Структурный анализ механизмов

Основные понятия и определения

Теория механизмов и машин

Теория механизмов и машин (ТММ) является ключевым разделом механики (науки о машинах), изучающим методы исследования механизмов и машин и проектирования схем механизмов.

Теория механизмов и машин (ТММ) изучает технологические машины – устройства для выполнения технологических операций (изменение размеров, формы и свойств обрабатываемого изделия) посредством механических движений. Машина как система состоит из компонентов-механизмов пяти типов: двигатель, передаточный механизм, рабочий орган (основные), механизмы контроля и управления.

Моделью технологической машины в ТММ является передаточный механизм (передача), обеспечивающий передачу кинетической энергии от двигателя к рабочему органу в виде механического движения.

Механические передачи предназначены для передачи механического движения от двигателя к рабочему органу машины с изменением его кинематических и динамических характеристик. Основным конструктивным элементом механизма является деталь – неразъёмное изделие из однородного материала. Но в теоретической модели передачи основной элемент – звено, составленное обычно из нескольких неподвижно соединённых деталей.

Звеном называется твёрдое тело, движущееся как единое целое и не изменяющее формы и размеров (деформацией звеньев пренебрегают ввиду относительной их малости). Звенья в механизме связаны между собой подвижно кинематическими парами и образуют кинематическую цепь. Одно из звеньев в механизме неподвижное, называемое стойкой или корпусом. Остальные - подвижные, их не менее двух, поэтому наименьшее число звеньев в механизме - три. Простейший механизм – трёхзвенник.

Кинематической парой называется подвижное соединение двух звеньев, допускающее их взаимное перемещение.

На рисунках показаны физические модели основных видов передаточных механизмов (рис.1.1, 1.2).

Рис.1.2. Модель рычажного механизма

0 – стойка: 1 – кривошип (ведущее звено); 2 - шатун; 3 – ползун; 4 – шатун; 5 – ползун (ведомое звено)

Рис.1.1. Модель зубчатой передачи

0 – стойка; 1- колесо ведущее; 2 – колесо ведомое.

Подвижные звенья подразделяются на ведущее (входное), ведомое (выходное) и промежуточные. Ведущее звено совершает заданное движение и приводится от двигателя, ведомое - требуемое движение, для которого создан механизм.

Структурой называется модель системы, отображающая сеть связей между ее элементами. Поведение системы обусловлено не столько свойствами составляющих элементов, сколько свойствами структуры, т.е. характером связей между элементами.

Целью структурного анализа является построение структурной схемы механизма, классификация кинематических пар и определение числа степеней свободы (подвижности) механизма.

Структурная схема механизма изображает взаимное расположение звеньев, их относительную протяженность и характер связей между звеньями (рис.1.3, 1.4)).

Звенья и кинематические пары 0 – стойка; 1 – колесо ведущее; 2 - колесо ведомое; А, С – одноподвижные КП (1 кл. – цилиндрические шарниры); В – двухподвижная КП (2 кл. – зубчатое зацепление)

Рис.1.3. Эскиз рычажного кривошипно-ползунного Рис.1.4. Структурная схема зубчатой

механизма (а) и его структурная схема (б) передачи, показанной на рис.2

Структурная схема даёт наглядное представление об устройстве механизма и принципах его работы. Структурные схемы вычерчиваются (не в масштабе) с применением общепринятых условных обозначений. Звенья обозначаются арабскими цифрами по возрастанию: неподвижное звено - 0, ведущее - 1, ведомое - последняя цифра, соответствующая общему числу n подвижных звеньев. Кинематические пары на схемах изображаются кружками и отрезками прямых и обозначаются заглавными латинскими буквами A, B, C и т.п.

Кинематические пары классифицируются по ряду характерных признаков: по характеру относительного перемещения звеньев - поступательные и вращательные; по характеру соприкосновения звеньев - низшие (соприкасаются по поверхности - цилиндрический шарнир) и высшие (соприкасаются по линии или в точке - зубчатое зацепление), плоские и пространственные и др.

Для целей структурного анализа важнейшей является классификация по числу степеней свободы (подвижности) относительного движения звеньев, допускаемого парой. В соответствии с этим кинематические пары подразделяются на пять классов: одноподвижные - 1 класс; двухподвижные - 2 класс;....... пятиподвижные - 5 класс (см. рис.1.5). В плоских механизмах встречаются кинематические пары только 1 и 2 классов.

	Рис.1.5. Конструкция и схематическое изображение кинематических пар а, б – одноподвижные вращательная и поступательная (1 кл..); в – двухподвижная (2 кл.); г – трёхподвижная (3 кл.); д – четырёхподвижная (4 кл.); е – пятиподвижная (5 кл.)

Дата добавления: 2013-12-14