Теория машин и механизмов задачи и лабораторные

Санкт-Петербург
Зимний дворец
Архитектор А. Брюллов
Городская архитектура
Легенды петербургских садов и парков
История искусства средних веков
Архитектурные стили
История русской культуры
Живопись
Курс лекций история искусства
Русский театр
Стилевые направления в дизайне
История искусства ранних веков
Искусство Древнего Мира
Древнеруская архитектура
Мозаика и фреска
Иконопись
Художественное оформление книги
Ювелирное искусство
Ландшафтная архитектура
Ландшафтный дизайн
Туризм Остров Пасхи
Миссионеры на острове Пасхи
Общинные и семейные обычаи и обряды
Искусство острова Пасхи
Испания
фиеста, фламенко, коррида
Турцентры Испании
Коста -Дорада
Районы северо-западного побережья
Города искусств Андалузии
Королевский монастырь Санто Томас
Старый собор имеет Башню Гальо
Наварра
Главные центры бурной ночной жизни
Канарские острова
Остров Гран Канария
пляжи Папагайо
В отпуск по Скандинавским странам
Финляндия
Мальдивские острова
Традиционная одежда мальдивссих женщин
островные деревни
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БЮДЖЕТА
НАЦИОНАЛЬНЫЕ ПРАЗДНИКИ
Шоппинг
Выставка местных ремесел
РАЗМЕЩЕНИЕ НА КУРОРТАХ
Сафари, дайвинг, активный отдых
ПОДВОДНОЕ ПЛАВАНИЕ.
Зоны серфинга и близлежащие острова
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА КИТАМИ И ДЕЛЬФИНАМИ.
Джумхури Майдан
Все курорты Северного Мале
Курорт Four Seasons на острове Куда Xypaa
СЕВЕРНЫЙ НИЛАНДХЕ
ЮЖНЫЙ ХУВАДХУ
Прикладное искусство
Декоративные цветы
Начертательная геометрия
Развитие геометрии
Аксонометрические проекции
Взаимное положение прямых и плоскостей
Классификация многогранников
Классификация позиционных задач
Развёртки поверхностей
Способ замены плоскостей проекций

Компьютерная графика

 

Курс лекций предназначен для самостоятельного изучения разделов дисциплины «Теория механизмов и машин»: «Синтез механизмов», «Динамический анализ механизмов». В курсе изложены основные теоретические положения синтеза механизмов с высшими кинематическими парами, приводятся общие сведения о силах трения, причинах износа и способах борьбы с износом, сведения о надежности и качестве машин, способах прогнозирования надежности. Также изложены принципы виброизоляции и виброзащиты механизмов, методы расчета и измерения КПД машин.

Классификация зубчатых передач Бытующие в технической литературе наименования различных типов зубчатых передач получили широкое распространение, но зачастую недостаточно четки. С другой стороны, многие предлагаемые системы классификации страдают излишней академичностью и не получили признания. В связи с этим наиболее правильным будет принять компромиссное решение.

Зубчатые колеса с зацеплением Новикова нарезаются на тех же зуборезных станках, что и эвольвентные зубчатые колеса. Минимальное число зубьев не ограничено подрезанием, как у эвольвентных зубчатых колес, поэтому передачу Новикова можно осуществить с большими передаточными числами, чем эвольвентную, при той же несущей способности из условия контактной прочности.

Гиперболоидные зубчатые передачи с начальным точечным касанием Винтовыми зубчатыми колесами называются обычные цилиндрические зубчатые колеса с косыми зубьями (в частности, одно из зубчатых колес может быть прямозубым) в том случае, когда передача движения осуществляется между двумя валами, оси которых скрещиваются (т. е. не параллельны и не пересекаются). Угол скрещивания осей валов может быть выполнен любым в пределах от 0 до 90°. Начальное точечное касание, а под нагрузкой –– очень ограниченная контактная площадка, служит причиной низкой несущей способности винтовых зубчатых колес.

Эвольвентная передача При выборе на практике задания для профилирования зубцов приходится руководствоваться соображениями кинематического, технологического и, наконец, эксплуатационного характера. Теоретически можно построить зубчатый механизм с самыми различными профилями зубьев, практически выбор очертания профилей зубьев в значительной степени стеснен вышепоставленными требованиями. Вследствие этого в машиностроении обычно используется только несколько видов кривых в качестве профилей зубьев. Из этих кривых мы остановимся на так называемой эвольвенте круга, являющейся основным типом кривых, по которым очерчиваются профили зубцов современных зубчатых механизмов. Оптимальный синтез планетарных механизмов при автоматизированном проектировании. При автоматизированном проектировании с помощью компьютера можно за относительно небольшой промежуток времени получить большое количество возможных решений задачи. Сопоставляя эти решения между собой находят то, которое удовлетворяет всем требованиям наилучшим образом. При этом перебор вариантов осуществляется  в пределах заданных ограничений на параметры (в данном случае на числа зубьев колес) по какой-либо стратегии или чаще случайным образом

Клеммовые соединения – это фрикционные (т.е. основанные на действии сил трения) соединения с соосными цилиндрическими посадочными поверхностями, в которых необходимое нормальное давление (натяг) создается затяжкой винтов (болтов).

Эвольвентное зацепление Рассмотрим эвольвенты и свойства внешнего зацепления, образованного эвольвентными профилями Э1 и Э2. Эти профили базируются на основных окружностях. Поскольку преимущественное распространение в технике получили зубчатые передачи с постоянным передаточным отношением, прежде всего, выясним, способны ли эвольвентные профили обеспечить это постоянство.

Методы изготовления зубчатых колес Зубчатая передача представляет собой передаточный механизм, звеньями которого являются зубчатые колеса, служащие для передачи движения и сил путем непосредственного зацепления. Зубчатые передачи имеют самое широкое применение в технике. В настоящее время трудно найти отрасль машиностроения, в которой не применялись бы зубчатые передачи.

Вместо инструментальной рейки можно применять червячную фрезу, профиль которой может быть получен из рейки. В самом деле, если провести сечение червячной фрезы плоскостью, содержащей ось фрезы, то в сечении мы получим рейку. Таким образом, профиль червячной фрезы может быть получен путем перемещения рейки по винтовой линии с некоторым постоянным углом подъема.

Исходный производящий контур эвольвентного реечного инструмента Форма и размеры исходного производящего контура (ИПК) стандартизованы. Эвольвентные части профиля зубьев ИПК прямолинейны и наклонены к оси зуба под углом a. Переходы от прямолинейной части зуба к основанию впадины и к вершине осуществлены по дуге радиусом ro.

Порядок геометрического расчета эвольвентной передачи Толщина зуба эвольвентного колеса по окружности произвольного радиуса

Расчет эвольвентной зубчатой передачи Исходными данными для расчета являются параметры исходного контура инструмента, числа зубьев колес (z1 и z2) и коэффициента смещения инструмента (x1 и x2).

Блокирующий контур Если производящую поверхность рассечь плоскостью, перпендикулярной оси нарезаемого колеса, то в сечении получим исходный производящий контур (ИПК). Станочное зацепление есть зацепление ИПК с профилем зуба нарезаемого колеса.

Основные ограничения при выборе коэффициентов смещения Согласно свойствам эвольвентного зацепления прямолинейная, т.е. эвольвентная, часть ИПК и эвольвентная часть профиля зуба колеса располагаются касательно друг к другу только на линии станочного зацепления, начинающейся в точке N. Левее этой точки прямолинейный участок ИПК не касается эвольвентного профиля зуба колеса, а пересекает его. Так как ИПК физически представляет собой тот след, который режущая кромка инструмента оставляет на материале изготавливаемого колеса, то указанное пересечение приводит к подрезанию зуба колеса у его основания

Качественные показатели зубчатой передачи Рассмотрим качественные показатели, которые дают возможность оценить передачу в отношении плавности и бесшумности зацепления, возможного износа и прочности зубьев, а также сравнить ряд передач по тем же показателям. Такая оценка важна для рационального назначения расчетных коэффициентов смещения при проектировании зубчатых передач.

Коэффициент скольжения учитывает влияние геометрических и кинематических факторов на величину проскальзывания профилей в процессе зацепления. Наличие скольжения при одновременном нажатии одного профиля на другой приводит к износу профилей.

Цилиндрические косозубые передачи Изготовление косозубых колес Косозубые колеса, как и прямозубые, изготовляются способом обкатки, в основу которого положен процесс станочного зацепления. Нарезание косого зуба можно выполнить стандартным режущим инструментом: установить рейку так, чтобы линия ее зуба составляла с осью колеса угол β, равный углу наклона делительной линии.

Конические зубчатые передачи Во многих машинах осуществление требуемых движений механизмов связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов либо пересекаются, либо скрещиваются. В таких случаях применяют соответственно или коническую, или гиперболоидную зубчатую передачу. Аксоидами колес первой являются конусы, аксоидами колес второй –– однополостные гиперболоиды. Обе передачи относятся к категории пространственных механизмов. Изложению основ их синтеза (геометрического расчета) по заданному передаточному отношению посвящена данная глава.

Образование боковой поверхности зубьев можно проследить по рис. 32. Плоскость П касается основного конуса и перекатывается по нему без скольжения. Любая прямая KL на обкатывающейся плоскости П в пространстве опишет коническую эвольвентную поверхность, а любая точка (К, L или другая) описывает траекторию, расположенную на сфере определенного радиуса, называемую сферической эвольвентой.

Взаимодействие сферических эвольвент описать в аналитической форме довольно сложно. Учитывая, что высотные размеры зубьев невелики по сравнению с радиусом сферы и профили зубьев расположены на узком сферическом поясе, используют инженерную методику расчета, которая заключается в использовании дополнительных конусов

Передачи с винтовыми колесами Гиперболоидные зубчатые передачи В зубчатой передаче со скрещивающимися осями вращения колес относительное движение колес для данного мгновения может быть представлено как вращение вокруг мгновенной винтовой оси с одновременным скольжением вдоль нее. При постоянном передаточном отношении мгновенная винтовая ось занимает постоянное положение в неподвижном пространстве; аксоидами относительного движения являются однополостные гиперболоиды вращения. Поэтому зубчатую передачу со скрещивающимися осями вращения колес называют гиперболоидной.

Червячная зубчатая передача Эта передача является частным случаем гиперболоидной зубчатой передачи. Угол скрещивания осей в большинстве случаев равен 90°. Передача состоит из червяка и червячного колеса. Червяком называется косозубое зубчатое колесо, линия зубьев которого делает один или более оборотов вокруг его оси. Число зубьев червяка z1 называют числом заходов; z1 чаще всего равно 1, 2, 4. Червячное колесо нарезают фрезой, представляющей собой точную копию червяка. Поэтому в червячных передачах касание витков червяка и зубьев колеса происходит по линии (линейный контакт).

Перспективные зубчатые передачи Передачи Новикова М.Л. Новикову удалось открыть принципиально новый класс пространственных зацеплений с точечным контактом для передач с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями. Переход к таким системам зацепления позволяет использовать для образования зубьев огромное число новых форм профилей, не взаимоогибаемых и не имеющих общей огибаемой поверхности. Известными методами огибания создать новые системы зацепления не представлялось возможным, поэтому М.Л. Новикову пришлось отказаться от классической теории зацепления Оливье –– Гохмана и разработать свою, базирующуюся на предложенном им новом принципе образования рабочих поверхностей зубьев, названном «методом контактных линий».

Волновая зубчатая передача применяется в приборах и силовых устройствах. При ее использовании обеспечивается кинематическая точность и передача движения в герметично закрытое пространство. Несомненными ее преимуществами по сравнению с другими типами передач являются малые габаритные размеры и масса, простота конструкции, а в отдельных  случаях –– более высокий КПД, меньшая стоимость, более высокие эксплуатационные качества.

Первая особенность заключается в том, что в зацеплении и передаче нагрузки может одновременно участвовать большое число пар зубьев. Чем больше крутящий момент М на гибком звене 1, тем сильнее оно искривляется (рис. 43, а), тем больше пар зубьев находится в зацеплении и тем большую нагрузку может выдержать передача. При отсутствии момента на гибком звене в зацеплении находятся только несколько пар зубьев. Можно увеличить число пар зубьев, находящихся в зацеплении, заменив рассмотренный выше генератор волн кулачком 3 рассчитанного профиля

Спироидные передачи по внешнему виду похожи на гипоидные, имеющие большой угол наклона и малое число зубьев ведущего колеса. Ведущим звеном спироидной передачи является спироидный конический червяк с постоянным шагом и углом наклона боковой поверхности витка (винтовые зубья). Е –– смещение конического червяка относительно оси ведомого колеса

Статическая и динамическая балансировка роторов Развитие техники характеризуется повышением мощности агрегатов и расширением класса быстроходных машин, что обуславливает возрастание их динамической нагруженности и увеличения влияния колебательных явлений на их работу. Именно вибрационное состояние во многом определяет ресурс и надежность машины, интенсивность и характер износа подшипников, точность выполнения заданного технологического процесса и т.п. Вибрация оказывает вредное влияние на организм человека, возникающие при работе машин резонансные явления могут служить причиной серьезных поломок и аварий. В связи с этим проблема снижения уровня вибраций машин приобретает первостепенное значение.

Динамическая балансировка Роторы, размеры которых вдоль оси вращения значительны, требуют динамической балансировки, так как главный момент дисбалансов таких роторов будет существенным. Поэтому неуравновешенность будет выражаться не только главным вектором дисбалансов или двумя скрещивающимися векторами дисбалансов, т.е. будет динамической.

Виброизоляция и виброзащита Создание высокопроизводительных машин и скоростных транспортных средств, форсированных по мощностям, нагрузкам и другим рабочим характеристикам, неизбежно приводит к увеличению интенсивности и расширению спектра вибрационных и виброакустических полей. Этому способствует также широкое использование в промышленности и строительстве новых высоко эффективных машин, работающих на основе вибрационных и виброударных процессов

Эффективность виброзащиты Под эффективностью виброзащиты понимается степень реализации виброзащитным устройством целей виброзащиты.

Трение в кинематических парах Природа и виды трения При работе машин и механизмов происходит явление, которое сопровождается рассеиванием механической энергии. Это явление называется трением. Общее сопротивление, возникающее на поверхности двух соприкасающихся тел (рис. 53) при относительном скольжении их, называется силой трения

Силой трения покоя называется составляющая полной реакции для трущихся тел, лежащая в общей касательной плоскости к поверхностям контакта. Величина этой силы и ее направление зависят от внешних сил, приложенных к трущимся телам, но не могут превышать предельной (полной) силы трения покоя, под которой понимается сила трения покоя, по достижении которой начинается относительное движение трущихся тел.

При жидкостном трении трущиеся поверхности должны быть полностью разделены слоем жидкости (смазки). В этом случае относительное скольжение поверхностей сопровождается только внутренним трением слоев жидкости, и величина силы трения оказывается значительно меньше, чем при сухом или граничном трении. Для того чтобы трение было жидкостным, необходимо в слое смазки создать такое давление, при котором результирующая сила давления смазки на каждый участок трущейся поверхности уравновешивала бы все другие силы, действующие на этот участок.

Трение во вращательной паре. Рассмотрим вращательную пару, в которую входят звенья i и j, при условии, что между цилиндрическими элементами этой пары имеется зазор. Тогда при сухом или граничном трении касание элементов пары происходит по линии, совпадающей с общей образующей цилиндрических элементов пары

Коэффициент полезного действия (КПД), характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии, определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой, обозначается обычно η = Wпол/Wсум. В электрических двигателях КПД –– отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника; в тепловых двигателях –– отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты; в электрических трансформаторах –– отношение электромагнитной энергии, полученной во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой. Для вычисления КПД разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты и других аналогичных соотношений. В большинстве механизмов движущие силы и силы сопротивления в течение времени установившегося движения непостоянны. Поэтому для определения коэффициента полезного действия подсчитывают работу всех движущих сил и производственных сопротивлений за один полный цикл времени установившегося движения машины.

Определение коэффициентов полезного действия типовых механизмов Из формулы (123) следует, что для определения коэффициентов полезного действия отдельных механизмов необходимо каждый раз определять работу или мощность, затрачиваемые на преодоление всех сил непроизводственных сопротивлений за один полный цикл времени установившегося движения. Для этого определяют для ряда положений механизма соответствующие силы непроизводственных сопротивлений. Для большинства механизмов –– это силы трения. Далее, по известным скоростям движения отдельных звеньев механизма определяются мощности, затрачиваемые на преодоление сил трения. По полученным значениям мощностей определяют среднюю мощность, затрачиваемую в течение одного полного цикла установившегося движения на преодоление сил трения

Коэффициент полезного действия зубчатого механизма

Повышение надежности машин –– одна из важных задач. Надежность машин необходима для повышения уровня автоматизации, уменьшения огромных затрат на ремонт и убытков от простоя машин, обеспечения безопасности людей. Вследствие своего влияния на характер и безопасность труда надежность машин имеет большое социальное значение. Наука о надежности, выросшая из проблемы надежности подшипников качения, в дальнейшем развивалась главным образом в применении к радиоэлектронным системам и в направлении математической теории.

Показатели ремонтопригодности и сохраняемости. Среднее время восстановления работоспособного состояния.

Составление кинематических схем и структурный анализ механизмов Для кинематического и динамического исследования механизма пользуются его кинематической схемой, под которой понимают такое изображение всего механизма в целом и отдельных его частей, которое отчетливо показывает, из каких звеньев и кинематических пар состоит данный механизм.

Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма Цель работы - кинематическое исследование кривошипно-ползунного механизма, включающее определение величины перемещения, скорости и ускорения ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа. Кривошипно-ползунный (кривошипно-шатунный) механизм- четырехзвенник с тремя вращательными и одной поступательной кинематическими парами. Он предназначен для преобразования вращательного движения кривошипа 1 в поступательное движение ползуна 3

Кинематический анализ кулачковых механизмов Цель работы - кинематическое исследование кулачкового механизма, включающее в себя определение закона движения толкателя, который выражается графиками перемещения, скорости и ускорения толкателя в зависимости от угла   или времени t поворота кулачка.

Кинематический анализ универсального шарнира Гука Цель работы- исследование кинематики универсального шарнира Гука, определение зависимости между углами поворота ведомого и ведущего валов. Универсальный шарнир представляет собой сферический четырехзвенник, т.е. механизм, состоящий из четырех звеньев, соединенных вращательными парами, оси которых проходят через одну общую точку.

Сопротивление материалов Задача  Геометрические характеристики симметричной плоской фигуры (поперечного сечения балки)

Внутренние усилия и перемещения при продольной деформации

Определить реакции опор и построить эпюры поперечных сил  и изгибающих моментов . Подобрать из условия прочности прямоугольное сечение при установленном соотношении сторон и построить эпюры изменения по высоте сечения нормальных и касательных напряжений. Определить по уравнению изогнутой оси вертикальные перемещения и построить эпюру их изменения по длине балки.

Внутренние усилия и перемещения в статически определимой плоской раме

Расчет неразрезной балки по уравнению трех моментов

Расчет напряжений и перемещений при сложной деформации

Испытание материалов на сжатие Испытание на сжатие проводятся реже чем на растяжение, т.к. при сжатии нельзя получить все механические характеристики материалов. Так пластичный материал при сжатии не разрушается, а превращается в диск, что не позволяет определить напряжение, соответствующее разрушающей силе. Также нельзя определить параметры, аналогичные характеристикам пластичности. Поэтому испытанию на сжатие подвергают в основном хрупкие материалы.

Кручение стального образца круглого поперечного сечения в пределах упругих деформаций. При кручении, как и при растяжении или сжатии, в начальной стадии деформации образца для большинства металлов имеют место линейная зависимость между углом закручивания j и крутящим моментом Мкр - закон Гука

Испытание на кручение образцов из различных материалов

Вернуться на Главную