Доклад: Эксплуатационные свойства машин и механизмов
Детали и сборочные единицы общего назначения
| Преобразователь(передаточныймеханизм) | Соединения | Неразъемные | Клееные | – | |
| Паяные | – | ||||
| Сварные | – | ||||
| Заклепочн. | заклепки | ||||
| Разъемные | Резьбовые | Болты; винты; гайки; шайбы | |||
| Шпоночные | Шпонки | ||||
| Клиновые | Клинья | ||||
| Передачи | Вращательного движения | Зацеплением | Зубчатые | Зубчатые колеса | |
| Червячные | Червяки; червячные колеса | ||||
| Цепные | Цепи; звездочки | ||||
| Трением | Ременные | Ремни; шкивы | |||
| Фрикционные | Фрикцион. колеса | ||||
| Кулачковые | Кулачки | ||||
Поступательного движения | Рычажные | Кривошипы; шатуны; коромысла; кулисы | |||
| Кулачковые | Кулачки; эксцентрики; тарелки; толкатели | ||||
| Винт-гайка | Х. винты, гайки | ||||
| Валы и оси | - | ||||
| Муфты | Постоянные | Полумуфты; пальцы; втулки; сухари; обоймы | |||
| Сцепные | Диски; конусы; кулачки | ||||
| Подшипники | Качения | Шарики; ролики; кольца; сепараторы | |||
| Скольжения | Корпуса; вкладыши | ||||
| Направляющие | Поступательного движения | Скольж-я | Скалки; призмы | ||
| Качения | Сепараторы | ||||
| Вращательного движения | Скольжения | Опоры: на призмах, кернах, сф. | |||
| Качения | Подш. качения | ||||
| Упр. трен. | Подвески | ||||
| Возд. или жидк. трен | Магниты | ||||
| Основания | Корпуса; станины | ||||
| Вспомогательные устройства | Для защиты от вибраций и ударов | Пружины; рессоры | |||
| Для уравновешивания и накопления энергии | Маховики; маятники; грузы; шаботы | ||||
| Для смазки и защиты от загрязнений | Масленки; крышки; кожухи; ограждения | ||||
| Устройства управления | Маховички; рычаги; рукоятки | ||||
5. Принципы построения механизмов, их структура
Механизм (см. выше) состоит из тел, подвижно соединенных между собой. Тела (за исключением особо оговоренных случаев) будем считать абсолютно твердыми. Твердое тело – совокупность материальных точек, находящихся на неизменном расстоянии друг от друга. Материальная точка в отличие от геометрической обладает массой [4].
Звеном (жестким) механизма назовем одно или несколько твердых тел, не имеющих движения друг относительно друга. Неподвижные тела механизма образуют неподвижное звено – стойку. Остальные звенья – подвижные и изменяют в процессе движения положения друг относительно друга и по отношению к стойке.
Звенья механизма соединены между собой подвижно. Соединение двух звеньев, позволяющее совершать то или иное движение по отношению друг к другу, называется кинематической парой.
В местах соединения двух звеньев им придают определенные геометрические формы, чтобы обеспечить требуемый характер относительного движения. Кинематические элементы (элементы кинематической пары) представляют совокупность точек, линий и поверхностей, которыми звенья непрерывно касаются и характер соприкосновения которых определяет вид относительного движения соединяемых звеньев. Совокупность таких кинематических элементов и представляет кинематическую пару.
Свободное твердое тело имеет шесть степеней свободы и может совершать шесть независимых видов (w) движения: три вращательных движения вокруг осей x, y, z и три поступательных вдоль этих осей. Если рассматриваемое тело (звено) образует кинематическую пару с другим, число независимых параметров w, определяющих относительное движение выражается неравенством 6 >w> 0. При w = 0 соединение двух тел является неподвижным, при w = 6 тела не соединены друг с другом. Таким образом, кинематическая пара устанавливает связи (ограничения) в относительном движении.
Если число геометрических связей, накладываемых кинематической парой, обозначить через s, то s = 6 – w.
Кинематические пары делятся на классы. Класс кинематической пары равен числу наложенных связей. При определении класса кинематической пары необходимо учитывать только независимые виды движения. Так, винтовая пара (рис. 2.1) относится к классу V, так как составляющие винтовое движение поступательное и вращательное движения нельзя рассматривать как независимые, поскольку на них наложена связь, определяемая уравнением
s = t´j,
где s – перемещение вдоль оси винта,
t – винтовой параметр, t = p / (2´p), здесь p – шаг винта,
j – угол поворота.
Рис. 2.1. Винтовая пара
По характеру соприкосновения пары делятся на высшие и низшие. В высших парах соприкосновение по линии или точкам, в низших – по поверхностям.
При обращении движения звено кинематической пары, бывшее в относительном движении подвижным, становится неподвижным.
Для того, чтобы звенья кинематической пары непрерывно касались друг друга, нужно предусмотреть так называемое замыкание кинематической пары. Различают: силовое замыкание, осуществляемое за счет веса, пружин; геометрическое замыкание, достигаемое приданием определенных геометрических форм кинематическим элементам.
Классификация кинематических пар и примеры их конструктивного воплощения приведены в таблице 2.4.
Совокупность звеньев, соединенных кинематическими парами, представляет кинематическую цепь. Различают открытые и замкнутые кинематические цепи. В замкнутой кинематической цепи в отличие от открытой последнее звено соединено с первым [4].
Таблица 2.4.
Классификация кинематических пар
Кинематическая цепь становится механизмом, как только одно из звеньев обращается в стойку (неподвижное звено). В кинематической цепи определенными являются только относительные движения звеньев. В механизме, если заданы движения одного или нескольких его звеньев, становятся определенными абсолютные (относительно стойки) движения остальных его звеньев.
Таким образом, механизм представляет кинематическую цепь, в которой одно из звеньев обращено в стойку, а при задании движения одного или нескольких его звеньев, становятся определенными движения остальных его звеньев.
Из одной и той же кинематической цепи можно получить различные механизмы, последовательно обращая в стойку различные звенья цепи. Образуемые таким образом механизмы будут отличаться характером абсолютных движений звеньев. Относительное же движение звеньев в механизмах не изменится, поскольку они образованы из одной и той же кинематической цепи.
На примере (рис. 2.2, а) цифрами обозначены звенья кинематической цепи (стойки нет), буквами – кинематические пары (О и А – вращательные, В и С – поступательные). Обратив в стойку звено 4 (рис. 2.2, б) получим механизм двойного ползуна (синусный механизм). При обращении в стойку звена 3 (рис. 2.2, в) получим механизм эллипсографа (звено 4 имеет различное графическое изображение, но его кинематические пары одни и те же). Если стойкой сделать звено 1, получим кулачково-дисковую муфту (муфту Ольдгэма), конструктивная схема которой изображена ниже (рис. 2.2, е).
Рис. 2.2. Преобразование кинематической цепи