logo1

logoT

 

Основные сведения о машинах и механизмах


1. Общие сведения о машинах и механизмах: классификация и назначение.

Машина – это устройство для выполнения полезной работы, связанной с производством, транспортировкой, передачей энергии и информации. Благодаря их использованию повышается производительность труда, облегчается физический и умственный труд человека.

По назначению машины условно подразделяются на три группы:

1) энергетические машины, в которых какой-либо вид энергии (электрический, тепловой) преобразуется в механическую работу и наоборот. К этой группе относятся как машины-двигатели (электродвигатели, тепловые и ядерные двигатели), так и машины преобразователи (компрессоры, электрические генераторы).

2) технологические или рабочие машины, преобразующие форму, свойства, положение обрабатываемого предмета (металлорежущие станки, горнодобывающие, транспортные машины).

3) информационные машины, предназначенные для управления технологическими процессами, а также для автоматизации процесса обработки информации и вычислений.

В зависимости от способа управления различают машины ручного управления (на встроенном рабочем месте или дистанционно), полуавтоматического и автоматического действия. Машина, в которой преобразование энергии (материалов и информации) происходит без непосредственного участия человека, называется машиной-автоматом. Совокупность машин-автоматов, соединенных между собой автоматическими транспортными устройствами и предназначенных для выполнения определенного технологического процесса, образует автоматическую линию.

Механизм – часть машины, в которой рабочий процесс реализуется путем выполнения определенных механических движений. Механизм представляет собой систему взаимосвязанных тел, предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Механизм осуществляет передачу энергии (движения), как правило, с преобразованием сил и характеристик закона движения от источника, например двигателя, к одному или нескольким рабочим органам машины.

Если в преобразовании движения участвуют жидкие или газообразные тела, то механизм называется соответственно гидравлическим или пневматическим. Обычно в механизме имеется одно входное звено, получающее движения от двигателя, и одно выходное звено, соединенное с рабочим органом машины. Существенно, что однотипные механизмы используются в конструкциях самых разнообразных по назначению машин.

2. Основные характеристики и требования, предъявляемые к машинам и механизмам.

Основные характеристики машин: назначение и область применения, способ управления, мощность и производительность, КПД, масса, габаритные размеры, стоимость.

Производительность машин измеряют в единицах, которые наиболее пригодны для обрабатываемого материала. КПД является характеристикой экономичности машин. Он показывает долю полезно реализуемой энергии и эффективность ее использования. Массу и габаритные размеры необходимо знать для транспортирования машин и размещения их на производственных площадях. Основные характеристики машин указывают в их техническом паспорте.

К машинам и механизмам предъявляют следующие требования:

Работоспособность – состояние машин и механизмов, при котором в данный момент времени его основные параметры находятся в пределах, установленных требованиями нормативно-технической документации.

Надежность – способность выполнять заданные функции, сохраняя во времени свои основные характеристики в установленных пределах. Надежность охватывает безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Показатели надежности – вероятность безотказной работы, срок службы и др.

Технологичность. Технологичными называют машины, требующие минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Экономичность. При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Экономичность машин достигается за счет снижения материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости производства, за счет максимального КПД в эксплуатации при высокой надежности; высокой специализацией производства.

Эргономичность - приспособленность машины к деятельности человека в условиях производства.

Основные понятия технической механики

Механизмом называется совокупность связанных между собой тел, которые могут совершать определенные движения. Механизм служит для передачи или преобразования движения.

Машина — это механизм или сочетание механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для преобразования энергии (машины-двигатели), производства работы (машины-орудия) или для сбора, передачи, хранения, обработки и использования информации (кибернетические и другие машины).

Хотя всякая машина состоит из одного или нескольких механизмов, не всякий механизм является машиной. Так, например, часы — это не машина, а довольно сложный механизм.

Работа механизма или машины обязательно сопровождается тем или иным движением ее органов. Это основной фактор, отличающий механизмы и машины от сооружений — мостов,  эстакад и т. д.

Простейшей частью механизма является звено. Звено — это одно тело или сочетание тел с неизменным положением относительно друг друга.

Два звена, соединенные между собой и допускающие относительное движение, называются кинематической парой. Кинематические пары бывают низшими и высшими. Звенья низших пар соприкасаются по поверхностям (поступательные, вращательные и винтовые пары); звенья высших пар соприкасаются по линиям и точкам (зубчатые пары, подшипники качения). Кинематические пары могут быть плоскими и пространственными.

Совокупность кинематических пар называется кинематической цепью.

Механизм получается из кинематической цепи путем закрепления одного из звеньев. Это неподвижное звено называется станиной или стойкой.

Звено, которому извне сообщается определенное движение, называется ведущим. Остальные подвижные звенья называются ведомыми.

Различные звенья и кинематические пары механизмов имеют свои условные обозначения по ГОСТу, которые применяются в литературе, схемах и т. п.

Наука, изучающая механизмы и машины и применяющая к ним законы теоретической механики, называется теорией механизмов и машин.

  • Понятие о сопротивлении материалов
  • Основные понятия о деталях машин

Машины и их основные элементы

План

В строительстве применяются различные машины и механизмы, предназначенные для повышения производительности труда и облегчения труда людей. В состав механизмов входит множество тел, часть из которых совершает движения. Закономерность движения определяется связями этих тел друг с другом. Так, подвижная губка слесарных тисков будет двигаться вполне определенно-поступательно при вращении рукоятки.

Механизм — это система тел, связанных между собой и предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в движения других тел. Тела, образующие механизм, называются звеньями.

Звенья в свою очередь могут состоять из нескольких отдельных тел, жестко соединенных между собой. Такие тела называют деталями.

В каждом механизме обязательно есть неподвижное звено, которое называют стойкой или станиной. Звено, движение которому сообщается извне, называют ведущим, а звено, которому движение передается,— ведомым. В слесарных тисках, например, корпус с неподвижной губкой образует неподвижное звено, ведущим звеном является рукоятка, а ведомым — подвижная губка.

Подвижное соединение двух звеньев называют кинематической парой. В зависимости от характера движения пары бывают вращательные и.поступательные. Если механизм имеет более двух звеньев, то его можно разбить на несколько пар. Систему звеньев, образующих между собой кинематические пары, называют кинематической цепью.

На чертежах для указания пути передачи движения от ведущего звена к ведомому, а также для возможности изучения движения зиеньев механизма вместо конструктивного изображения кинематических пар и звеньев механизма вводят их условные изображения в виде схем. Схема, на которой в условных обозначениях показаны звенья и пары, называется кинематической схемой механизма.

Па рис. 1.1, а в качестве примера представлена конструктивная схема механизма двигателя внутреннего сгорания, а на рис. 1.1, б — его кинематическая схема. Механизм имеет четыре звена: поршень У, неподвижный цилиндр 2, шатун 3 и кривошип 4, образующих кинематическую цепь, состоящую из одной поступательной пары: стойка (неподвижный цилиндр) — ползун, и трех вращательах пар — ползун — шатун, шатун — кривошип, кршюшип — гойка.

Механизмы чаще всего являются составными частями машин. Машина — это устройство, выполняющее механические движе-ия для преобразования энергии или для выполнения полезной аботы.

По характеру выполняемых работ машины можно разделить на ве основные группы: энергетические и рабочие.

Рис. 1.1. Схема механизма двигателя внутреннего сгорания

Энергетические машины служат для преобразования любого вида энергии в механическую работу и наоборот. Например, двигатель внутреннего сгорания превращает химическую энергию топлива в механическую энергию вращающегося вала, а в электрогенераторе механическая энергия превращается в электрическую.

Рабочие машины делятся на технологические и транспортные. Технологические машины преобразуют материал. К ним, например, относятся машины для земляных работ, камнедробилки и многие другие.

Транспортные машины — автомобили, насосы, транспортеры и другие — используются для перемещения материалов, не изменяя их форму и свойства.

Рабочая машина приводится в движение энергетической машиной. Движение от нее передается рабочему органу, который непосредственно воздействует на обрабатываемый материал. При этом рабочий орган может соединяться непосредственно с двигателем или через передаточный механизм.

Механические передачи

Механической передачей называется механизм, служащий для преобразования скорости движения и момента двигателя при передаче его рабочему органу машины.

Различают передачи, осуществляемые силами трения,— ременные, фрикционные, и передачи, основанные на использовании зацепления,— цепные, зубчатые и червячные.

В каждой передаче различают два вала: ведущий и ведомый; Ведущий вал приводит во вращение ведомый. Основными характеристиками передачи являются мощность на ведущем Л/\ и на ведомом N2 валах, быстроходность, определяемая частотой вращения ведущего щ и ведомого п2 валов.

Передачу характеризуют также передаточное число i и коэффициент полезного действия (КПД) г\.

Для определения вращающего момента (Мв ), действующего на валах, пользуются формулой: Мв = 9550 N/n, Н-м, где N — в кВт, п — в об/мин.

В строительных машинах чаще всего применяются передачи при i>l. При передаче мощности с ведущего вала на ведомый они уменьшают частоту вращения и одновременно увеличивают вращающий момент.

Ременная передача состоит из двух шкивов, жестко закрепленных на валах, и бесконечного ремня, надетого на шкивы с начальным натяжением. Движение с ведущего шкива на ведомый передается за счет сил трения, возникающих между шкивами и ремнем.

В строительных машинах наиболее распространены клиноре-менные передачи. Клиновые ремни изготавливают хлопчатобумажными прорезиненными в виде замкнутой бесконечной ленты семи различных типов: О, А, Б, В, Г, Д, Е, которые отличаются размерами поперечного сечения.

Передаточное число ременной передачи определяется по приближенной формуле

Ременные передачи применяются преимущественно для передачи вращения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии.

Фрикционная передача представляет собой два катка, сестко посаженных на валах и прижатых друг к другу некоторой илой. Передача движения осуществляется силами трения по по-1ерхности прижатия катков.

Зубчатая передача состоит из пары зубчатых колес, кестко соединенных с валами. Зубья одного колеса входят во впа-шны другого. При вращении ведущего колеса зубья его перекаты-»даются по зубьям ведомого, воздействуют на него и приводят во вращение.

Рис. 1.4. Схема зубчатой передачи:

I—шаг зацепления; h — высота зуба; h' — высота головки зуба; h» — высота ножки зуба; ЙЦ2) — диаметр делительной окружности; dn^) —диаметр окружности впадин; d . —диаметр окружности выступов

Передаточное число зубчатой передачи

где 21( z2 — число зубьев соответственно ведущего и ведомого колес.

Толщина зуба и ширина впадины, измеренные по дуге окружности, не являются постоянными. У основания зуба его толщина максимальна, а ширина впадины — минимальна, у вершины зубьев— наоборот . Окружность, по которой толщина зуба равна ширине впадины, называется начальной. При нарезке зубьев нормального зацепления эту окружность используют для настройки станка. По этой причине ее также называют делительной.

Зубчатые передачи характеризуются шагом t и модулем m = tjn.

Шагом зубчатого зацепления называют расстояние между одноименными профилями (правым и левым) двух соседних зубьев, измеренное по дуге начальной окружности .

Модуль зубчатого зацепления m измеряется в миллиметрах. Значения модулей стандартизованы. Все размеры зубчатого колеса принято выражать в долях модуля.

В зависимости от формы колес зубчатые передачи бывают цилиндрические и конические , в зависимости от расположения зубьев — прямозубые , косозубые и шевронные (угловые) .

Зубчатые передачи наиболее распространены, так как обеспечивают постоянное передаточное число, высокий КПД, возможность передачи больших усилий, имеют малые габариты. К недостаткам передач относятся сложность изготовления и небольшое межосевое расстояние.

Червячную передачу образуют червяк и червячное колесо. Червяк — это винт с трапецеидальной резьбой. Он бывает однозаходный и многозаходный. Червячное колесо — цилиндрическое колесо, снабженное косыми зубьями, имеющими впадину на середине обода. Движение в червячной передаче осуществляется от червяка к колесу.

Передаточное число червячной передачи определяется как отношение числа зубьев колеса zK к числу заходов червяка z4 :

Главные достоинства червячной передачи — возможность полу-ения больших передаточных чисел (до 200), плавность в работе бесшумность. Червячные передачи с небольшим числом заходов червяка обладают свойством самоторможения, т. е. вращение от червячного колеса не может передаваться червяку. Это свойство часто используют в подъемных механизмах небольшой грузоподъемности, например в червячных талях.

Они служат для понижения частоты вращения и увеличения вращающих моментов. В зависимости от числа зубчатых передач редукторы бывают одно-, двух- и трехступенчатые. Передаточное число редуктора равно произведению передаточных чисел каждой пары. В зависимости от формы колес они бывают цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические, червячные.

Цепные передачи состоят из ведущей и ведомой звездочек, охватываемых бесконечной цепью. Они применяются для передачи момента вращения между параллельными валами, находящимися на значительном расстоянии. В отличие от ременных цепные передачи могут передавать значительно большую мощность.

1.Понятие машины, механизма и их составных частей.

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;

- подъемно-транспортные – перемещение объектов в пространстве с требуемой скоростью;

- энергетические машины - происходит преобразование энергии (эл. двигатели и эл. генераторы), двигатели внутреннего сгорания, гидромоторы,

- информационные машины – преобразование вводимой информации для контроля, регулирования и управления движением.

Механизм - служит для преобразования движения.

- Редуктор – наиболее распространенный механизм, понижающий частоту вращения и увеличивающий вращающий момент

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.

2. Основные типы механизмов.

Основные виды механизмов:

  • плоские механизмы – все звенья располагаются в одной плоскости или в параллельных плоскостях;

  • пространственные механизмы – звенья лежат в разных плоскостях.

пространственный механизм

  • механизмы с гибкими связями (ременные и цепные передачи);

ременная передача цепная передача

  • механизмы с высшими и низшими кинематическими парами

кулачковые, зубчатые, шарнирно-рычажные

фрикционные, храповые, механизмы

мальтийские механизмы

храповый механизм шестизвенный шарнирный механизм

зубчатая передача кривошипно-ползунный механизм

  • гидравлические и пневматические механизмы.

3.Звенья и кинематические пары механизмов. Кинематические 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.

4. Кинематическая схема механизма

Кинематическая схема механизма - это схема механизма, в которой звенья и КП изображены условно, но в определенном масштабе с указанием необходимых размеров звеньев и направления движения ведущего звена

Рисунок 1.7 – Кинематическая схема кривошипно-ползунного механизма

На структурной схеме механизма масштаб не соблюдается.

Масштаб - это отношение какой-либо величины в соответствующих единицах измерения к величине отрезка, изображающего эту величину на чертеже.

Например:

, - масштаб длин или перемещений;

- масштаб скорости;

- масштаб ускорений.


Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf