Что называется механизмом в технической механике
Основные понятия технической механики
Основные сведения о механизмах и машинах
Механизмом называется совокупность связанных между собой тел, которые могут совершать определенные движения. Механизм служит для передачи или преобразования движения.
Машина — это механизм или сочетание механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для преобразования энергии (машины-двигатели), производства работы (машины-орудия) или для сбора, передачи, хранения, обработки и использования информации (кибернетические и другие машины).
Хотя всякая машина состоит из одного или нескольких механизмов, не всякий механизм является машиной. Так, например, часы — это не машина, а довольно сложный механизм.
Работа механизма или машины обязательно сопровождается тем или иным движением ее органов. Это основной фактор, отличающий механизмы и машины от сооружений — мостов, эстакад и т. д.
Простейшей частью механизма является звено. Звено — это одно тело или сочетание тел с неизменным положением относительно друг друга.
Два звена, соединенные между собой и допускающие относительное движение, называются кинематической парой. Кинематические пары бывают низшими и высшими. Звенья низших пар соприкасаются по поверхностям (поступательные, вращательные и винтовые пары); звенья высших пар соприкасаются по линиям и точкам (зубчатые пары, подшипники качения). Кинематические пары могут быть плоскими и пространственными.
Совокупность кинематических пар называется кинематической цепью.
Механизм получается из кинематической цепи путем закрепления одного из звеньев. Это неподвижное звено называется станиной или стойкой.
Звено, которому извне сообщается определенное движение, называется ведущим. Остальные подвижные звенья называются ведомыми.
Различные звенья и кинематические пары механизмов имеют свои условные обозначения по ГОСТу, которые применяются в литературе, схемах и т. п.
Наука, изучающая механизмы и машины и применяющая к ним законы теоретической механики, называется теорией механизмов и машин.
iSopromat.ru
Рассмотрим классификацию основных видов механизмов по их функциональному назначению и общим методам их синтеза и анализа работы:
Механизмы, входящие в состав машины, весьма разнообразны. Одни из них представляют собой сочетание только твердых тел, другие имеют в своем составе гидравлические, пневматические тела или электрические, магнитные и другие устройства. Соответственно такие механизмы называются гидравлическими, пневматическими, электрическими и т.д.
С точки зрения их функционального назначения механизмы обычно делятся на следующие виды:
Механизмы двигателей осуществляют преобразование различных видов энергии в механическую работу (например, механизмы двигателей внутреннего сгорания, паровых машин, электродвигателей, турбин и др.).
Механизмы преобразователей (генераторов) осуществляют преобразование механической работы в другие виды энергии (например, механизмы насосов, компрессоров, гидроприводов и др.).
Передаточный механизм (привод) имеет своей задачей передачу движения от двигателя к технологической машине или исполнительному механизму, преобразуя это движение в необходимое для работы данной технологической машины или исполнительного механизма.
Исполнительный механизм – это механизм, который непосредственно воздействует на обрабатываемую среду или объект. В его задачу входит изменение формы, состояния, положения и свойств обрабатываемой среды или объекта (например, механизмы металлообрабатывающих станков, прессов, конвейеров, прокатных станов, экскаваторов, грузоподъемных машин и др.).
Механизмами управления, контроля и регулирования называются различные механизмы и устройства для обеспечения и контроля размеров обрабатываемых объектов (например измерительные механизмы по контролю размеров, давления, уровней жидкости; регуляторы, реагирующие на отклонение угловой скорости главного вала машины и устанавливающие заданную скорость этого вала; механизм, регулирующий постоянство расстояния между валками прокатного стана, и т.д.).
К механизмам подачи транспортировки, питания и сортировки обрабатываемых сред и объектов относятся механизмы винтовых шнеков, скребковых и ковшевых элеваторов для транспортировки и подачи сыпучих материалов, механизмы загрузочных бункеров для штучных заготовок, механизмы сортировки готовой продукции по размерам, весу, конфигурации и т.д.
Механизмы автоматического счета, взвешивания и упаковки готовой продукции применяются во многих машинах, в основном выпускающих массовую штучную продукцию. Надо иметь в виду, что эти механизмы могут быть и исполнительными механизмами, если они входят в специальные машины, предназначенные для этих целей.
Данная классификация показывает лишь многообразие функционального применения механизмов, которая может быть еще значительно расширена. Однако для выполнения различных функций часто применяются механизмы, имеющие одинаковое строение, кинематику и динамику. Поэтому для изучения в теории механизмов и машин выделяются механизмы, имеющие общие методы их синтеза и анализа работы, независимо от их функционального предназначения. С этой точки зрения выделяются следующие виды механизмов:
В пределах данного небольшого курса в основном рассматриваются общие вопросы анализа и синтеза рычажных, зубчатых и кулачковых механизмов. Частично рассматриваются вопросы, связанные с выбором пневмо- и гидропривода.
Механизмы с гибкими связями (ременные и цепные передачи), а также частично фрикционные механизмы и волновые передачи рассматриваются в курсе «Детали машин и основы конструирования»
Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах
Основные определения и понятия технической механики
Основные определения и понятия технической механики.
1. Теоретическая механика – это наука о равновесии тел в пространстве, о системах сил, и о переходе одной системы в другую.
2. Сопротивление материалов – наука о расчетах конструкций на прочность, жесткость и устойчивость.
3. Детали машин – это курс, изучающий назначение, классификацию и основы расчета деталей общего типа.
Механические движения – это изменение положения тела в пространстве и во времени.
Материальная точка – это тело, формами и размерами которого можно пренебречь, но которое обладает массой.
Абсолютно твердое тело – это тело, у которого расстояние между любыми двумя точками остается неизменным при любых условиях.
Сила – мера взаимодействия тел.
Сила – векторная величина, которая характеризуется:
1. точкой приложения;
2. величиной (модулем);
1. Изолированная точка – это материальная точка, которая под действием сил движется равномерно прямолинейно, либо находится в состоянии относительного покоя.
2. две силы равны, если они приложены к одному телу, действуют вдоль одной прямой и направлены в противоположные стороны, такие силы называются уравновешивающими.
3. Не нарушая состояния тела к нему можно приложить или от него отбросить уравновешивающую систему сил.
Следствие: всякую силу можно переносить вдоль линии её действия, не изменяя действия силы на данное тело.
4. Равнодействующая двух сил приложенных в одной точке, приложена в той же точке и является по величине и направлению диагональю параллелограмма, построенных на данных силах.
5. Всякому действию есть равное по величине и направлению противодействие.
Связи и их реакции.
Свободное тело – это такое тело, перемещение которого в пространстве ничего не меняет.
Те тела, которые ограничивают перемещение выбранного тела называются связями.
Силы, с которыми связь удерживают тело называются реакциями связей.
При решении задач мысленно связи отбрасываются и заменяются реакциями связей.
1. Связь в виде гладкой поверхности
3. Связь в виде жесткого стержня.
4. Опора в точке или опора углу.
5. Шарнирно подвижная опора.
6. Шарнирно неподвижная опора.
Система сил – это совокупность.
Сходящиеся Параллельные Сходящиеся Параллельные
Плоская система сходящихся сил.
Плоская система сходящихся сил – это система сил линии действия, которых сходятся в одной точке называются сходящимися.
Пусть дана система сходящихся сил F1, F2, F3, линии, действия которых сходятся в точке О. для того, чтобы заменить эту систему сил равнодействующей силой необходимо:
1. Перенести силы в точку О (на основании следствия из аксиом).
2. Почленно сложить вектора сил (на основании аксиомы 4). Равнодействующая всегда направлена из начала первого вектора в конец последней. В результате векторного сложения образуется силовой многоугольник.
Плоская система сходящихся сил имеет два условия равновесия:
1. Геометрическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии, если силовой многоугольник замкнут, т. е. равнодействующая равна нулю.
2. Аналитическое условие: плоская система сходящихся сил находится в равновесии если алгебраические суммы проекций всех сил системы на оси х и у равны нулю.
Пара сил – это система двух равных сил, лежащих на параллельных прямых и направленных в противоположные стороны.
Действие пары на тело определяется моментом на пару.
Момент – это произведение модуля силы на плечо.
Плечо – кратчайшее расстояние между линиями действия силы.
Если пара поворачивает плечо по ходу часовой стрелки, то момент считается положительным, а если против хода, то отрицательным.
Пара сил обладает свойствами:
1. не нарушая действия пары на тело можно её переносить в любую точку плоскости.
2. Две пары сил являются эквивалентными, если их моменты равны.
Система пар сил находится в равновесии, если сумма моментов всех пар системы равно нулю.
Произвольная плоская система сил.
Момент силы относительно точки.
Плечо – это кратчайшее расстояние от выбранной точки до линии действия силы.
Момент силы относительно точки может быть равен нулю, если сила проходит через выбранную точку.
Между моментом пары и моментом силы есть разница: момент пары есть величина постоянная, а момент силы относительно точки по знаку зависит от выбора точки.
Три формы равновесия произвольной плоской системы сил.
1. Произвольная плоская система сил находится в равновесии, если алгебраические суммы проекций всех сил на оси х и у равны нулю, а также равна нулю сумма моментов всех сил относительно любой точки.
2. Произвольная плоская система сил находится в равновесии, если алгебраические суммы проекций всех сил на одну из осей х или у равна нулю, а также, если равны нулю алгебраические суммы моментов всех сил относительно любых двух точек.
3. Произвольная плоская система сил находится в равновесии, если алгебраические суммы моментов всех сил относительно любых трех точек, не лежащих на одной прямой.
Пространственная система сил.
Пространственная система сил – это система сил, как угодно расположенных в пространстве.
Суммой трех сил, сходящихся в одной точке является сила по величине и направлению, совпадающая с диагональю параллелепипеда, построенного на заданных силах.
Момент силы относительно оси равен произведению модуля силы на кратчайшее расстояние от выбранной оси до линии действия силы.
Момент может равняться нулю, если:
1. Сила лежит на выбранной оси.
2. Сила пересекает выбранную ось.
3. Сила параллельна оси.
При приведении пространственной системы сил к точке, её можно заменять на эквивалентную систему с главным вектором и главным моментом.
Главный вектор – это геометрическая сумма всех сил системы.
Главный момент – это сумма моментов, компенсирующих пар.
Пространственная система сил находится в равновесии, если алгебраические суммы проекций всех сил на оси x, y, z равны нулю, а также равны нулю моменты всех сил относительно этих же осей.
Кинематика изучает виды движения.
Плоско – параллельное движение.
Плоско – параллельное движение – это такое движение, при котором фигура полученная пересечением данного тела с выбранной плоскостью остается параллельной самой себе за все время движения.
При плоско – параллельном движении всегда существует точка, абсолютная скорость которой в данный момент времени равна нулю. Каждый последующий момент – это будет другая точка.
Динамика изучает виды движения тела в зависимости от приложенных сил.
1. всякая изолированная точка находится в состоянии относительного покоя, или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока приложенные силы не выведут её из этого состояния.
2. Ускорение тела прямопропорциональных действующей на тело силе.
3. Если на тело действует система сил, то его ускорение будет складываться из тех ускорений, которые бы тело получало от каждой силы в отдельности.
4. Всякому действию есть есть равное по величине и противоположно направлению противодействие.
Центр тяжести – это точка приложения силы тяжести, при повороте тела центр тяжести не меняет своего положения.
Сила инерции – всегда направлена в противоположную сторону ускорению и приложена к связи.
При равномерном движении, т. е. когда а=0 сила инерции равна нулю.
При криволинейном движении раскладывается на две составляющие: на нормальную силу и на касательную.
Метод кинематики: условно прикладывают к телу силу инерции можно считать, что внешние силы реакции связей и сила инерции образуют уравновешенную систему сил. F+R+Pu=0
Трение делится на два вида: трение скольжения и трение качения.
Законы трения скольжения:
1. Сила трения прямопропорциональной нормальной реакции опоры и направлена вдоль соприкасающихся поверхностей в противоположную сторону движению.
2. Коэффициент трения покоя всегда больше коэффициента трения движения.
3. Коэффициент трения скольжения зависит от материала и физически – механических свойств трущихся поверхностей.
Трение приводит к снижению срока службы деталей к их износу и нагреву. Для того, чтобы этого избежать необходимо вести смазку. Повысить качество обработки поверхности деталей. В трущихся местах применять другие материалы.
4. По возможности заменить трение скольжения трением качения.
Сопротивление материалов – это наука, изучающая методы расчета конструкций на прочность, жесткость и устойчивость.
Прочность – это способность конструкции выдерживать заданную нагрузку в течение срока службы без разрушения и появления остаточных деформаций.
Жесткость – это способность конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия.
Устойчивость – это способность конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия.
Все тела разделены на 3 группы:
1. Брус – это тело, один из размеров которого (длина) во много раз больше двух других.
2. Оболочка – это тело, один из размеров которого (толщина) во много раз больше двух других.
3. Массив – это тела, все размеры которого равны.
1. По характеру действия:
2. По способу приложения:
Мысленно разрезаем нагруженный силами груз, для того, чтобы определить внутренние силовые факторы, для этого отбрасываем одну часть груза. Заменяем межмолекулярную систему сил эквивалентной системой с главным вектором и главным моментом. При разложении главного вектора и главного момента по осям x, y, z. устанавливаем вид деформации.
Внутри сечения бруса может возникать внутри силовых факторов, если возникает сила N (продольная сила), то брус растянут или сжат.
Если возникает Мк (крутящий момент) то деформация кручения, сила Q (поперечная сила) то деформация сдвига среза или изгиба. Если возникает Мих и Миz (изгибающий момент) то деформация изгиба.
Метод сечения позволяет определить напряжение в сечении груза.
Напряжение – это величина, показывающая, сколько нагрузки приходится на единицу площади сечения.
Эпюра – это график изменения продольных сил, напряжений, удлинений, крутящих моментов и т. д.
Растяжение (сжатие) – это такой вид деформации, при котором в поперечном сечении бруса возникает только продольная сила.
Правила знаков для нагрузки.
Если нагрузка направлена от сечения бруса, то продольная сила будет равна ей со знаком «плюс», если нагрузка направлена к сечению, то продольная сила будет со знаком «минус».
В пределах упругих деформаций нормальное напряжение прямо – пропорционально продольным деформациям.
Е – модуль Юнка, коэффициент, который характеризует жесткость материала при напряжениях, зависит от материала, образца из справочных таблиц.
Нормальное напряжение измеряется в Паскалях.
Расчет на прочность.
np – расчетный коэффициент запаса прочности.
[n] – допустимый коэффициент запаса прочности.
бmax – расчет максимального напряжения.
Кручение – такой вид деформации, при котором в поперечном сечении бруса возникает только один внутренний силовой фактор – крутящий момент. Кручению повергаются валы, оси. И пружины. При решении задач строятся эпюры крутящих моментов.
Понятия: машина, механизм, агрегат. Классификация машин.
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Кафедра «Техническая механика и детали машин»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
По дисциплине
«МЕХАНИКА»
для студентов, обучающихся по направлению:
Электроэнергетика и электротехника
Профили «Электроснабжение»,
«Электротехнологические установки и системы»
Объем лекций – 18 часов аудиторных занятий
Разработали:
К.т.н., доцент Злобина И.В.
Д.т.н., профессор Бекренев Н.В.
Саратов 2015 г.
Лекция 1 Основные понятия теории механизмов и машин. Основные виды механизмов
Вопросы, рассматриваемые на лекции:
1. Предмет прикладной механики и содержание курса.
2. Понятия: машина, механизм, агрегат. Классификация машин.
3. Кинематические пары и их классификация. Кинематические цепи.
Предмет прикладной механики и содержание курса.
“Техническая механика” –комплексная дисциплина. В общем она состоит из двух крупных разделов: «Теоретическая механика» и «Прикладная механика». Последняя включает в себя разделы курсов: “Теория механизмов и машин”, “Сопротивление материалов”, “Детали машин и основы конструирования”. Поскольку в учебном плане данного направления подготовки предусмотрено изучение отдельного курса теоретической механики, то предлагаемая к изучению дисциплина фактически идентична прикладной механике. Для достижения целостности дисциплины все разделы и темы последовательно излагаются с единых позиций механики, логически дополняя друг друга.
Основными целями изучения дисциплины являются: дать студенту знания, умения и навыки по основам теории механизмов и машин, принципам инженерных расчётов и проектирования механических устройств в объёме необходимом для будущей профессиональной деятельности по своей специальности.
В состав задач изучения дисциплины, поставленных перед студентом, входят:
1. Изучить: основы методов структурного, кинематического, силового и динамического анализа механизмов; принципы инженерных расчётов на прочность типовых элементов изделий.
2. Освоить: основы прочностных расчётов и конструирования деталей машин.
3. Получить представление о последовательности проектирования изделий и основных стадиях выполнения конструкторской разработки; первичные навыки практического проектирования и конструирования механических устройств.
4. Формировать и развивать творческие начала личности при выполнении расчетно-графической работы и углублённой проработке раздела курса в процессе самостоятельной работы.
Понятия: машина, механизм, агрегат. Классификация машин.
Современная машина состоит главным образом из питающих устройств, исполнительных механизмов с рабочими органами, приводного механизма, а также устройств управления, регулирования, защиты и блокировки.
Питающее устройство предназначено для непрерывной или периодической подачи исходной продукции или сырья в машину с возможностью их дозирования по массе или объему в зависимости от требований технологического процесса.
Исполнительный механизм предназначен для передачи движения рабочим органам машины. Этот механизм включает ведомое звено, с которым соединяются рабочие органы, и ведущее звено, которое связано с приводным механизмом.
Рабочие органы машины непосредственно воздействуют на обрабатываемый продукт согласно заданному технологическому процессу. В некоторых случаях технологический процесс в машине осуществляется несколькими рабочими органами, каждый из которых выполняет определенную операцию. Такие машины называются сложными в отличие от простых машин с одним рабочим органом.
Устройства управления осуществляют пуск и остановку машины, а также контроль над ее работой. Механизмы регулирования обеспечивают заданный режим работы машины, а механизмы защиты и блокировки применяются для предотвращения неправильного включения машин и предупреждения производственного травматизма.
Конструкция машин и аппаратов составляется из деталей, узлов, механизмов. Деталь — это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Совокупность одной или нескольких неподвижно соединенных деталей называется узлом.
Система узлов, в которой движение одного или нескольких ведущих узлов вызывает движение остальных, называется механизмом.
В учебной литературе используются несколько определений механизма:
1. Механизмом называется система твердых тел, предназначенная для передачи и преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел.
3. Механизмом называется устройство для передачи и преобразования движений и энергий любого рода.
К механизмам в технике относят:
— винтовые и клиновые пары;
— передачи с гибкими звеньями (ременные и цепные);
— гидравлические и пневматические механизмы (поршневые группы, насосы, компрессоры, золотниковые пары).
Совокупность механизмов образует машину. Для управления режимом машины и аппараты снабжаются контрольно-измерительными, регулирующими, сигнализирующими, автоматизирующими и управляющими приборами.
Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одной или нескольких соединенных последовательно или параллельно машин и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель, передаточный механизм и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая или кибернетическая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.
Аппаратом называют такую машину, в которой протекают тепловые, химические, биохимические, электрические и другие процессы, причем для их проведения и интенсификации, а также транспортирования перерабатываемой продукции используют различные приспособления, производящие перемешивание, нагревание, охлаждение и проч.
В настоящее время принято различать четыре вида машин.
Машины-двигатели, преобразующие любой вид энергии в механическую. К таким машинам относятся, например, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины, паровые машины
Машины-генераторы, преобразующие механическую энергию в энергию другого вида. Например: электрогенератор преобразующий механическую энергию паровой или гидравлической турбины в электрическую.
Транспортные машины осуществляют только изменение положения объекта воздействия. К транспортным машинам относятся автомобили, погрузчики, конвейеры, лифты, подъемники и др. Эти машины составляют предмет изучения студентами специальностей 150200 и …..
Математические машины, преобразующие входную информацию в математическую модель исследуемого объекта.
Контрольно-управляющие машины, преобразующие входную информацию (программу) в сигналы управления рабочей или энергетической машиной.