Теорія механізмів і машин - Курс лекций

Міністерство освіти i науки, молоді та спорту України Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова Ю.М. КІПРЄЄВ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ТЕОРІЇ МЕХАНІЗМІВ І МАШИН Затверджено на засіданні кафедри механіки і конструювання машин Протокол №1 від30 серпня 2010 р. Миколаїв, 2010 ББК 34.42 К-42 УДК 531.8 Кіпрєєв Ю.М. Конспект лекцій з теорії механізмів та машин: Навчальний посібник. Викладено питання проектування схем і кінематичного дослідження плоских важільних механізмів, планетарних та диференціальних механізмів, динамічного дослідження машинних агрегатів. Посібник призначено для студентів машинобудівних, електротехнічних та інших спеціальностей, які вивчають курси прикладної механіки, технічної механіки та теорії механізмів і машин. Наприклад, під час побудови єгипетських пірамід використовувались важелі, блоки, нахилені поверхні тощо. Засновником механіки як науки був знаменитий вчений древності Архімед (287 - 212 рр. до н.е. ) він дав точне розв’язання задачі про рівновагу сил, що прикладені до важеля, сформулював закон про гідростатичний тиск рідини на тіло, що в неї заглиблено (занурено). Швидкий та успішний розвиток механіки як науки розпочався лише з епохи Відродження, коли було створено умови для розвитку науки і техніки, в суспільстві з’явилась неухильна потреба в найскорішому розв’язанні складних проблем його існування. Англієць Ісаак Ньютон (1643 - 1727 ) у систематичному вигляді виклав основні закони так званої класичної механіки. У ті ж самі часи інший знаменитий англієць Роберт Гук (1635 - 1703 ), який був не тільки талановитим винахідником (відомі його конструкції повітряного насосу, пружинного приводу годинників, шарніра Гука, який використовується у конструкції вала Кардана, тощо) і експериментатором, але не менш відомим вченим. Після довгих суперечок І. Ньютон був змушений зробити примітку у книзі “Принципіа“: “Зворотний закон тяжіння має місто в усіх небесних рухах, і він був незалежно відкритий моїми співвітчизниками Реном, Гуком і Галеєм“. Велику роль у розвитку технічної механіки відіграють труди вітчизняних вчених XIX і XX віків: М.В Остроградського (1801 - 1861), П.Л Чебишова (1821 - 1891), Л.В. Асура (1878 - 1920), І.В. Мещерського (1859 - 1935), О.М. Крилова тощо. Праці видатного українського вченого С.П. Тимошенко стали класичними у теоріях пружності, механіки твердого тіла, опору матеріалів тощо. На судні такого типу (рис.1) вантажі можуть переміщуватися з однієї палуби на іншу по пандусах 1, що опускаються, чи за допомогою гідравлічних підйомників 4. Вибір фізичних характеристик ланок, зокрема, форми й розміру перерізу ланки, марки матеріалу, визначення маси, моменту інерції та координат центра ваги ланки. 5. Завершальним етапом проектувального розрахунку є динамічне дослідження машинного агрегату, протягом якого уточнюється закон руху ведучої ланки, остаточно вибирається тип електроприводу і забезпечуються умови роботи відповідно до потрібного закону руху. Структурна класифікація механізмів 1.1 Загальні поняття і визначення Наукою, що вивчає види кінематичних схем, кінематику і динаміку машинних агрегатів у зв’язку з їхнім аналізом і синтезом, є теорія механізмів і машин (ТММ). Будь-який механізм має тільки одну нерухому і декілька рухомих ланок. Поверхні, лінії, або точки, якими одна ланка торкається іншої, називають елементами кінематичних пар. Приклади різноманітних видів кінематичних пар: а - незалежне або вільне тверде тіло (куля) з шістьма ступенями вільності; б - кінематична пара І класу «куля - площина»; в - кінематична пара ІІ класу «циліндр - площина»; г - кінематична пара ІІІ класу «плоске тіло - площина»; д - кінематична пара ІІІ класу, сферичний шарнір; є - кінематична пара ІV класу, контакт ланок по циліндричної поверхні; ж - кінематична пара ІV класу у контакті зубчастих коліс; з - поступальна кінематична пара V класу; і - обертальна кінематична пара V класу 3. (1.2) Для плоских механізмів кількість співпадаючих умов зв’язку дорівнює трьом ( ), тому ступінь рухомості визначається за формулою П.Л.Чебишова . Усі плоскі механізми можна розділити на механізми з нижчими і з вищими парами. Клиновий механізм Рис. 1.5.