По теории механизмов и машин

КРАТКИЙ СЛОВАРЬ

ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ

ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

 

 

 

 

НОВОСИБИРСК 2011

 

УДК 621.01

 

 

Составитель - канд. техн. наук, доц. Ю.И. Евдокимов

Рецензент – канд. техн. наук, проф. В.В. Коноводов

 

 

Кафедра теоретической и прикладной механики

 

Краткий словарь основных терминов и понятий по теории механизмов и машин / Новосиб. гос. аграр. ун-т, сост. Ю.И. Евдокимов. – Новосибирск, 2011. – 17 с.

 

Настоящий словарь предназначен для студентов Инженерного института при изучении курса «Теория механизмов и машин», а также других инженерных дисциплин.

При составлении словаря использованы установленные стандартные определения основных терминов и понятий курса «Теория механизмов и машин».

Утвержден и рекомендован к изданию методическим советом Инженерного института (протокол № 12 от 30 ноября 2010 г.).

 

Ó Новосибирский государственный аграрный университет, 2011

Ó Инженерный институт, 2011

ВВЕДЕНИЕ

Цель настоящей разработки - дать в лаконичной форме объяснения к понятиям и терминам, которые связаны с анализом и синтезом механизмов.

В разработке приведены термины, наиболее часто встречающиеся при изучении курса «Теория механизмов и машин» по основным разделам:

1. Структура механизмов;

2. Кинематический анализ механизмов;

3. Динамический анализ механизмов;

4. Синтез механизмов.

Словарь составлен в соответствии с единой терминологией по Теории механизмов и машин, разработанной Международной организацией по Теории механизмов и машин (ИФТОМ). Приведённая терминология рекомендуется к применению в научно-технической литературе, учебном процессе и технической документации.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. МАШИНА И АГРЕГАТ

Теория механизмов и машин – наука об общих методах анализа и синтеза механизмов и машин.

Анализ механизма – исследование кинематических и динамических свойств механизма по заданной его схеме.

Синтез механизма – проектирование схемы механизма по заданным его свойствам.

Машина – техническое устройство, осуществляющее определённые механические движения, связанные с преобразованием энергии, свойств, размеров, формы или положения материалов (или объектов труда) и информации с целью облегчения физического и умственного труда человека, повышения его качества и производительности.

Виды машин

Энергетическая машина - предназначена для преобразования одного вида энергии в другой.

Машина-двигатель – преобразующая какой-либо вид энергии в механическую.

Машина-генератор - преобразующая механическую энергию в другой вид энергии.

Рабочая машина – предназначена для преобразования материалов.

Транспортная машина - преобразует только положение материала.

Технологическая машина - преобразует форму, свойства и положение материала или объекта.

Информационная машина - предназначена для получения и преобразования информации.

Контрольно-управляющая машина - предназначена для преобразования информации с целью управления энергетическими или рабочими машинами.

Математическая машина - предназначена для получения математических образов, соответствующих свойствам объекта.

Кибернетическая машина - предназначена для имитации или замены человека в процессах деятельности, присущих только ему или объектам живой природы, и обладающая элементами искусственного интеллекта.

Машинный агрегат – техническая система, состоящая из одной или нескольких машин, соединённых последовательно или параллельно между собой, и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций.

 

Виды кинематических цепей

Замкнутые – в которых каждое звено входит в не менее, чем в две кинематические пары с другими звеньями.

Незамкнутые – у которых имеются звенья, входящие только в одну кинематическую пару с другим звеном.

Плоские – у которых траектории движения точек всех звеньев находятся в параллельных плоскостях.

Пространственные – у которых есть звенья,траекториидвижения точеккоторых, не лежат впараллельныхплоскостях.

Механизм -кинематическая цепь с неподвижным звеном,в которой при заданномдвижении одного илинескольких звеньев вседругие звеньясовершают вполнеопределённые движения.

Звенья механизмов

Стойка – неподвижное звено механизма.

Входное звено – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в определённые движения других звеньев;

Выходное звено – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Кривошип – звено, образующее вращательную пару со стойкой и способное совершать вокруг неё полный оборот.

Шатун – звено, не входящее в кинематические пары со стойкой.

Коромысло - звено, образующее вращательную пару со стойкой, но не способное совершать вокруг неё полный оборот.

Ползун – звено, совершающее поступательное движение относительно стойки.

Кулиса – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару.

 

При изображении механизмов на чертежах применяют:

· Структурную (принципиальную) схему с применением условных обозначений без соблюдения размеров звеньев.

· Кинематическую схему с соблюдением размеров звеньев, необходимых для кинематического расчёта.

 

Виды механизмов в зависимости от конструктивного исполнения звеньев:

· Рычажные – содержащие только низшие кинематические пары.

· Зубчатые – содержащие зубчатые колёса.

· Кулачковые – содержащие высшую кинематическую пару.

· Механизмы с гибкими звеньями -содержащие звенья, не являющиеся твёрдыми телами.

· Фрикционные – в которых передача движения происходит за счёт сил трения.

 

Виды механизмов в зависимости от функционального назначения:

· Шарнирный механизм – механизм, звенья которого образуют между собой только вращательные пары.

· Кривошипно-коромысловый механизм – шарнирный четырёхзвенник, в состав которого входит кривошип и коромысло.

· Двухкривошипный механизм - шарнирный четырёхзвенник, в состав которого входят два кривошипа.

· Двухкоромысловый механизм - шарнирный четырёхзвенник, в состав которого входят два коромысла;

· Кривошипно-ползунный механизм – рычажный четырёхзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и ползун.

· Кулисный механизм – рычажный механизм, в состав которого входит кулиса.

· Направляющий механизм – механизм для воспроизведения заданной траектории точки звена.

 

Обобщённые координаты механизма – независимые между собой параметры (линейные или угловые), определяющие положения всех звеньев механизма относительно стойки.

Начальное звено – звено, которому приписывается одна или несколько обобщённых координат.

Структурная группа (группа Ассура) – элементарная кинематическая цепь, число степеней свободы которой относительно её внешних пар равно нулю.

Принцип Ассура -образование сложных плоских рычажных механизмов осуществляется присоединением одной или нескольких структурных групп (групп Ассура) к начальному звену и стойке.

КИНЕМАТИКА МЕХАНИЗМОВ

Кинематический анализ механизма – изучение движения звеньев механизма без учёта, действующих на них сил.

 

 

Основные задачи кинематического анализа:

· Определение положений звеньев механизма и построение траекторий движения отдельных точек.

· Определение скоростей точек звеньев и угловых скоростей звеньев механизма.

· Определение ускорений точек звеньев и угловых ускорений звеньев механизма.

Методы кинематического анализа механизмов:

· Геометрический метод – основанный на анализе векторных контуров кинематических цепей механизмов, представленных в аналитическом или графическом виде.

· Метод преобразования координат точек механизма, решаемый в матричной или тензорной форме.

· Метод кинематических диаграмм – метод графического или численного дифференцирования или интегрирования.

· Метод планов положений, скоростей и ускорений, основанный на решении векторных уравнений, связывающих кинематические параметры, в графическом виде или аналитической форме;

· Экспериментальный метод.

Функция положения механизма – зависимость углового или линейного перемещения точки или звена механизма от обобщённой координаты.

Кинематические характеристики механизма - производные от функции положения по времени.

Скорость – первая производная от функции положения по времени.

Ускорение - вторая производная от функции положения по времени.

Кинематические передаточные функции механизма – производные от функции положения по обобщённой координате.

Аналог скорости – первая производная передаточной функции по обобщённой координате.

Аналог ускорения – вторая производная передаточной функции по обобщённой координате.

План положений механизма – графическое изображение с учётом масштаба кинематической схемы механизма, соответствующее заданному положению начального звена.

План скоростей звена – фигура, образованная векторами скоростей точек звена.

План скоростей механизма – совокупность планов скоростей звеньев механизма с одним общим полюсом.

План ускорений звена – фигура, образованная векторами ускорений точек звена.

План ускорений механизма – совокупность планов ускорений звеньев механизма с одним общим полюсом.

Масштабный коэффициент – отношение численного значения физической величины в её единицах к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину на чертеже.

Шатунная кривая – траектория точки шатуна механизма.

Крайнее положение звена – положение звена, из которого оно может двигаться только в одном направлении.

Крайнее положение механизма – положение механизма, при котором хотя бы одно звено механизма занимает своё крайнее положение.

Коэффициент изменения средней скорости выходного звена – отношение средней скорости выходного звена за время его движения в прямом и обратном направлении.

Выстой – длительная остановка выходного звена при непрерывном движении входного звена.

 

СИЛОВОЙ РАСЧЁТ МЕХАНИЗМОВ

ДИНАМИКА МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Виды трения

· Трение скольжения (сухое и со смазкой).

· Трение качения.

· Трение при качении со скольжением.

Угол трения – угол наибольшего отклонения реакции от нормали к поверхностям соприкасающихся тел.

Коэффициент трения скольжения – величина, равная тангенсу угла трения.

Коэффициент трения качения – величина (мм), равная отклонению нормальной составляющей реакции от оси катящегося тела.

Конус трения – конус, у которого образующие отклонены на угол трения от его оси.

Коэффициент полезного действия механизма – отношение работы (или средней мощности) сил полезного сопротивления к работе (или средней мощности) движущих сил за время цикла.

Общий коэффициент полезного действия агрегата, состоящего из нескольких последовательно соединённых между собой механизмов, равен произведению коэффициентов полезного действия отдельных механизмов, входящих в состав агрегата.

Коэффициент неравномерности движения механизма – отношение разности максимального и минимального значений обобщённой скорости механизма к его средней скорости за время цикла установившегося движения.

Маховик – вращающееся тело с большим моментом инерции. Играет роль механического аккумулятора энергии. Служит для уменьшения величины коэффициента неравномерности движения механизма при его работе.

Центробежный регулятор скорости – устройство для регулирования движения машины при внезапном изменении внешней нагрузки или движущих сил.

Дисбаланс – векторная величина, равная произведению неуравновешенной массы на её расстояние до оси вращения ротора.

Статическая балансировка ротора – распределение масс ротора, при котором центр его масс лежит на оси вращения. Главный вектор сил инерции ротора при его вращении равен нулю.

Динамическая (полная) балансировка ротора – распределение массы ротора, устраняющее давления от сил инерции в неподвижных опорах при вращении ротора. При динамической балансировке ротора главный вектор и главный момент сил инерции при его вращении равны нулю.

 

ЗУБЧАТЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Шестерня – зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев.

Колесо - зубчатое колесо передачи с большим числом зубьев.

Передаточное отношение зубчатой передачи – отношение угловой скорости входного вала к угловой скорости выходного.

Передаточное число зубчатой передачи – отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни.

Виды зубчатых передач:

· с параллельными осями,

· с пересекающимися осями,

· со скрещивающимися осями.

ПЛАНЕТАРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

 

Планетарный механизм - зубчато-рычажный механизм с двумя и более степенями свободы.

Звенья планетарного механизма

· Центральные колеса - зубчатые колёса с неподвижными осями.

· Сателлиты – зубчатые колёса с подвижными осями.

· Водило – рычаг, несущий подшипники сателлитов.

Обращённый механизм – механизм, полученный из планетарного путём остановки водила.

Синтез планетарной передачи – подбор чисел зубьев колёс передачи для воспроизведения заданного передаточного отношения.

Условия синтеза планетарной передачи:

· условие обеспечения заданного передаточного отношения;

· условие соосности входного и выходного валов;

· условие соседства сателлитов;

· условие сборки;

· условие отсутствия интерференции в зацеплениях.

КУЛАЧКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Кулачковым называется механизм, содержащий высшую кинематическую пару.

Кулачок – звено, вступающее в высшую кинематическую пару и имеющее рабочую поверхность переменной кривизны.

Толкатель – выходное звено кулачкового механизма.

Фазы движения толкателя:

· подъём (удаление);

· верхний выстой (дальнего стояния);

· опускания (сближение);

· нижний выстой (ближнее стояние).

Основная задача синтеза кулачкового механизма – построение профиля кулачка по заданному закону движения толкателя.

Метод обращения движения – рассматривается движение толкателя вместе со стойкой относительно кулачка, который условно принимается неподвижным.

Центровой профиль кулачка – траектория центра ролика в обращённом движении толкателя относительно кулачка.

Конструктивный профиль кулачка – рабочий профиль кулачка, по которому происходит контакт кулачка и толкателя.

 

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ

Структурный синтез механизма – проектирование структурной схемы механизма.

Кинематический синтез механизма – проектирование кинематической схемы механизма.

Динамический синтез механизма - проектирование кинематической схемы механизма с учётом его динамических свойств.

Точный синтез механизма – синтез механизма с точным выполнением заданных условий.

Приближённый синтез механизма - синтез механизма с приближённым выполнением заданных условий.

Интерполяционный синтез механизма – синтез механизма по методу интерполирования.

Квадратичный синтез механизма – синтез механизма по методу квадратичного приближения функции.

Синтез механизма по Чебышеву – синтез механизма по методу наилучшего равномерного приближения.

Оптимизационный синтез механизма – синтез механизма по методу оптимизации.

Входные параметры синтеза механизма – независимые между собой постоянные параметры механизма, установленные заданием на его синтез.

Выходные параметры синтеза механизма – независимые между собой постоянные параметры механизма, которые определяются в процессе его синтеза.

Функция положения механизма – зависимость координаты выходного звена от обобщённой координаты механизма.

Отклонение от заданной функции – разность между функцией, воспроизводимой механизмом, и заданной функции.

Взвешенная разность – вспомогательная функция, минимизация которой приводит к минимизации отклонения от заданной функции.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

Крайнев А.Ф. Механика машин. Фундаментальный словарь. – М.: Машиностроение, 2000. – 904 с.

Теория механизмов и машин: учеб. пособие / Г.А. Тимофеев. – М.: Юрайт, 2010. – 351 с.

Теория механизмов и машин: учеб. пособие/ А.Н. Евграфов, М.З. Коловский, Г.Н. Петров. – СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2009. – 248 с.

Теория механизмов и машин. Терминология. Буквенные обозначения величин.- М.: Наука, 1984.- Вып.99. – 40 с.

 

Составитель: Евдокимов Юрий Иванович

 

КРАТКИЙ СЛОВАРЬ

ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ

ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

 

 

 

 

НОВОСИБИРСК 2011

 

УДК 621.01

 

 

Составитель - канд. техн. наук, доц. Ю.И. Евдокимов

Рецензент – канд. техн. наук, проф. В.В. Коноводов