Сопротивление материалов Теория механизмов и машин (стр. 15 из 16)
где
- деформация муфтыУправляемые муфты позволяют соединить или разъединят валы при помощи механизма управления. Бывают муфты с автоматическим разъединением валов при недопустимом режиме работы машины.
Все муфты гостированы. Они подбираются по посадочному диаметру и наибольшему передаваемому моменту
. Должно быть 
,где
номинальный передаваемый момент; 
- коэффициент безопасности; 
- коэффициент условий работы.ТЕМА 14. Структурный анализ механизмов
Теория машин и механизмов (ТММ) изучает преобразование механического движения в машинах и механизмах. ТММ – это наука, изучающая структуру, кинематику и динамику механизмов независимо от их конкретного назначения. В этом курсе решаются задачи анализа и синтеза машин и механизмов.
14.1 Классификация машин и механизмов
Машина – это устройство, выполняющие механическое движение для преобразования материалов, энергии и перемещения тел в пространстве. Цель создания машин: облегчение физического труда и повышение его производительности.
Машины делятся на технологические, энергетические и транспортные.
Дать функциональное назначение и примеры видов машин.
Механизм – это устройство, преобразующее механическое движение одного или нескольких твердых тел в требуемое движение другого тела.
Механизмы делятся на 5 основных видов: рычажные, кулачковые, фрикционные, зубчатые и с гибкой связью.
Рычажные преобразуют вращательное движение ведущего звена в возвратно-поступательное или возвратно–вращательное движение ведомого звена. Наиболее распространены кривошипно-шатунные и кривошипно-кулисные механизмы.
Кулачковые предназначены для преобразования вращательного или возвратно–поступательного движения ведущего звена в возвратно–поступательное или возвратно–вращательное движение ведомого звена, с остановкой последнего определенной продолжительности. Находят широкое применение в приборах и машинах–автоматах.
Фрикционные передают вращение за счет сил трения в местах контакта звеньев. Силовое замыкание. Вариаторы.
Зубчатые передают вращение за счет зацепления зубьев.
Передачи с гибкой связью (ременные, цепные) служат для передачи движения на большие расстояния.
14.2 Кинематические пары и цепи
Твердые тела, входящие в состав механизма и обладающие относительной подвижностью называются звеньями. Неподвижное звено называется стойкой. Два соединенных и обладающих относительной подвижностью звена образуют кинематическую пару (КП). КП ограничивает движение звеньев, то есть накладывает связи на относительные движения звеньев, превращая свободное тело в механизм с определенной степенью свободы.
В зависимости от числа связей КП делятся на классы. Класс пары совпадает с числом наложенных парой связей. Размещают пары с первого по пятый класс. Привести с плаката примеры КП каждого класса. В современных механизмах применяются в основном КП III, IV и V классов.
Если не учитывать деформации, то звенья пары соприкасаются по поверхности (низшие пары) или по точке или линии (высшие пары). Низшие пары могут передавать большие нагрузки.
Связанную систему звеньев, образующих КП, называют кинематической цепью (КЦ). Они делятся на открытые и закрытые, плоские и пространственные.
Число степеней свободы относительно одного из звеньев называют степенью ее подвижности (w).
Для определения степени подвижности необходимо посчитать число степеней свободы всех звеньев, полагая их несвязанными между собой и вычесть число связей, наложенных на звенья КП
,n - число подвижных звеньев; к - класс КП; Рк - число КП класса к.
У плоского механизма звено обладает 3 степенями свободы. Пары I, II, III класса не могут иметь места, а пары IV и V классов накладывают одну и две связи, соответственно. Отсюда получаем формулу Чебышева
. (1)14.3.Структурная классификация плоских механизмов
Звенья, к которым приложены силы, приводящие механизм в движение, называют ведущими. Их число равно w.
По классификации Ассура ведущее звено и стойка образуют начальный механизм I класса (рис. 1, а, б ).
Более сложные механизмы могут быть получены присоединением к начальному механизму структурных групп Ассура.
Группой Ассура называют кинематическую цепь, получающую нулевую подвижность после присоединения ее к стойке. Ограничиваясь рассмотрением групп, содержащих только пары V класса, имеем из (1)
Отсюда: число звеньев должно быть четным. Очевидно введение одной или нескольких групп Ассура в механизм не изменяет его подвижности.
Рисунок 1. Ведущие звенья (а,б) и группы Асура
Структурную группу с n=2 и P5 =3 называют группой II класса 2 порядка (диада) (рис. 1, в, г).
Присоединением диады ВВВ к начальному звену (кривошипу) получаем 4-х звенник, а присоединением диады ВВП - кривошипно-ползунный механизм. Показать эти механизмы.
Кинематическая цепь, состоящая из n=4 и P5 =6 может дать структурную группу III класса 3 порядка (триада), либо группу IV класса 2 порядка (рис. 1, д, е).
Класс группы определяется наивысшим по классу замкнутым контуром входящим в ее состав. Класс контура при этом соответствует числу внутренних для группы КП.
Порядок группы соответствует числу свободных КП, с помощью которых она присоединяется к начальному звену, стойке или другим группам.
Разложение КЦ механизма на группы Ассура и начальные звенья называется структурным анализом. Схема механизма, где указаны стойка, подвижные звенья и КП называется структурной схемой.
14.4 Структурный синтез механизма
Он заключается в выборе структурной схемы механизма. Для этого имеется атлас групп Ассура. Присоединяя их к начальному механизму, получаем различные механизмы. При выборе структурной схемы конструктор руководствуется комплексом требований к механизму: технологических, геометрических, конструктивных и других. Главное среди них – воспроизведение заданного движения исполнительного органа с заданной степенью точности. При структурном синтезе важна не точность, а принципиальная возможность воспроизведения заданного закона движения. Для обоснованного выбора структурной схемы надо знать функциональные возможности различных структурных схем. Надо стремиться выбрать механизм с возможно меньшим числом звеньев. Чаще всего структурный синтез основывается на опыте и интуиции проектировщика.
ТЕМА 15. Кинематический и силовой анализ механизмов
15.1 Кинематический анализ механизма
Он проводится на основе кинематической схемы, в которой указаны все необходимые размеры звеньев, закон движения ведущего звена. Он в общем случае предусматривает решение трех задач:
· определение положений звеньев и построение траектории отдельных точек;
· определение скоростей точек, центров масс и угловых скоростей звеньев;
· определение ускорений точек, центров масс и угловых ускорений звеньев.
Эти задачи могут решаться графическим и аналитическим методом и подробно рассмотрены в курсе теоретической механики (раздел кинематика). При графическом методе строятся планы положений, скоростей и ускорений для выбранных положений механизма. При аналитическом методе используются проекции векторного уравнения для кинематики точки на оси координат.
Кинематический анализ следует начать с ведущего звена, закон движения которого задан (например
). Сначала определяют скорости и ускорения точки, где ведущее звено соединяется с другим звеном.Рассмотрим шарнирный четырехугольник (рис.1,а)
Рисунок 1. Шарнирный четырехзвенник
Для точки можно записать
; 
Если скорость и ускорение какой-либо точки звена известно, то скорость и ускорение произвольной точки В этого звена определяется следующим векторным уравнением
, 
, (1)где
, 
- относительные скорость и ускорение.