ЛЕКТОР СИРИН АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ Основные понятия и определения

ЛЕКТОР: СИРИН АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ Основные понятия и определения ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

ЛИТЕРАТУРА 621 А 86 Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин [Текст] : учебник для втузов / И. И. Артоболевский. - 6 -е изд. , стер. , Перепечатка с 4 -ого изд. 1988 г. - М. : Альянс, 2011. - 639 с. : ил. 621 Т 41 Тимофеев, С. И. Теория механизмов и механика машин [Текст] : учебное пособие для студентов вузов / С. И. Тимофеев. - Ростов н/Д : Феникс, 2011. - 349 с. : ил. - (Высшее образование). Библиогр. :

МАШИНЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ Машина – устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации. (Под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и другие объекты труда)

МАШИННЫЙ АГРЕГАТ Техническая система, состоящая из одной или нескольких машин, соединенных последовательно или параллельно, и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций называется машинным агрегатом.

МЕХАНИЗМ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ Механизмом называется система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел и (или) сил, действующих на них, в требуемые движения других тел и (или) сил. Схема ударно-спускового механизма Рычажная передача грузового вагона Схема рулевого механизма

МЕХАНИЗМ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ Твердое тело, участвующее в заданном преобразовании движения называется звеном. Звено может состоять из нескольких отдельно изготавливаемых частей, соединенных между собой неподвижно. Соединение двух твердых тел механизма, допускающее их заданное относительное движение называется кинематической парой.

КЛАССИФИКАЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАР ВЫСШИЕ ПАРЫ НИЗШИЕ ПАРЫ

ВИДЫ ЗВЕНЬЕВ Стойка – звено механизма, принимаемое за неподвижное. Кривошип – звено механизма, образующее со стойкой вращательную кинематическую пару, и совершающее полный оборот. Коромысло – звено механизма, образующее со стойкой вращательную кинематическую пару, но не совершающее полный оборот. (совершает возвратно-вращательное движение). Шатун – звено механизма, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями (не образует кинематических пар со стойкой). Ползун – звено механизма, образующее поступательную кинематическую пару со стойкой. Кулиса – звено механизма образующее вращательную кинематическую пару со стойкой и поступательную пару с другим подвижным звеном. Входное – звено механизма, которому сообщается движение. Выходное – звено механизма, совершающее движение для которого предназначен механизм.

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ЦЕПИ Кинематическая цепь - система звеньев и (или) твердотельных элементов механизма, образующих между собой кинематические пары Простой называется кинематическая цепь, у которой каждое звено образует не более двух кинематических пар (а, б) Сложной называется кинематическая цепь, у которой хотя бы одно звено образует более двух кинематических пар (в, г) Незамкнутой называется кинематическая цепь, в которой имеется хотя бы одно твердое тело, входящее только в одну кинематическую пару (а, в). Замкнутой называется кинематическая цепь, каждое твердое тело которой образует кинематические пары, по крайней мере, с двумя другими твердыми телами (б, г).

СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ МЕХАНИЗМОВ Число степеней свободы (подвижность) механизма – количество независимых обобщённых координат однозначно определяющих положение всех звеньев механизма в пространстве. Структурная формула – алгебраическое выражение, устанавливающее взаимосвязь между числом степеней свободы механизма, числом подвижных звеньев, числом и подвижностью кинематических пар. В структурную формулу может также входить число избыточных связей. В общем случае подвижность механизма Малышева: определяется по формуле Сомова –

СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ МЕХАНИЗМОВ

СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ МЕХАНИЗМОВ • избыточные или пассивные связи – это такие связи в механизме, которые повторяют или дублируют связи, уже имеющиеся по данной координате, и поэтому не изменяющие реальной подвижности механизма; • местные подвижности – это подвижности механизма, которые не оказывают влияния на его передаточную функцию, а введены в состав механизма с целями иного характера. Механизмы не имеющие избыточных связей и местных подвижностей называются рациональными Число избыточных связей определяется по формуле:

СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ МЕХАНИЗМОВ

СТРУКТУРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПО АССУРУ АССУР Леонид Владимирович (1878 – 1920), русский ученый, один из основателей отечественной научной школы по теории механизмов и машин. Создал рациональную классификацию плоских шарнирных механизмов. Для решения задач анализа и синтеза рычажных механизмов профессором Л. В. Ассуром была предложена оригинальная структурная классификация, согласно которой механизмы, не имеющие избыточных связей и местных подвижностей (рациональные механизмы), состоят из первичных (начальных) механизмов и структурных групп Ассура.

СТРУКТУРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПО АССУРУ Первичный (начальный) механизм, состоящий из двух звеньев: (одно из них неподвижное (стойка), которые образуют кинематическую пару. Структурная группа Ассура – кинематическая цепь, присоединение которой к механизму или её отсоединение образует механизм, имеющий подвижность, равную подвижности исходного механизма, не разделяемая на другие цепи с теми же свойствами

СТРУКТУРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПО АССУРУ В диссертационной работе Ассур разработал структурную классификацию для плоских рычажных шарнирных механизмов (т. е. для механизмов только с вращательными КП). В дальнейшем Артоболевский И. И. усовершенствовал и дополнил эту классификацию, распространив ее на плоские механизмы и с поступательными КП. Группы могут быть различной степени сложности. Структурные группы Ассура делятся на классы в зависимости от числа звеньев, образующих группу, числа поводков в группе, числа замкнутых контуров внутри группы. В пределах класса (по Ассуру) группы подразделяются по числу поводков на порядки (порядок группы равен числу ее поводков). Механизмы классифицируются по степени сложности групп входящих в их состав. Класс и порядок механизма определяется классом и порядком наиболее сложной из входящих в него групп

СТРУКТУРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПО АССУРУ Поводок - конечное звено группы Ассура, входящее в две кинематические пары, из которых одна имеет свободный элемент звена Особенность структурных групп Ассура - их статическая определимость. Если группу Ассура свободными элементами звеньев присоединить к стойке, то образуется статически определимая ферма. Используя группы Ассура удобно проводить структурный, кинематический и силовой анализ механизмов. Наиболее широко применяются простые рычажные механизмы, состоящие из групп Ассура 1 -го класса 2 -го порядка. Число разновидностей таких групп для плоских механизмов с низшими парами невелико, их всего пять

СТРУКТУРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПО АССУРУ Вид структурной группы определяется ее структурной формулой, которая составляется в зависимости от вида и класса кинематических пар. Структурная группа 2 -го класса 2 -го порядка (а) образована двумя звеньями, двумя поводками и содержит три вращательных кинематические пары пятого класса, имеет структурную формулу: ВВВ, что соответствует первому виду. Второй вид структурной группы 2 -го класса 2 -го порядка (б) получается путем замены одной из крайних вращательных пар поступательной парой пятого класса при структурной формуле: ВВП или ПВВ. Третий вид структурной группы 2 -го класса 2 -го порядка (в) имеет структурную формулу ВПВ и образуется вследствие замены средней вращательной кинематической пары поступательной парой пятого класса.

СТРУКТУРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПО АССУРУ Четвертый вид структурной группы 2 -го класса 2 -го порядка (г) получается заменой обоих крайних вращательных кинематических пар пятого класса поступательными парами, что соответствует структурной формуле: ПВП. Замена одной из крайних и средней вращательных кинематических пар поступательными парами позволяет получить пятый вид группы 2 -го класса 2 -го порядка (д), имеющий структурную формулу: ППВ или ВПП. Механизмы, содержащие только структурные группы второго класса, являются механизмами второго класса. Наиболее распространенные структурные группы 3 -го и 4 -го классов содержат по четыре звена и по шесть кинематических пар пятого класса.

СТРУКТУРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПО АССУРУ Отличительной особенностью структурных групп 3 -го класса является наличие базисного звена 3 входящего в состав трех кинематических пар и образующего жесткий замкнутый трех вершинный контур (а). Порядок структурной группы также определяется числом поводков. Структурные группы 3 -го класса содержат не менее трех поводков что соответствует, 3 -му порядку. Присутствие в структуре механизма наряду с группами 2 -го класса хотя бы одной структурной группы 3 -го класса переводит механизм в 3 -ий класс. Структурные группы 4 -го класса (б) содержат не менее двух базисных звеньев 2 и 5, образованных жесткими замкнутыми треугольными контурами и имеют подвижный замкнутый четырехсторонний контур BCDE. Порядок группы определяется числом поводков. Механизм, содержащий в своей структуре наряду с группами 2 -го и 3 -го классов группы 4 -го класса, является механизмом 4 -го класса.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ Механизмы классифицируются: 1) по области применения и функциональному назначению: – механизмы летательных аппаратов; – механизмы станков; – механизмы кузнечных машин и прессов; – механизмы двигателей внутреннего сгорания; – механизмы промышленных роботов (манипуляторы); – механизмы компрессоров; – механизмы насосов; – и т. д;

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ 2) по виду передаточной функции: ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ – зависимость между параметрами движения или состояния рассматриваемого и входного звеньев механизма ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ – отношение скорости одного звена механизма к скорости другого звена, если специально не оговорено, то скорости входного звена к скорости выходного звена. • механизмы с постоянной передаточной функцией – это механизмы, передаточное отношение которых за цикл работы не изменяется; • механизмы с переменной передаточной функцией – это механизмы, передаточное отношение которых за цикл работы может изменяться в заданном диапазоне; vс нерегулируемой; vс регулируемой: Øсо ступенчатым регулированием (коробки передач); Øс бесступенчатым регулированием (вариаторы).

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ 3) по виду структуры: • механизмы с постоянной структурой – это механизмы, структура которых за цикл работы не изменяется (а, б); • механизмы с переменной структурой – это механизмы, структура которых за цикл работы может изменяться (в);

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ 4) по движению и расположению звеньев в пространстве: • плоские механизмы – это механизмы, звенья которых совершают движения в параллельных плоскостях ; • пространственные механизмы – это механизмы, звенья которых совершают движения в перпендикулярных плоскостях. 5) по виду преобразования движения: • механизмы, преобразующие вращательное движение входного звена во вращательное движение выходного звена ; • механизмы, преобразующие вращательное движение входного звена в поступательное движение выходного звена ; • механизмы, преобразующие поступательное движение входного звена во вращательное движение выходного звена ; • механизмы, преобразующие поступательное движение входного звена в поступательное движение выходного звена ;

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ 6) по числу подвижностей механизма: • механизмы с подвижностью равной единице; • механизмы с подвижностью больше единицы; 7) по виду кинематических пар: • механизмы с высшими кинематическими парами – это механизмы, содержащие хотя бы одну высшую кинематическую пару ; • механизмы с низшими кинематическими парами (рычажные) – это механизмы, содержащие только низшие кинематические пары.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ 8) по способу передачи и преобразования потока механической энергии: • механизмы фрикционные ; • механизмы зацепления ; • механизмы с гибкой связью ; • механизмы волновые; • импульсные механизмы;

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ 9) по конструктивному исполнению звеньев: • механизмы рычажные ; • механизмы кулачковые ; • механизмы зубчатые ; • механизмы винтовые ; • механизмы клиновые ; • механизмы ременные ; • механизмы цепные ; • механизмы комбинированные;