Раздел 1. Структура, кинематика

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Учебное пособие

Омск

Издательство ОмГТУ

УДК 621.01 (075)

ББК 34.44я 73

Ф 33

Рецензенты:

В. В. Сыркин, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой прикладной механики

Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии;

Д. В. Сакара, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой деталей машин,

теории механизмов и машин и инженерной графики

Омского государственного аграрного университета

Фёдоров, Н. Н.

Ф33 Теория механизмов и машин: учеб. пособие / Н. Н. Федоров. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – 224 с.

ISBN 978-5-8149-0581-9

В пособии излагается основное содержание курса теории механизмов и машин, включающее структуру, кинематический, кинетостатический и динамический анализ и синтез механизмов, геометрия, свойства и элементы синтеза зубчатых зацеплений и плоских кулачковых механизмов.

Предназначено для студентов всех форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

УДК 621.01 (075)

ББК 34.44я 73

© Омский государственный

ISBN 978-5-8149-0581-9 технический университет, 2008

Предисловие

Теория механизмов и машин (ТММ) изучает научные основы создания машин и механизмов, методы их построения и теоретического и экспериментального исследования. Поэтому основная цель преподавания ТММ в настоящее время – дать необходимый объём знаний для того, чтобы студент-машиностроитель понимал и успешно усваивал материал специальных предметов, которые ему придётся изучать на последующих курсах университета.

В основу данного пособия положен курс, который автор читал в течение многих лет на различных факультетах ОмГТУ. Объём и содержание материала пособия соответствует Государственному образовательному стандарту (ГОС) для подготовки бакалавров по направлению «Технологические машины и оборудование». Пособие может быть также использовано при изучении ТММ для подготовки специалистов. При недостаточном количестве времени, выделяемого для изучения ТММ, часть материала может быть пропущена или отнесена на самостоятельную проработку.

Для упорядочения изложения пособие разбито на разделы, внутри которых имеются главы, содержащие более мелкие рубрики (параграфы), которые имеют двойную нумерацию – первая цифра обозначает номер главы, а вторая – номер рубрики внутри главы. Внутри рубрик имеются ещё более мелкие подразделения. Такого порядка автор придерживается и при чтении курса.

Формулировки определений и впервые встречающаяся терминология, требующие запоминания, выделены в тексте курсивом для привлечения особого внимания студента.

В конце каждого раздела приводится перечень вопросов для самопроверки. Это должно помочь студенту проверить, насколько глубоко он усвоил материал, и не требуется ли его повторить, а может быть повторить не один раз. В случае непонимания каких-либо моментов студент может обратиться за консультацией к преподавателю.

Введение

Теория механизмов и машин (ТММ) изучает общие методы исследования и проектирования механизмов и машин.

Место ТММ, в цикле всех дисциплин, изучаемых при подготовке специалиста, определяется задачами и логической последовательностью создания новой машины. Функционирование любой машины и взаимодействие всех её элементов происходит на основе законов природы. Поэтому в техническом университете изучаются в первую очередь те дисциплины, которые описывают законы природы, т. е. общенаучные дисциплины: математика, начертательная геометрия, физика, химия, теоретическая механика и др. Затем изучаются общетехнические дисциплины, устанавливающие связи между общенаучными и специальными дисциплинами. К ним относится и теория механизмов и машин, которая даёт знания будущему специалисту в области машиностроения и необходимые методики для создания новых более совершенных машин. Задачей теории механизмов и машин является привитие студенту навыков схемного проектирования и, по существу, подготовки исходных данных для конструирования машин и, в конечном итоге, её изготовления и оценки качества. На следующем этапе изучаются приёмы и методики конструирования машин и их изготовления (курсы деталей машин и технологии машиностроения). В последнюю очередь изучаются специальные дисциплины.

Проблемы, которыми занимается ТММ, – это проблемы анализа и синтеза механизмов и машин. Анализ заключается в определении свойств существующих механизмов и машин и является прямой задачей механики машин. Обратная задача – синтез механизмов, то есть создание новых механизмов, которые должны обладать улучшенными свойствами по сравнению с существующими с точки зрения производительности, надежности, долговечности и др. Обе задачи тесно связаны между собой, так как специалист в области эксплуатации машин должен уметь правильно оценивать качество работы машины и её эксплуатационные свойства (анализ) и давать рекомендации производителю машины по улучшению её качества (синтез). Специалист в области проектирования и производства машин должен уметь применять методы и приёмы синтеза новых механизмов и машин и уметь анализировать и давать правильную оценку созданной им машины.

Общее определение машины. Функциональная классификация машин. Машина есть устройство, создаваемое человеком для использования законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его производительности путем частичной или полной замены человека в его трудовых и физиологических функциях.

Все существующие машины можно разделить на следующие группы:

I. Энергетические. В них происходит преобразование энергии из одного вида в другой (например, электрогенераторы, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания любого типа, паровые и газовые турбины и т. д.).

II. Технологические. Они предназначены для изменения формы, размеров и физических свойств материалов (металлорежущие станки, деревообрабатывающие, дорожные, строительные, полиграфические машины, машины пищевых производств, машины текстильной и лёгкой промышленности и др.). Эти машины составляют самую многочисленную группу.

III. Транспортные. Эти машины служат для перемещения всевозможных изделий, материалов и людей (автомобили, самолёты, локомотивы, суда, подъемные краны, конвейеры, манипуляторы).

IV. Логические (информационные). Машины, составляющие эту группу, служат для хранения, переработки и передачи информации (различные вычислительные устройства, ЭВМ, компьютеры, в том числе ПК).

V. Кибернетические. Для замены человека в его трудовых и физиологических функциях (аппараты: искусственное сердце, искусственные почки, робот-домохозяйка и др.).

ТММ изучает те машины и механизмы, которые функционируют на основе законов механики, отсюда другое название ТММ – механика машин.

Узкое определение машины. Машина есть устройство, действующее на основе законов механики и предназначенное для преобразования энергии, материалов и информации и перемещения изделий.

Машина, как правило, состоит из одного или нескольких механизмов, основное назначение которых – преобразование движения (с одновременным преобразованием сил). Механизмом называется искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Механизм называется плоским, если все его звенья движутся параллельно одной плоскости и траектории всех его точек – плоские кривые. В противном случае механизм пространственный.

Твердые тела в составе механизма – звенья. Неподвижное звено механизма называется стойкой. Подвижное соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой

Раздел 1. СТРУКТУРА, КИНЕМАТИКА

Дата добавления: 2015-07-26