Шпаргалка по "Теории машин и механизмов"

 

10.

Кинематическая пара (англ. kinematic pair) — это соединение двух звеньев, обеспечивающее определённое относительное движение.

Для всех кинематических пар необходим  постоянный контакт между их элементами, это достигается либо с помощью  определённых усилий, либо приданием  элементам определённой геометрической формы.

• По числу связей на относительное движение:
• от одной до пяти связей. Это связано со степенями свободы, которых для материального тела всего шесть; исключая (связывая) по одной, мы получаем пять вариантов связей.
• По контакту между звеньями:
• высшие (контакт по точке или линии);
• низшие (контакт по поверхности).

 

11.

Существует два принципиально  различных метода нарезания:       

1) метод копирования;  2) метод обкатки.

В первом случае впадина зубчатого  колеса фрезеруется на универсальном  фрезерном станке фасонными дисковыми или пальцевыми фрезами, профиль которых соответствует профилю впадины (рис. 76).  Затем заготовку поворачивают

на угол 360º/Z и нарезают следующую впадину. При этом используется делительная головка, а также имеются наборы фрез для нарезания колёс с различным модулем и различным числом зубьев. Метод непроизводителен и применяется в мелкосерийном и единичном производстве. 

 

 

 Второй метод  обката или огибания может производиться  с помощью инструментальной рейки (гребёнки) на зубострогальном станке; долбяком на зубодолбёжном станке или червячной фрезой на зубофрезерном станке. Этот метод высокопроизводителен и применяется в массовом и крупносерийном производстве. Одним и тем же инструментом можно нарезать колёса с различным числом зубьев. Нарезание с помощью инструментальной рейки имитирует реечное зацепление (рис. 77, а), где профиль зуба образуется как огибающая последовательных положений профиля инструмента, угол исходного контура которого α=20º (рис. 77, б). Зацепление между режущим инструментом и нарезаемым колесом называется станочным. В станочном зацеплении начальная окружность всегда совпадает с делительной.

Самым производительным из рассмотренных  методов является зубофрезерование с помощью червячных фрез, которые  находятся в зацеплении с заготовкой по аналогии с червячной передачей (рис. 77, в).

При нарезании долбяком осуществляется его возвратно поступательное движение при одновременном вращении. Фактически при этом осуществляется зацепление  заготовки  с  инструментальным  зубчатым  колесом – долбяком (рис. 77, г). Этот метод чаще всего используется при нарезании внутренних зубчатых венцов.

12.

Механический коэффициент полезного действия является отношением количества тепла, эквивалентного эффективной работе, к количеству тепла, эквивалентному индикаторной работе, и оценивает все механические потери в двигателе. [1]

Механический коэффициент полезного действия машины характеризует собой эффективность ее работы за период установившегося движения. Машина тем совершеннее и экономичней, чем большая часть движущей энергии затрачивается на преодоление полезных сопротивлений, иначе говоря, чем меньше в ней потери на вредные сопротивления. [2]

Механическим коэффициентом полезного действия машины или механизма называется отношение работы сил производственного сопротивления к работе движущих сил за один полный цикл установившегося движения. [3]

Величина механического коэффициента полезного действия для данного двигателя зависит от нагрузки и числа оборотов двигателя. [4]

Таким образом, общий механический коэффициент полезного действия последовательно соединенных механизмов равняется произведению механических коэффициентов полезного действия отдельных механизмов, составляющих одну общую систему. [9]

 

31.

Маши́на (лат. machina (от др.-греч. Μηχανή — двигать) — механизм, устройство, конструкция) — техническое устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов иинформации.^[1]

Машина предназначена для облегчения труда человека путём частичной или полной его замены. Особенностью машины, отличающей её от других устройств, является использование механической энергии (совершение определенного механического движения) для выполнения возложенной на неё функции (предназначения, работы, действий). Машина — это, прежде всего, механическое устройство, но не механизм.

Основной характеристикой машины является развиваемая ею мощность. Одной из первых единиц измерения мощности была лошадиная сила (л. с.). Несмотря на то, что в Российской Федерации принята Международная система единиц (СИ) и единицей измерения мощности является ватт, лошадиная сила продолжает использоваться и в настоящее время.

Механи́зм (греч. μηχανή mechané — машина) — это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно — деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения.

Механизм характеризуется числом степеней свободы — минимальным количеством его точек, кинематические характеристики которых (траектории и скорости движения) однозначно определяют траектории и скорости всех остальных точек механизма. Так, для механизма с одной степенью свободы можно найти одну точку, заданная траектория и скорость которой однозначно определяют траектории и скорости движения всех остальных его точек. Для механизма с двумя степенями свободы таких точек должно быть две^[1], и т. д.

Как преобразователь движения механизм видоизменяет скорости, или траектории, или же и то, и другое. Он преобразует скорости, если при известной скорости одной из его частей другая его часть совершает движение, подобное движению первой, но с другой скоростью. Механизм преобразует траекторию, если, в то время как одна из его точек описывает известную траекторию, другая описывает другую заданную траекторию. Определенность движения механизма достигается попарным соединением его частей. Если требуется поставить тело A в такие условия, чтобы оно могло проходить последовательно только через определенные положения, то определяют поверхность,касательную ко всем этим положениям тела A (такая поверхность называется огибающей) и делают в неподвижном теле B канал, имеющий форму найденной огибающей. Тело A, помещённое в такой канал, будет способно только к определённому движению.

Кинематическая пара (англ. kinematic pair) — это соединение двух звеньев, обеспечивающее определённое относительное движение.

Для всех кинематических пар необходим  постоянный контакт между их элементами, это достигается либо с помощью определённых усилий, либо приданием элементам определённой геометрической формы.

Кинематическая цепь (англ. kinematic chain) — это связанная система объектов, образующих между собой кинематические пары.

Кинематические цепи имеют такую  классификацию:

• Простые и сложные. В простой кинематической цепи каждое из ее звеньев входит в состав одной или двух кинематических пар, а в сложной кинематической цепи имеются звенья, входящие в состав трех и более кинематических пар.
• Открытые и замкнутые. В открытой (незамкнутой) кинематической цепи имеются звенья, входящие в состав одной кинематической пары, а в замкнутой цепи каждое звено входит в состав 2-х и более кинематических пар.
• Плоские и пространственные. Если точки всех звеньев кинематической цепи двигаются в одной или параллельных плоскостях, то такая кинематическая цепь называется плоской, в противном случае кинематическая цепь — пространственная, так как точки её звеньев описывают плоские кривые в непараллельных плоскостях или пространственные кривые.

 

33.

Способ приближённого построения эвольвентного зубчатого зацепления. Подходит для технических рисунков, построенных от руки или с помощью САПР.

Перед построением необходимо задать следующие размеры:

• высота ножки зуба   (на рис. обозначена a);
• высота головки зуба   (на рис. обозначена b);
• диаметр начальной окружности   (на рис. обозначен D);
• угол зацепления   (на рис. обозначен φ);
• окружная толщина зуба s_t;
• радиус кривизны переходной кривой в граничной точке профиля ρ_f.

 

34.

Планетарная передача (дифференциальная передача) — механическая система, состоящая из нескольких планетарных зубчатых колёс (шестерён), вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую (коронную) шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Передаточное отношение такой передачи визуально определить достаточно сложно, в основном, потому что система может приводиться во вращение несколькими разными способами. Основными элементами планетарной передачи можно считать следующие:

• Солнечная шестерня: находится в центре;
• Водило: жёстко фиксирует друг относительно друга оси нескольких планетарных шестерён (сателлитов) одинакового размера, находящихся в зацеплении с солнечной шестерней;
• Кольцевая шестерня: внешнее зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

При использовании планетарной  передачи в качестве редуктора один из трёх её основных элементов фиксируется неподвижно, другой элемент используется как ведущий, а третий — в качестве ведомого. Таким образом, передаточное отношение будет зависеть от количества зубьев каждого компонента, а также того, какой элемент закреплён.

Часто планетарные передачи используются для суммирования двух потоков мощности (например, планетарные ряды двухпоточных трансмиссий некоторых танков и др. гусеничных машин), в этом случае неподвижно зафиксированных элементов нет. Например, два потока мощности могут подводиться к солнечной шестерне и эпициклу, а результирующий поток снимается с водила.

Рассмотрим случай, когда водило зафиксировано, а мощность подводится через солнечную шестерню. В этом случае планетарные шестерни вращаются  на месте со скоростью, определяемой отношением числа их зубьев относительно солнечной шестерни. Например, если мы обозначим число зубьев солнечной шестерни как S, а для планетарных шестерён примем это число как P, то передаточное отношение будет определяться формулой  , то есть если у солнечной шестерни 24 зуба, а у планетарных по 16, то передаточное отношение будет -24/16, или -3/2, что означает поворот планетарных шестерён на 1,5 оборота в противоположном направлении относительно солнечной.

Далее вращение планетарных шестерён может передаваться кольцевой шестерне, с соответствующим передаточным числом. Если кольцевая шестерня имеет A зубьев, то оно будет вращаться с соотношением P/A относительно планетарных шестерён. (В данном случае перед дробью нет минуса, так как при внутреннем зацеплении шестерни вращаются в одну сторону). Например, если на кольцевой шестерне 64 зуба, то относительно приведённого выше примера это отношение будет равно 16/64, или 1/4. Таким образом, объединив оба примера, мы получим следующее:

• Один оборот солнечной шестерни даёт -S/P оборотов планетарных шестерён;
• Один оборот планетарной шестерни даёт P/A оборотов кольцевой.

В итоге, если водило заблокировано, общее  передаточное отношение системы  будет равно -S/A.

Наиболее широкое применение принцип нашёл в планетарных редукторах, автомобильных дифференциалах, бортовых планетарных передачах ведущих мостов тяжёлых автомобилей, кроме того, используется в суммирующих звеньях кинематических схем металлорежущих станков, также в редукторах привода воздушных винтов турбовинтовых двигателей (ТВД) в авиации. 
В современных устройствах могут использоваться каскады из нескольких планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел. На этом принципе работают многие автоматические коробки передач.

Во время Второй мировой войны  была разработана особая конструкция  планетарной передачи, которая использовалась для привода небольших радаров.

 

37.

В качестве самостоятельной научной  дисциплины ТММ, как и многие другие прикладные разделы механики, возникла на волне промышленной революции, начало которой относится к 30-м годам XVIII столетия, хотя машины создавались задолго до этого, и простые механизмы (колесо, винтовая передача и др.) широко использовались ещё во времена Древнего Египта.

Глубокий научный подход в теории механизмов и машин начал широко применяться с начала XIX века. Весь предшествующий период развития техники  можно рассматривать как период эмпирического создания машин, на протяжении которого делались изобретения большого количества простых машин и механизмов, среди которых:

• грузоподъёмные машины;
• дробилки;
• ткацкие и токарные станки;
• насосы и др.

Теория механизмов и машин в  своём развитии опиралась на важнейшие  физические законы — закон сохранения энергии, законы Амонтона и Кулона для определения сил трения, золотое правило механики и др. В ТММ широко используются законы, теоремы и методытеоретической механики. Важное значение для данной дисциплины имеют: понятие передаточного отношения, основы теории эвольвентного зацепления и др.

Можно отметить роль, которую сыграли  в создании предпосылок для развития ТММ, следующие учёные: Л. Эйлер, Леонардо да Винчи, Дж. Кардано, Д. Ватт, Г. Амонтон, Ш. Кулон.

Одним из основоположников теории механизмов и машин считается Пафнутий Чебышев (1812-1894), который во второй половине XIX века опубликовал серию важнейших работ, посвящённых анализу и синтезу механизмов. Одно из его изобретений — механизм Чебышева.