Лекция 1
Теория механизмов и машин (ТММ)
Введение. Основные понятия ТММ. Машина, механизм, кинематические пары, цепи, соединения. Структурный анализ и синтез механизмов.
ТММ - наука об общих методах исследования (анализа) и проектирования (синтеза) механизмов и машин.
1. Основные понятия тмм
1.1. Понятие машины и механизма
Машина - это устройство, выполняющее механическое движение для преобразования материалов, энергии или информации с целью замены или облегчения физического или умственного труда.
Различают:
- технологические машины – предназначены для изменения формы, размеров, состояния исходных тел: металлообрабатывающие станки, прессы;
Рисунок 1.1 – Обрабатывающий центр
- подъемно-транспортные – перемещение объектов в пространстве с требуемой скоростью;
- энергетические машины - происходит преобразование энергии (эл. двигатели и эл. генераторы), двигатели внутреннего сгорания, гидромоторы,
Рисунок 1.2 – Двигатель внутреннего сгорания
- информационные машины – преобразование вводимой информации для контроля, регулирования и управления движением.
Механизм - служит для преобразования движения.
Рисунок 1.4 - Редуктор – наиболее распространенный механизм, понижающий частоту вращения и увеличивающий вращающий момент
привод транспортера привод станка качалки
коробка скоростей автомобиля
Рисунок 1.4 – Примеры применения передач в различных машинах
Кривошипно-ползунный механизм (применяется в двигателях внутреннего сгорания, прессах и т.д.) - возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) преобразуется во вращательное движение кривошипа.
Рисунок 1.5 – Кривошипно-ползунный механизм
1 - кривошип - вращается вокруг неподвижной оси на угол 3600;
2 - шатун - совершает плоскопараллельное движение;
3 - поршень - возвратно-поступательное движение;
4 - стойка с направляющей b - b - неподвижны.
1.2. Звенья, кинематические пары и цепи
Звенья механизма - твердые тела, из которых состоит механизм.
Бывают: подвижные (на рис. 1.- звенья 1-3) и неподвижные звенья (на рис. 1 - звено 4).
Кинематическая пара (КП) - подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев.
(На рис. 1 звенья 4-1, 1-2, 2-3, 3-4)
Классификация КП:
- низшие КП - соприкасаются по поверхности;
- высшие КП - соприкасаются по линии или в точке.
Свободное в пространстве тело имеет 6 степеней свободы: три вращательных и три поступательных.
Любая кинематическая пара ограничивает движение звеньев. Ограничения, накладываемые на движение звеньев называют связями. В зависимости от числа связей кинематические пары подразделяют на классы. Всего классов - пять; номер класса совпадает с количеством связей.
Кинематическая цепь - система звеньев, соединенных между собой подвижными парами (не менее 2-х).
Различают разомкнутые и замкнутые цепи.
а) разомкнутая кинематическая цепь б) замкнутая кинематическая цепь
Рисунок 1.6 – Кинематические цепи
Механизм - это кинематическая цепь, в состав которой входит одно или несколько неподвижных звеньев (рисунок 1.5).