Тюмень 2013

ГЛОССАРИЙ

Термины и обозначения, принятые в теории механизмов и машин

Введение. Основные понятия и определения.

Теория механизмов и машин (в дальнейшем – ТММ)- наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов и машин в связи с их анализом и синтезом.

Машина - устройство, выполняющая механические движения для преобразования энергии, материалов и информации в целях замены или облегчения физического и умственного труда человека.

Рабочая машина - машина, предназначенная для преобразования материалов. Рабочая машина делится на транспортную и технологическую.

Энергетическая машина - машина, предназначенная для преобразования любого вида энергии в механическую (машина-двигатель) и наоборот (генератор).

Развитое автоматическое устройство, состоящее из двигателя, передаточных механизмов и рабочей машины называется машинным агрегатом.

Передаточный механизм (привод) предназначен для передачи движения от двигателя к технологической машине или исполнительному механизму.

Механизм есть система твердых тел, предназначенных для преобразования заданного движения в требуемое.

Звено – это деталь, либо совокупность деталей, соединенных в одну неизменную систему.

Неподвижное звено механизма называется стойкой или опорой.

Подвижные звенья по характеру движения:

а) кривошип – звено, совершающее вращательное движение вокруг стойки с постоянной угловой скоростью.

б) ползун – звено, совершающее поступательное движение.

в ) рычаг, коромысло - звено, совершающее качательное движение с непостоянной угловой скоростью.

г) кулиса - звено, совершающее качательное, реже – вращательное, движение с непостоянной угловой скоростью и входящее в поступательную кинематическую пару с кулисным камнем.

д) шатун – звено, совершающее плоскопараллельное движение и не соединенное ни с одной стойкой.

Плоскопараллельное движение – совокупность вращательного и поступательного движений. Поэтому шатун предназначен для преобразования одного вида движения в другое.

е) ползун на качающейся опоре – звено, совершающее качательное движение относительно опоры и входящее в поступательную кинематическую пару с шатуном.

Подвижные звенья по функциональной значимости:

а) Ведущее (начальное) – звено, закон движения которого задан. Сумма элементарных работ приложенных к нему внешних сил положительна. Ведущее звено приводит в движение весь механизм. За ведущее звено принимается кривошип, реже ползун.

б) Ведомое (рабочее) – звено, совершающее требуемое движение, для которого предназначен механизм. Сумма элементарных работ приложенных к нему внешних сил равна нулю.

в) Промежуточные (соединительные) – звенья, соединяющие ведущее звено с рабочим.

Глава 1. Строение механизмов.

Структурная схема (модель) – безмасштабное графическое изображение механизма с применением условных обозначений звеньев и кинематических пар. Если структурную схему выполнить в масштабе, то получится кинематическая схема (модель) механизма.

Кинематическая пара – подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев.

Кинематическая цепь - система звеньев, связанных между собой кинематическими парами.

Кинематическая цепь, обладающая нулевой степенью подвижности по отношению к присоединяемым звеньям и не распадающаяся на более простые кинематические цепи, называется структурной группой или группой Ассура.

Избыточная связь – возникает при установлении дополнительного двигателя (увеличения количества ведущих звеньев).

Местная подвижность - возникает при дополнительном движении одного из звеньев, при этом степень подвижности механизма не меняется.

Глава 2. Кинематический анализ механизмов.

Масштабным коэффициентом длины µ_ℓ называется отношение действительной длины к ее чертежному значению.

Траектория движения – линия, по которой движется точка.

Крайнее («мертвое») положение механизма – такое, при котором ведомое звено находится в начале и в конце своей траектории; скорость его равна нулю, а ускорение принимает максимальное значение.

Синтез механизмов с низшими кинематическими парами – совокупность задач об определении параметров кинематической схемы по заданным условиям движения звеньев.

Масштабный коэффициент скорости μ_υ - отношение действительной скорости (в м/с) к ее вектору, изображенному на чертеже ( в мм).

Масштабный коэффициент ускорения μ_а – отношение действительного значения ускорения (в м/с²) к ускорению, изображенному на чертеже (в мм).

План скоростей (ускорений) – чертеж, на котором изображены в виде отрезков векторы, равные по модулю и по направлениям скоростям (ускорениям) различных точек звеньев механизма.

Кинематические диаграммы - графики зависимости перемещения S, скорости V и ускорения a от времени t или от угла поворота φ, а именно S = f(t); υ =f(t); a= f(t).

Глава 3.Динамический анализ плоских рычажных механизмов.

Силовой расчет называют статическим, если при расчете не учитываются силы инерции.

Силовой расчет называют кинетостатическим, если расчет ведется с использованием сил инерции и применением уравнений динамического равновесия.

Внешние силы:

· Движущие силыР_дв – силы, которые стремятся ускорить движение ведущего звена и совершают положительную работу (давление газа на поршень, момент, развиваемый электродвигателем на ведущем валу и т.д.).

· Силы производственного (полезного) сопротивленияР_ПС – силы, приложенные к ведомому звену, для преодоления которого построена машина (сопротивление при прессовании, резании, сверлении и т.д.) Работа этих сил отрицательна.

· Силы тяжести G – силы, учитывающие массу звеньев. Работа этих сил равна нулю (при подъеме груза работа силы тяжести отрицательна, а при опускании груза – положительна).

· Силы непроизводственного (вредного) сопротивленияР_СС – силы сопротивления, на преодоление которых затрачивается дополнительная работа. К ним относятся силы трения, сопротивление воздуха и др. Работа этих сил отрицательна.

· Силы инерции Р_u – cилы, появляющиеся при неравномерном движении звеньев механизма.

К внутренним силам относятся реакции в кинематических парах R. Работа нормальных составляющих реакций равна нулю.

Механическая характеристика машины -зависимость силы от перемещения поршня S.

Индикаторная диаграмма - зависимость давления газа Р_Г от перемещения поршня S.

Масштабным коэффициентом сил называется отношение действительного значения силы к его отрезку на чертеже.

Принцип возможных перемещений гласит: если на какую либо механическую систему действуют силы, то, прибавляя к заданным силам силы инерции и давая ей возможные перемещения, получаем ряд элементарных работ, сумма которых должна равняться нулю.

Теорема Н.Е.Жуковского - элементарная работа силы, действующая на звено механизма, пропорциональна моменту относительно полюса плана скоростей этой же силы, перенесенной в соответствующую точку плана.

Приведенная силаР_пр или приведенный моментМ_пр – условная сила или момент пары сил, которые приложены к звену приведения и развивают мощность, равную сумме мощностей, развиваемых звеньями.

Звено механизма, к которому приложена приведенная сила, называется звеном приведения. Точка приложения приведенных сил называется точкой приведения. За звено приведения обычно принимается звено, закон движения которого задан.

Приведенная массаm_пр (приведенный момент инерции I_пр) – условная масса (условный момент инерции), сосредоточенные в точке приведения, кинетическая энергия которых равна сумме кинетических энергий всех звеньев механизма.

Динамическая модель – условное звено, закон движения которого совпадает с законом движения ведущего звена. Динамическая модель является эквивалентом всей заданной нагрузки, приложенной к механизму.

Полное время движения механизмаt_полн – промежуток времени от момента начала движения до момента его окончания.

Время разбега t_р – время, при котором происходит возрастание угловой скорости ведущего звена от нулевого значения до среднего. Оно характеризует нормальную рабочую скорость ведущего звена (начало работы механизма).

Время установившегося движения t_ус.дв.– время, при котором происходит колебание скорости ведущего звена около среднего значения, периодически при этом повторяющейся (работа механизма).

Время выбега t_в – время, при котором происходит убывание скорости ведущего звена от среднего значения до нулевого (остановка механизма).

Цикл установившегося движения – промежуток времени установившегося движения, по истечении которого положение, скорость и ускорение ведущего звена принимают первоначальные значения.

Периодическое движение механизма – такое, при котором механизм обладает постоянными циклами движения, причем в течение каждого цикла движение происходит по одному и тому же закону.

Механический коэффициент полезного действия η (КПД) – отношение работы сил производственных сопротивлений к работе всех движущих сил за время установившегося движения.

Отношение работы сил непроизводственных сопротивлений к работе движущих сил называется коэффициентом потерь.

Явление, при котором механизм находится в покое и при этом удовлетворяется условие А_дв.с<А_Fтр, называется явлением самоторможения механизма. Механизм, у которого η = 1, называется вечным двигателем.

Периодические колебания – такие колебания, при которых через каждый полный цикл установившегося движения кинетическая энергия механизма принимает первоначальное значение, и скорости ведущего звена периодически повторяются с одним и тем же циклом.

Непериодические колебания – такие колебания, при которых колебания скоростей не имеют определенного цикла. Непериодические колебания вызваны различными причинами: внезапное изменение полезных или вредных сопротивлений, включение в механизм дополнительных масс и др.

Отношение разности максимальной и минимальной скоростей к среднему значению, называется коэффициентом неравномерности движения механизма δ.

Регулятор – механизм, регулирующий законы изменения движущих сил или сил сопротивления. Регулятор устанавливает равновесие между движущими силами и силами сопротивления.

Статическое – уравновешивание механизма под действием сил тяжести, когда механизм находится в состоянии покоя при отсутствии сил трения.

Динамическое – уравновешивание сил инерции и моментов от сил инерции, которые возникают при вращении механизма.

Сухое трение – трение двух несмазанных поверхностей.

Жидкостное трение – трение двух смазанных поверхностей.

Сухим трением также можно назвать такой вид трения, при котором выступающие неровности поверхностей непосредственно соприкасаются друг с другом. Если же между двумя поверхностями имеется слой смазки и поверхности между собой не соприкасаются, то такой вид трения называют жидкостным трением.

Полусухое трение – вид трения, при котором наиболее выступающие поверхности не разделяются слоем смазки и приходят в непосредственное соприкосновение.

Полужидкостное трение – вид трения, при котором большая часть выступающих поверхностей разделяется слоем смазки.

Трение скольжения в низших кинематических парах I рода – внешнее сопротивление при поступательном движении.

Трение качения в низших кинематических парах I рода – внешнее сопротивление при перекатывании двух соприкасающихся тел.

Трение качения со скольжением в высших кинематических парах II рода – внешнее сопротивление при перекатывании и одновременном скольжении двух соприкасающихся тел.

Глава 4. Синтез механизмов с высшими кинематическими парами

4.1 Синтез кулачковых механизмов

φ_у -фазовый угол подъема (удаления);

φ_дс - фазовый угол верхнего выстоя (максимального подъема, дальнего стояния);

φ_п - фазовый угол опускания (приближения);

φ_бс – фазовый угол нижнего выстоя (нулевого подъема, ближнего стояния).

Рабочим угломφ_Раб кулачка называется сумма 3-х фазовых углов

φ_Раб = φ_у + φ_дс + φ_п.

Рабочее время кулачка рассчитывается по формуле:

t_раб = φ_Раб/ω_К.

Угол, образованный между направлением действия силы и скоростью толкателя, называется углом давления J.

Угол передачи γ – разность между 90^о и углом давления J.

Под законом движения ведомого звена (толкателя) понимается кинематическая диаграмма (график) зависимости ускорения от времени t или от угла поворота φ. Условно принимают зависимость перемещения, скорости и ускорения от времени как графики перемещения, скорости и ускорения (S=S (t); υ=υ (t); a=a (t)). Зависимость этих переменных от угла поворота условно называют аналогами перемещения, скорости и ускорения и обозначают соответственно .

Закон движения толкателя определяется профилем кулачка и является основной характеристикой кулачкового механизма.

4.2 Синтез зубчатых механизмов.

Зубчатая передача в простейшем виде представляет собой трехзвенный зубчатый механизм с высшей кинематической парой и двумя низшими вращательными.

Если два зубчатых колеса входят в одну кинематическую пару, то такое соединение называется ступенью передачи.

Зубчатые механизмы, состоящие из одной или нескольких ступеней, заключенные в закрытые коробки, носят название зубчатых редукторов. Если редуктор состоит из цилиндрических колес, то он называется цилиндрическим. Если редуктор состоит из конической передачи, то он носит название конического редуктора, если же из червячной передачи, то он называется червячным редуктором.

Дата добавления: 2015-06-04