевой промышленности и т.д.), энергетические (например, двигатели внутреннего сгорания), транспортные (автомобили, конвейеры, промышленные роботы и т.д.). Дисциплина ТММ изучается в 4-м и 5-м семестрах, она является одной из общетехнических дисциплин и частью общеконструкторской подготовки. Изложение дисциплины ТММ базируется на сведениях, полученных при изучении высшей математики, физики, теоретической механики, вычислительной техники. Знания, полученные при изучении ТММ, используются в начале работы над проектом машины, на этапе эскизного проектирования.

Для изучения дисциплины ТММ необходима учебная литература:

1. Механика машин. Учеб. пособие для втузов/Под ред.Г.А.Смирнова.-М.:Высш.школа, 1996. - 511 с.

2. М.З.Коловский. Теория механизмов и машин. Структура и кинематика механизмов. текст лекций. - СПб.: СПбГТУ, 1993. - 80 с.

3. М.З.Коловский. Теория механизмов и машин. Силовой расчет. Динамические характеристики механизмов. Текст лекций. - СПб.: СПбГТУ, 1994. - 100 с.

4. М.З.Коловский. Теория механизмов и машин. Динамика машин. Текст лекций. - СПб.: СПбГТУ, 1995. - 96 с.

5. Г.А. Смирнов. Теория механизмов и машин. Зубчатые передачи. Текст лекций. - СПб.: СПбГТУ, 1994. - 48 с.

6. Теория механизмов и машин: Учеб. пособие для втузов/К.В.Фролов, С.А.Попов, А.К. Мусатов и др.; Под ред. К.В.Фролова.-М.:Высш.шк., 1987. - 496 с.

7. Ю.А.Семенов, Н.С. Семенова. Теория механизмов и машин. Кинематический и точностной анализ механизмов. Учеб. пособие. -СПб.: СПбГТУ, 1996. - 92 с.

8. Ю.А.Семенов. Теория механизмов и машин. Колебания и балансировка роторов. Текст лекций. - СПб.: СПбГТУ, 1995. - 80 с.

9. А.Н. Евграфов. Расчет и проектирование механизмов и машин с помощью ЭВМ. Учеб пособие. - СПб.: СПбГТУ, 1992. - 80 с.

10. Структурный и геометрический анализ механизмов. Метод указания к практическим занятиям/Сост. Ю.А.Семенов, Н.С.Семенова.-СПб.: СПбГТУ, 1994. - 44 с.

11. В.А.Терешин, А.А. Ксенофонтов. Кинематика зубчатых механизмов. Сборник задач.- СПб.: СПбГТУ, 1995. - 79 с.

12. Задачи по теории механизмов и машин. Л.: ЛПИ, 1989. -76 с.

13. Г.Н.Петров, И.О.Хлебосолов. Теория механизмов и машин. Расчет машинного агрегата: Метод. указания к курсовому проектированию. Часть1.-СПб.: СПбГТУ, 1996.- 44 с.

14. Г.Н.Петров, И.О.Хлебосолов. Теория механизмов и машин. Кинематические расчеты машинного агрегата: Учеб. пособие. Часть2.-СПб.: СПбГТУ, 1996.- 68 с.

15. Г.Н.Петров, И.О.Хлебосолов. Теория механизмов и машин. Расчет машинного агрегата: Учеб. пособие. - СПб.: СПбГТУ, 1996.- 36 с.

16. Методические указания к лабораторным работам по теории механизмов и машин. Часть 1. - Л.: ЛПИ, 1989. - 70 с.

В 4-м семестре надо получить зачет по практическим занятиям и лабораторному практикуму, а также сдать экзамен. После прочтения первой части курса (это примерно 15 лекций) планируется проведение коллоквиума. При успешной сдаче коллоквиума на экзамен выносится вторая часть курса.

Глава 1. Структура механизмов и машин.

1. Структура машины и ее функциональные части.

В машине можно выделить несколько основных функциональных частей (рис. 1.1). Основную часть машины составляет исполнительный механизм, который совершает тот рабочий процесс, ради которого создавалась машина. Вместе со вспомогательными механизмами (например, редуктором, мультипликатором, коробкой скоростей и т.п.) он составляет механическую систему машины (МС). Входу (входному звену) сообщается движение, определяемое некоторой обобщенной координатой q. Механическая система преобразует это движение в требуемое движение выходного (рабочего) звена, определяемое выходной координатой х. К входному звену приложена обобщенная движущая сила Q, которая преобразуется в МС в силу Р на выходном звене. Различные расчетные модели именно этой части машины мы будем исследовать при рассмотрении вопросов, связанных со структурой, геометрией, кинематикой механизмов. При решении первой задачи динамики оказывается, что необходимо включить в рассматриваемую модель и рабочий процесс (РП), который также можно считать частью машины. МС совершает рабочий процесс с помощью силы P, действующей на выходном звене.

Рис. 1.1. Структурная схема машины

Неотъемлемой частью машины является двигатель (Д), который сообщает механической системе МС движение и в котором создается обобщенная движущая сила Q. Модель двигателя включается в рассмотрение при решении второй задача динамики – определении закона движения при заданных силах.

Современные машины снабжаются системами программного управления (СПУ), которые формируют управляющие сигналы u, поступающие на вход двигателя. Для корректировки движения используется система обратной связи (СОС). Она получает информацию о движении выходного звена МС и формирует корректирующий сигнал u, уменьшающий возникающую ошибку.

1. Основные модели теории механизмов и машин

1. Простейшая модель, которой будем пользоваться в дальнейшем – звено. В зависимости от решаемых задач эта модель может обладать разными свойствами (жесткое звено, упругое звено). На первых этапах мы будем считать звено недеформируемым и рассматривать его как абсолютно твердое тело (жесткое звено). Эта модель используется для расчета поведения одной или нескольких жестко связанных между собой деталей. В зависимости от вида движения звенья имеют традиционное название. Неподвижное звено называется стойкой; на схемах его подчеркивают косой штриховкой. Звено, совершающее вращение вокруг неподвижной оси, называется кривошипом. Если звено совершает качательное движение (неполный оборот), то его называют коромыслом. Звено, совершающее возвратно-поступательное движение,  ползун. Звено, совершающее плоское движение  шатун.

2. М
   
   одель подвижного соединения двух звеньев называется кинематической парой (КП). Эта модель обладает следующими свойствами: элементы кинематических пар считаются недеформируемыми, а связи, накладываемые кинематической парой, являются голономными, стационарными и удерживающими. Важной характеристикой КП является число степеней свободы s, которое оставляет КП в относительном движении соединяемых ею звеньев. Например, если КП оставляет одну степень свободы в относительном движении (s=1), то такую пару называют одноподвижной. На рис. 1.2 представлена вращательная одноподвижная КП (координата , определяющая относительное перемещение звеньев, является угловой), а на рис. 1.3.  поступательная одноподвижная КП (координата х, определяющая относительное перемещение звенев, является линейной). Пример модели вращательной КП – соединение ротора двигателя со статором; поступательной КП – соединение салазок с направляющими. Одноподвижной парой является также и так называемая винтовая пара, моделирующая соединение типа «винт-гайка», несмотря на то, что в такой паре имеется два вида относительного движения – поступательное и вращательное, т.к. два этих движения не являются независимыми (рис. 1.4). Двухподвижная пара оставляет две степени свободы в относительном движении (s=2). Это может быть, например, цилиндрическая пара (рис. 1.5), которая допускает относительное вращательное и поступательное движение, как в дверной петле. Если в соединении, моделируемом одноподвижной КП, одну из деталей рассверлить, то число степеней свободы в относительном движении увеличится. Тогда надо воспользоваться моделью двухподвижной (рис. 1.6, а) или трехподвижной (рис. 1.6,б) КП. Трехподвижной парой можно также моделировать и сферический шарнир (рис. 1.7,б). Иногда число степеней свободы в сферическом шарнире ограничивают, устанавливая на внутреннюю сферу палец и высверливая в наружной сфере паз; полученное соединение моделируется двухподвижной КП (рис. 1.7, а). Самое большое число степеней свободы в относительном движении, которое может оставить одна КП, равно пяти.

И



ногда в КП указывается еще одно свойство. Если у двух звеньев, входящих в пару, можно построить общие поверхности, то такие пары называют низшими (например, во вращательной паре можно построить общий цилиндр, а в поступательной – общую плоскость). В противном случае пару называют высшей: при каждом положении звеньев имеются только общие линии или точки, расположение которых меняется в процессе движения (рис. 1.8). Высшей кинематической парой моделируется, например, соединение двух зубчатых колес между собой.

И
ногда на схеме в одном месте изображают сразу две кинематические пары. Например, на рис. 1.9, а звенья 1 и 2 образуют одну вращательную пару, а звено 3 со звеном 1 или 2 – вторую. На рис. 1.9, б также изображены две КП: звено 1 со звеном 2 образует вращательную КП, а звено 2 со звеном 3 – поступательную.

1. Соединив некоторое число звеньев между собой с помощью КП, получим модель, обладающую новыми свойствами – кинематическую цепь. Кинематическая цепь – совокупность звеньев, связанных между собой кинематическими парами (рис. 1.10). Она характеризуется числом степеней подвижности или, иначе говоря, числ
   ом двигателей, которые надо подсоединить к цепи для того, чтобы полностью определить положение всех звеньев цепи.

Найдем число степеней подвижности кинематической цепи, содержащей N звеньев. Общее число степеней подвижности N звеньев, не связанных между собой, равно 6N, однако каждая s-подвижная КП отнимает 6-s степеней подвижности: 1-подвижная КП – пять, 2-хподвижная – четыре и т.д. Таким образом, у кинематической цепи остается число степеней подвижности Wц:

(1.1)

где р_s – число s-подвижных кинематических пар в цепи.

Для примера, показанного на рис. 1.10, имеем:

N=4;

р₁=1 (поступательная пара B);

р₂=1 (цилиндрическая пара A);

р₃=1 (сферический шарнир С);

W_ц=64-51-41-31=12.

1. Кинематическая цепь, в которой одно из звеньев принято за неподвижное, называется механизмом. Поскольку неподвижное звено не обладает подвижностью, для определения числа степеней подвижности механизма W это звено нужно вычесть из числа N:

(1.2)

Формула (1.2) называется формулой Малышева. Пользуясь формулой (1.2), определим число степеней подвижности исполнительного механизма промышленного робота, показанного на рис. 1.11. Отметим, что все КП в этом механизме – одноподвижные (одна поступательная и две вращательных), тогда:

W=6(4-1)-53=3.

Следовательно, для того, чтобы полностью и однозначно определить положение звена 4, необходимо задать 3 входные координаты; на рис. 1.11 они обозначены q₁, q₂, q₃. Если это условие будет выполнено, то такой механизм - нормальный. Нормальным механизмом называется такой, в котором число входов совпадает с числом степеней подвижности. Модель «нормальный механизм» была предложена проф. М..З.Коловским; она удобна тем, что поддается геометрическому анализу. Однако у механизма может быть большое число звеньев и, следовательно, система уравнений, описывающая такой механизм, будет содержать большое число уравнений. Для того, чтобы упростить анализ сложного механизма, удобно разбить его на более простые модели – структурные группы.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций