Пособие ТММ (УМО) переработанное

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет»

Е.К.КИЧАЕВ, А.М.ЛАШМАНОВ , П.Е. КИЧАЕВ, Л.А. ДОВНАР

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ

2-е издание переработанное

Самара 2011

2

3.1Альбом заданий………………………………………………………………. 51

3.2Методические указания…………………………………………………….... 62

3.3Пример оформления расчетно-пояснительной записки и графической части…………………………………………………………. 89

3.4Перечень вопросов, выносимых на защиту работы……………………….. 115

4

ПРЕДИСЛОВИЕ Сложившаяся ситуация в университетах по сокращению часов на общетехни-

ческие дисциплины создает затруднение для успешного освоения студентами изучаемого материала. Подобная тенденция коснулась и курса «Теория механизмов и машин» (ТММ). Так, например, для машиностроительных специальностей 151001, 151002, 151003 и др. односеместровый лекционный курс составляет 17 аудиторных часов с параллельным выполнением 5-ти листового курсового проекта. В худшем положении находятся студенты факультетов дистанционного и заочной формы обучения. Обилие литературы по ТММ как в теоретическом так и в практическом аспектах создает студентам затруднение в соответствующем выборе для выполнении самостоятельных контрольных работ, курсовых проектов и при подготовке к экзаменам. Единственным способом облегчения и улучшения качества в освоении предмета является интерактивные методы обучения, которые требуют создания новых методических продуктов.

Данное пособие является одним из шагов в этом направлении, позволяя студентам в интерактивной форме на примере кривошипно-ползунных механизмов рассмотреть алгоритмы определения их параметров традиционными графоаналитическими и современными аналитическими методами.

Предлагаемое пособие не претендует на полноту изложения курса ТММ и не подменяет классические учебники, а является как бы «Путеводителем» при самостоятельном изучении предмета.

5

6

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ КУРС

2.1.Лекция №1. Введение

Теория механизмов и машин (ТММ) – наука об общих методах исследования свойств механизмов и машин (анализ) и проектирования их схем (синтез). Излагаемые в ТММ методы являются общими и не зависят от целевого назначения механизмов и машин.

Механизм – это система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемое движение других тел относительно одного из них, принятого неподвижным.

Рассмотрим в качестве примера кривошипно-ползунный механизм рис. 2.1, который лежит в основе двигателей внутреннего сгорания, поршневых компрессоров и насосов, ковочных машин и прессов и т.д. Не смотря на специфические требования, они все имеют одинаковые зависимости, описывающие их структуру, геометрию, кинематику и динамику, что и является предметом изучения курса ТММ.

0

Р и с . 2.1. Пример плоского механизма с низшими парами

Машина – устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации.

Схема машины:

Машины разделяются на:

Двигательпреобразующий один вид энергии в другой, например, двигатель внутреннего сгорания (ДВС);

7

Рабочая машина – потребляющая энергию извне и совершающая полезную работу. Например, станки, прессы, насосы, конвейеры, качалки и т.д. В качестве исполнительного механизма рабочей машины часто используют рычажные механизмы.

Машинным агрегатом называют объединение двигателя и рабочей машины. В качестве передаточного механизма используют фрикционные, цепные и

зубчатые передачи.

Структурный анализ механизмов

Основными элементами механизма являются звенья и кинематические пары. Звеном называется одно или несколько жестко соединенных твердых тел, входящих в состав механизма. Основные типы звеньев механизмов представлены в приложении 1. Звенья разделяются на входные и выходные. Входное звено – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Выходное звено – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Звенья могут быть упругими (пружины, мембраны), гибкими (ремни, цепи, канаты), жидкими и газообразными (масло, вода, воздух). Кинематической парой называется подвижное соединение двух звеньев. Звенья пары могут соприкасаться по поверхностям, линиям и точкам. В зависимости то этого пары называются высшими и низшими (касание по поверхности). Существование пар обеспечивается условиями замыкания, сохраняющими постоянство контактов звеньев. Замыкание бывает геометрическим (обычно низшие пары) и силовым. Различают пары плоские, когда относительное движение звеньев происходит в параллельных плоскостях, и пространственные.

звеньями являются зубчатые колеса, образующие со стойкой или водилом вращательные или поступательные пары. Кулачковый механизм – механизм, в состав которого входит кулачок. Кулачок имеет рабочую поверхность переменной кривизны и образует с взаимодействующим с ним звеном высшую пару.

Кинематической цепью называют связанную систему звеньев, образующую кинематические пары. Открытая цепь та, в которой имеются звенья, входящие в

8

где W – относительное число степеней двух звеньев.

Кинематические пары обозначаются как Р1, Р2, …, Р5, т.е. пары 1, 2, …, 5 классов. Примеры различных кинематических пар представлены в таблице 1.2.

Степень свободы пространственных кинематических цепей подсчитывается по формуле Малышева (1923г.)

i=4

Примечание: на плоскости существуют только пары 4 и 5 классов, причем пары 5 класса являются низшими, т.е. касание звеньев происходит по поверхности. Это могут быть вращательные и поступательные пары. Каждая низшая пара рнп накладывает два условия связи, а высшая рвп одно.

Формула (2.3) верна лишь для статически определимых систем.

Согласно формуле Чебышева, плоский кривошипно-ползунный механизм (рис.2.1) имеет степень подвижности W = 1. За счет погрешностей при изготовлении и сборки возможны натяги в кинематических парах и деформации звеньев, т.е. возникают избыточные контурные связи q, число которых можно определить, если рассматривать механизм как пространственный

q = W – 6 n + 5p5 = 1 - 6×3 + 5×4 = 3

Для исключения этих трех избыточных связей следует применять более подвижные цилиндрические и сферические кинематические пары. Например, если пару в т.А представить как цилиндрическую, а в т.В как сферическую, то

9

1

1

1

2

10