Современный машинный агрегат
Итак, теория механизмов и машин изучает строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их синтезом. В связи с этим можно выделить две основные группы проблем ТММ
I группа – посвящена исследованию структурных, кинематических и динамических свойств механизмов, это есть анализ.
II группа – посвящена проектированию механизмов с определенными структурными, кинематическими и динамическими свойствами: это задача синтеза механизмов.
Развитие современной вычислительной техники позволило сделать новые существенные сдвиги в ТММ в направлении синтеза механизмов по Чебышеву, т.е. проектирование механизмов с определенными свойствами. Значительно сложнее обстоит дело с синтезом механизмов по заданным динамическим свойствам. Растет быстроходность машин, нагруженность, повышаются требования к качеству технологических процессов – все это должно учитываться при синтезе механизмов. Кроме того, появились новые типы машин. Здесь необходимо отметить такие современные принципиально новые технологические системы – промышленные роботы (П.Р.) и самонастраивающиеся механизмы.
1. Промышленные роботы – это подвижные системы, способные «обучаться» и прокладывать кратчайший путь на площадке с произвольно расположенными препятствиями к назначенной цели без столкновений.
Применяются промышленные роботы в агрессивных средах, при монотонном, утомительном труде, на быстроходных конвейерах и т.д.
Робот отличается от обычных машин-автоматов, его можно переобучить, перенастроить на другую программу. Исполнительным механизмом П.Р. обычно служит манипулятор (М.). Движения П.Р. и М. как правило пространственные.
2. В самонастраивающихся механизмах закон движения рабочих органов автоматически изменяется с изменением рабочего процесса. Здесь возможно изменение скорости, изменений траектории движения точек. Изменение одних параметров автоматически влечет изменение других.
3. Механизмы медицинских аппаратов. (Привести примеры).
Создание современных машин и механизмов происходит не без участия ТММ. Этот предмет в вузе является первым, вводящим студента в общие и специальные дисциплины. ТММ готовит студента к слушанию курса «Детали машин» и совместно с курсами «Теоретическая механика» и «Сопромат» обеспечивает инженерную подготовку студентов.
Курс представлен: – 68 часов лекций, 17 часов лабораторных работ. Курсовое проектирование. Контроль знаний студентов состоит из зачета по лабораторным работам, защиты курсового проекта и экзамена по курсу.
В курсе четыре раздела:
1. Структура механизмов.
2. Кинематика механизмов.
3. Динамика механизмов.
4. Основы теории машин-автоматов.
1.Структура механизмов
1.1. Основные понятия и определения в теории механизмов и машин
Машина состоит из отдельных механизмов, а механизм состоит из отдельных деталей. Одни из них приняты за неподвижные, а другие движутся относительно них. Так в двигателе самолета или машины за неподвижные принимаются те детали, которые соединены жестко с корпусом самолета или машины. Это корпус двигателя, подшипники коленчатого вала. (Все показать на модели двигателя). Подвижные детали – коленчатый вал (кривошип), шатуны, поршни и другие детали.
Каждая подвижная деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел (пример – шатун с разъемными крышками), носит название подвижного звена механизма. Например, вал, шатун, ползун (показать на модели) – это есть подвижные звенья механизма.
Все неподвижные детали образуют одну неподвижную систему тел, называемую неподвижным звеном или стойкой. Например, корпус самолета, с ним жестко связан корпус двигателя – все это одно звено – стойка. В любом механизме всегда одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных звеньев. Следовательно, механизм это есть совокупность неподвижного и подвижных звеньев.
Из подвижных звеньев в механизме необходимо выделить входные и выходные звенья.
Входным звеном (входом) называется звено, которому сообщается заданное движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев.
Выходным звеном (выходом) называется звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Все остальные звенья называются соединительными или промежуточными. Пример, поршень в двигателе внутреннего сгорания является входным звеном, коленчатый вал выходным, шатун – промежуточное звено.
Подвижные звенья соединены между собой и со стойкой так, что возможно движение одного звена относительно другого.
Соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Например, кинематическая пара коленчатый вал и корпус, кривошип и шатун, шатун и ползун. Или колесо трамвая и рельс.
Поверхности, линии, точки по которым соприкасаются звенья, называются элементами кинематической пары.
Связанная система звеньев, образующих кинематические пары, называется кинематической цепью. (Показать пример К. цепи в модели двигателя). Кинематическая цепь – механизм кривошипно-ползунный.
В основе всякого механизма лежит кинематическая цепь, но не всякая кинематическая цепь является механизмом. Кинематическая цепь, обладающая определенным заданным движением, является механизмом.