- •Теория механизмов и машин
- •Предисловие
- •Введение
- •Узкое определение машины. Машина есть устройство, действующее на основе законов механики и предназначенное для преобразования энергии, материалов и информации и перемещения изделий.
- •Раздел 1. Структура, кинематика
- •1. Структура механизмов
- •1.1. Классификация кинематических пар
- •1.2. Кинематические цепи и их классификация
- •1.3. Расчет степени подвижности механизма
- •1.4. Структурная классификация плоских механизмов
- •1.5. Замена высших пар в плоских механизмах
- •1.6. Избыточные (повторяющиеся) связи и местные подвижности в механизмах
- •1.7. Структурный синтез механизмов
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Кинематика и синтез зубчатых механизмов
- •2.1. Разновидности зубчатых передач
- •2.2. Понятие о передаточном отношении
- •2.3. Передаточное отношение простых зубчатых передач
- •2.4. Кинематика и синтез зубчатых механизмов с неподвижными осями колес
- •2.5. Кинематика механизмов планетарного типа
- •2.6. Синтез механизмов планетарного типа
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2. Кинематические и передаточные функции механизмов
- •3.3. Аналитический метод
- •3.4. Метод планов положений, скоростей и ускорений
- •3.5. Метод кинематических диаграмм (метод графического дифференцирования)
- •3.6. Синтез рычажных механизмов
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Кинетостатика
- •4. Кинетостатика механизмов
- •4.1. Характеристика сил, действующих в машинах
- •4.2. Задачи кинетостатики
- •4.3. Расчёт сил инерции
- •4.4. Общие положения силового расчёта
- •4.5. Метод планов сил
- •4.6. Метод разложения сил
- •4.7. Аналитический метод
- •4.8. Определение уравновешивающей силы
- •Вопросы для самопроверки
- •5. Трение в кинематических парах и кпд
- •5.1. Виды трения. Законы трения скольжения
- •5.2. Понятие о коэффициенте полезного действия
- •5.3. Трение в поступательной кинематической паре
- •5.4. Трение в винтовой кинематической паре
- •5.5. Трение во вращательной кинематической паре
- •5.6. Трение качения
- •Вопросы для самопроверки
- •6. Динамика машин
- •6.1. Вспомогательные задачи динамики машин
- •6.2. Характеристики режимов движения машин
- •I . Неустановившийся режим
- •II. Установившийся режим
- •6.3. Формы уравнений движения машин
- •6.4. Исследование пуска машины при силах – функциях перемещений
- •6.5. Исследование установившегося неравновесного движения машины с маховиком при силах – функциях перемещений
- •6.6. Определение момента инерции маховика при внешних силах – функциях перемещений
- •6.7. Назначение маховика в машине
- •6.8. Исследование пуска машины при силах – функциях скоростей
- •6.9. Исследование устойчивости установившегося равновесного движения
- •Вопросы для самопроверки
- •7. Проблемы уравновешивания и балансировки звеньев и механизмов
- •7.1. Значение проблемы уравновешивания и балансировки в машинах
- •7.2. Виды неуравновешенности вращающихся звеньев и их устранение
- •7.3. Начальные сведения об уравновешивании механизмов
- •7.4. Виброгашение и виброизоляция
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Синтез элементов высших
- •8. Теория и геометрия зубчатых зацеплений
- •8.1. Элементы относительного движения звеньев высшей пары
- •8.2. Элементы зубчатых зацеплений, обусловленные их кинематикой
- •8.3. Основные качественные характеристики зацеплений
- •8.4. Эвольвента зуба колеса, её свойства и уравнение
- •8.5. Элементы зубчатого колеса
- •8.6. Элементы и свойства эвольвентного зацепления
- •8.7. Методы изготовления зубчатых колёс
- •8.8. Геометрия реечного производящего исходного контура
- •8.9. Подрез зуба колеса и его предотвращение
- •8.10. Качественные характеристики эвольвентного зацепления
- •8.11. Назначение коэффициентов смещения для нарезания зубчатых колёс
- •8.12. Типы эвольвентных колёс и передач
- •8.13. Расчёт геометрических размеров зубчатых колёс
- •8.14. Особенности зацепления эвольвентных косозубых колёс
- •8.15. Особенности зацепления конических колёс
- •8.16. Особенности зацепления в гиперболоидных передачах
- •Вопросы для самопроверки
- •9. Синтез профилей кулачков и элементов плоских кулачковых механизмов
- •9.1. Элементы кулачкового механизма и геометрические элементы кулачка
- •9.2. Разновидности плоских кулачковых механизмов
- •9.3. Кинематический анализ кулачковых механизмов
- •9.4. Понятие об ударах в кулачковых механизмах
- •9.5. Угол давления и его влияние на работоспособность кулачкового механизма
- •9.6. Связь между углом давления и геометро-кинематическими характеристиками механизма
- •9.7. Графическое определение угла давления
- •9.8. Определение радиуса основной окружности теоретического профиля кулачка
- •9.9. Определение радиуса основной окружности в механизме с плоским толкателем
- •9.10. Построение профилей вращающихся кулачков
- •Вопросы для самопроверки
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Раздел 1. Структура, кинематика и элементы синтеза механизмов
- •3. Кинематика и синтез механизмов с низшими кинематическими
- •Раздел 2. Кинетостатика механизмов и динамика машин
- •Раздел 3. Синтез элементов высших кинематических пар
- •9. Синтез профилей кулачков и элементов плоских кулачковых
1.7. Структурный синтез механизмов
Теория структуры, изложенная выше, позволяет решать некоторые задачи синтеза механизмов. Например, используя формулу Сомова – Малышева, можно определить, какое количество звеньев может иметь простейший пространственный механизм, в составе которого только пары пятого класса. Для такого механизма формула приобретает вид . Из неё следует, что количество кинематических пар 5-го класса в механизме должно быть . При одном ведущем звене целое число пар получится, если n = 6. Таким образом, получается семизвенный механизм, состоящий из шести подвижных звеньев и стойки. Аналогично, но более трудоёмко, решается задача синтеза пространственного механизма с разными сочетаниями кинематических пар различных классов.
С привлечением формулы Чебышёва можно решать задачи в той же постановке и для плоского механизма. Выразив из этой формулы количество звеньев, получим
.
Пусть в механизме W=1 (одно ведущее звено), количество пар 4-го класса . При этих данных минимальное количество пар 5-го класса для получения n целого должно быть . Подставляя эти данные в приведённую формулу, получаем . Так приходим к четырёхзвенному механизму (три подвижных звена и стойка).
Если в механизм ввести одну кинематическую пару 4-го класса (высшую пару), то для целого n достаточно , а в итоге расчёта получим . Такой механизм является трёхзвенным с высшей парой, примером которого служит простейший зубчатый механизм, включающий два зубчатых колеса и стойку (рис. 1.14, а), или кулачковый механизм (рис. 1.14, б). Согласно принципу образования механизмов по Л. В. Асуру, необходимо помнить, что кроме ведущего звена и стойки все звенья механизма должны быть в составе групп Ассура. Это необходимо учитывать при структурном синтезе механизма. Например, требуется создать механизм для преобразования вращательного движения ведущего звена в возвратно-поступательное движение ведомого звена (рис. 1.15, а). Сколько звеньев необходимо установить между ними? Самый простой вариант ответа – одно звено (рис. 1.15, б). Если полученный механизм по его свойствам не устраивает конструктора, то как действовать дальше, сколько звеньев нужно установить между первым и последним звеньями? Ответ – три звена, которые вместе с ведомым звеном составят или две группы Ассура второго класса (рис. 1.15, в), или одну группу третьего класса (рис. 1.15, г). Между первым вариантом с одним промежуточным звеном и двумя другими вариантами с тремя промежуточными звеньями решения нет*.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое машина, механизм, в чём их различие?
2. Что называют звеном механизма?
3. Что называют кинематической парой?
4. Как классифицируются кинематические пары?
5. Что называется кинематической цепью? Какие кинематические цепи существуют в механизмах?
6. Как рассчитать степень подвижности механизма?
7. Какой физический смысл имеет степень подвижности механизма?
8. Что собой представляют избыточные связи? Приведите примеры полезных и вредных избыточных связей.
9. Что такое местная подвижность (лишняя степень свободы)?
10. В чём состоит принцип структурного образования механизмов по Л.В. Ассуру?
11. Что такое исходный механизм?
12. Что такое группа Ассура, как классифицируются группы Ассура?
13. Что называют формулой строения механизма?
14. По каким признакам классифицируют механизмы с точки зрения их структуры?
15. Как осуществляется замена высших пар низшими?
16. Как применить формулы для расчёта степени подвижности к синтезу механизмов? Поясните на примерах.