Прикладная механика Теория механизмов и машин

Прикладная механика • Теория механизмов и машин • Основы расчетов на прочность (сопротивление материалов) • Детали машин и основы конструирования

Теория механизмов и машин Рекомендуемая литература: 1. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. –М. : Наука. 1988. 2. Теория механизмов и машин. /К. В. Фролов и др. –М. : Высш. шк. 1987. 3. Кореняко А. С. Теория механизмов и машин. –Киев: Вища школа.

Теория механизмов и машин • Машина – устройство, предназначенное для преобразования энергии, материалов или информации в целях замены или облегчения физического и умственного труда человека. Машины являются средствами производства, в которых используются силы природы, облегчающие труд людей. • Машиностроение – ведущая отрасль народного хозяйства, производящая машины, механизмы и оборудование для целого ряда других отраслей, это – их материальная база.

Классификация машин С точки зрения выполняемых функций машины можно разделить на классы: • 1. энергетические – преобразуют энергию (М. двигатель, М. -генератор) • 2. рабочие – преобразуют материалы 2 а – технологические 2 б - транспортные • 3. информационные (контрольноуправляющие и вычислительные) • 4. кибернетические • 5. машины-автоматы (совокупность М. -а. – автоматическая линия)

Структура машин • Машинный агрегат Контрольно-управляющая машина Двигатель Передаточный механизм Рабочая машина (исполнительный механизм) продукт Механизм – система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел

Классификация механизмов Принципы классификации: • По функциональному предназначению • По составляющим узлам и элементам (гидравлические, пневматические, зубчатые …) • по структуре

Классификация механизмов по функциональному предназначению • 1. механизмы двигателей и преобразователей, • 2. передаточные механизмы, • 3. исполнительные механизмы, • 4. механизмы управления, контроля и регулирования, • 5. механизмы подачи, транспортировки, сортировки…, • 6. механизмы автоматического счета, взвешивания, упаковки…

Общие задачи ТММ • ТММ – наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом. Задачи: • 1. Исследование структурных, кинематических и динамических свойств механизмов – анализ. • 2. Проектирование механизмов с заданными структурными, кинематическими и динамическими свойствами для осуществления требуемых движений – синтез.

Анализ • Структурный и кинематический анализ – изучение строения механизма, исследование движения тел, образующих механизм, с геометрической точки зрения, независимо от сил, вызывающих движение • Динамический анализ – определение сил, действующих на механизм (силовой анализ) и взаимосвязи между движениями тел, силами и массами

Структура механизмов • Звено – система неподвижно соединенных между собой деталей, движущихся как единое целое. • Неподвижное звено – стойка. • Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение –кинематическая пара. • Поверхности, линии, точки звена, по которым оно соприкасается с другим звеном – элементы кинематической пары.

Классификация звеньев A Aў AІ j - Размах движения Кривошип Коромысло Камень кулисы Ползун Кулиса

Классификация звеньев r 2 Кулачок I II 1 2 e Зубчатые колеса Эксцентрик

Классификация кинематических пар • Если элементом кинематической пары является поверхность (плоская, цилиндрическая, сферическая…) – пара называется низшей. • Если элементом кинематической пары является точка или линия – пара называется высшей. • Пары могут быть вращательными и поступательными.

Кинематические пары

Кинематические пары

Классификация кинематических пар • По степени подвижности Z X Y Условия связи S Степень подвижности Н H+S=6 ВВВПП S=1 → P 1

Кинематические цепи • Соединение звеньев с помощью кинематических пар называется кинематической цепью. Кинематические цепи бывают: 1. Простые и сложные 2. Плоские и пространственные 3. Замкнутые и незамкнутые 4. Определенные и неопределенные

Кинематические цепи В А 2 2 3 4 3 1 С 1 4 6 Сложная незамкнутая Простая, замкнутая 5

Кинематические цепи Принципиальная схема механизма Кинематическая схема механизма (обязательно в масштабе, с точным соблюдением всех размеров и форм, влияющих на движение) Детализованный чертеж

Кинематические цепи • Н = 6 k – 5 P 5 – 4 P 4 – 3 P 3 – 2 P 2– P 1. • W=H– 6= 6(k – 1) – 5 P 5 – 4 P 4 – 3 P 3 – 2 P 2 – P 1, • W= 6 n – 5 P 5 – 4 P 4 – 3 P 3 – 2 P 2 – P 1 - формула Сомова-Малышева • W=3 n – 2 P 5 – P 4 – формула Чебышева

Кинематические цепи A 2 4 B C n = 3 P 4 = 0 P 5 = 4 C 4 2 1 3 1 O A B 3 5 O 1 O 2 O 3 n = 4 P 4 = 0. P 5 = 6 n = 3 P 4 = 0 P 5 = 4

Кинематические цепи A 2 C 3 1 O 1 B B 5 4 O 2 O 3 3 2 A 1 O 1 C 4 5 O 2 . n = 4 P 4 = 0 P 5 = 6 n = 4 P 4 = 0 P 5 = 5

Структурная классификация Предложена Л. В. Ассуром. Развита, доработана Артоболевским И. И. Образование механизмов по Ассуру: • Последовательное присоединение к ведущему звену и стойке кинематических цепей с 0 -й степенью подвижности. • Звено, которому задан закон движения, входящее в кинематическую пару 5 -го класса со стойкой называется начальным механизмом.

Структурная классификация Начальный вращательный механизм n = 3 P 4 = 0 P 5 = 4 n = 1 P 5 = 1 W=1 Начальный поступательный механизм n = 3 P 4 = 0 P 5 = 4 n = 1 P 5 = 1 W=1

Структурная классификация • Группа Ассура (структурная группа) – элементарная кинематическая цепь с нулевой степенью подвижности (W=0). • Для плоских механизмов: n 2 4 6 … 1 p 5 3 6 9 … 1 p 4 - - 1

Структурная классификация • Группы Ассура 2 -го класса (n=2, p 5=3, p 4=0) С С B B D 1 -й вид, [В-В-В] B D С D 4 -й вид, [П-В-П] B D 3 -й вид, [В-П-В] 2 -й вид, [В-В-П] С B С D 5 -й вид, [П-П-В]

Структурная классификация • Группа Ассура 3 -го класса • Группа Ассура 4 -го класса (n=4, p 5=6, p 4=0) E D C F C B F B E G [ В–В В–В ] G D [ В В–В В ]

Структурная классификация Группа Ассура 7 -го класса a=4 a=6 a=4 a=7 n =10, p 5=15, p 4= 0, W = 0 k=2 Класс механизма определяется по наивысшему классу присоединенной группы Ассура.

Образование механизмов по Ассуру-Артоболевскому 5 4 0 2 1 0 3 0 В 0, 1 - [В 1, 2 - В 2, 3 - В 3, 0 ] - [ В 2, 4 - В 4, 5 - П 5, 0 ]

Замена высших пар низшими • Условие замены: • Полученный после замены механизм должен обладать прежней степенью подвижности, сохранить относительные в рассматриваемом положении движения всех звеньев - заменяющий механизм. • Удобно при структурном, кинематическом анализе.

Замена высших пар низшими 1. Контакт двух криволинейных поверхностей C A ρ1 ρ2 D E B n=2, p 5=2, p 4=1 W=1 Заменяющий механизм n=3, p 5=4, p 4=0 W=1 LCD= ρ1+ ρ2 LAC, LBD, LCD - переменные

Замена высших пар низшими 2. Контакт криволинейной поверхности и прямой n=2, p 5=2, p 4=1 B W=1 E ρ2 А ω1 С Заменяющий механизм n=3, p 5=4, p 4=0 W=1 LCЕ= ρ2 LAC, LCЕ - переменные

Замена высших пар низшими • 3. Контакт криволинейной поверхности и точки n=2, p 5=2, p 4=1 W=1 E ρ2 С Заменяющий механизм n=3, p 5=4, p 4=0 W=1 LCЕ= ρ2

Замена высших пар низшими • 4. Контакт прямой линии и точки n=2, p 5=2, p 4=1 W=1 Заменяющий механизм n=3, p 5=4, p 4=0 W=1

Замена высших пар низшими 3 C 2 D n=5, p 5=5, p 4=2 W=3∙ 5 -2∙ 5 -1∙ 2=3 E 4 5 0 1 A 0 n=3, p 5=3, p 4=2 W=3∙ 3 -2∙ 3 -1∙ 2=1 G

Замена высших пар низшими C 3 D E 4 5 2 B A 1 0 0 G