Файл: Учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 875
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
II класс — машины-преобразователи (генераторы), преобразующие ме ханическую энергию (полученную от машины-двигателя) в другой вид энергий (например, электрические машины — генераторы тока);
III класс — машины-орудия (рабочие машины), использующие механи ческую энергию, получаемую от машины-двигателя, для выполнения тех нологического процесса, связанного с изменением свойств, состояния и формы обрабатываемого объекта (металлообрабатывающие станки, сель скохозяйственные машины и др.), а также машины, предназначенные для выполнения транспортных операций (конвейеры, подъемные краны, насо сы и т. д.). К этому же классу можно отнести машины, частично заменяю щие интеллектуальную деятельность человека (например, ЭВМ).
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.
КОМПЛЕКС – это тоже сборочная единица отдельных взаимосвязанных машин, автоматов и роботов, управляемые с единого центра для совершения технологических операции в определенной последовательности. Например, РТК – робототехнические комплексы, автоматические линии без участия человека при выполнении технологических операции; поточные линии, где в некоторых операциях участвуют люди, например при удалении оперении птиц.
АВТОМАТ – (греч. "аутомотос" – самодвижущийся) машина, работающая по заданной программе без оператора.
РОБОТ – (чешск. robot – работник) машина, имеющая систему управления, позволяющую ей самостоятельно принимать исполнительские решения в заданном диапазоне.
Механизмы и их классификация
Механизмы, применяемые в современных машинах и системах, весьма многообразны и классифицируются по многим признакам.
1. По области применения и функциональному назначению:
- механизмы летательных аппаратов;
- механизмы станков;
- механизмы кузнечных машин и прессов;
- механизмы двигателей внутреннего сгорания;
- механизмы промышленных роботов (манипуляторы);
- механизмы компрессоров;
- механизмы насосов и т.д.
2. По виду передаточной функции на механизмы:
- с постоянной передаточной функцией;
- с переменной передаточной функцией:
- с нерегулируемой (синусные, тангенсные);
- с регулируемой:
- со ступенчатым регулированием (коробки передач);
- с бесступенчатым регулированием (вариаторы).
3. По виду преобразования движения:
- вращательное во вращательное (редукторы, мультипликаторы, муфты)
- вращательное в поступательное;
- поступательное во вращательное;
- поступательное в поступательное.
4. По движению и расположению звеньев в пространстве:
- пространственные;
- плоские;
- сферические.
5. По изменяемости структуры механизма на механизмы:
- с неизменяемой структурой;
- с изменяемой структурой.
6. По числу подвижностей механизма:
- с одной подвижностью W= 1;
- с несколькими подвижностями W> 1:
- суммирующие (интегральные);
- разделяющие (дифференциальные).
7. По виду кинематических пар (КП):
- с низшими КП ( все КП механизма низшие );
- с высшими КП ( хотя бы одна КП высшая );
- шарнирные (все КП механизма вращательные – шарниры).
8. По способу передачи и преобразования потока энергии:
- фрикционные (сцепления);
- зацеплением;
- волновые (создание волновой деформации);
- импульсные.
9. По форме, конструктивному исполнению и движению звеньев:
- рычажные;
- зубчатые;
- кулачковые;
- планетарные;
- манипуляторы.
Однако для фундаментального понимания функционирования машин базовым классификационным признаком является структура механизмов − совокупность и взаимоотношения входящих в систему элементов.
Изучая плоские рычажные механизмы с низшими кинематическими парами, профессор Петербургского университета Л.В.Ассур в 1914 г. обнаружил, что любой самый сложный механизм фактически состоит не просто из отдельных звеньев, а из простейших структурных групп, образованных звеньями и кинематическими парами − небольших открытых кинематических цепей. Он предложил оригинальную структурную классификацию, в которой все механизмы состоят из первичных механизмов и структурных групп (групп нулевой подвижности или "групп Ассура").
В 1937 г. советский академик И.И. Артоболевский усовершенствовал и дополнил эту классификацию, распространив ее вплоть до пространственных механизмов с поступательными кинематическими парами.
Сущность структурной классификации состоит в использовании понятия структурной группы, из которых состоят все механизмы.
Классификация деталей машин
Не существует абсолютной, полной и завершённой классификации всех существующих деталей машин, т.к. конструкции их многообразны и, к тому же, постоянно разрабатываются новые.
Для ориентирования в бесконечном многообразии детали машин классифицируют на типовые группы по характеру их использования.
- ПЕРЕДАЧИ передают движение от источника к потребителю.
- ВАЛЫ и ОСИ несут на себе вращающиеся детали передач.
- ОПОРЫ служат для установки валов и осей.
- МУФТЫ соединяют между собой валы и передают вращающий момент.
- СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ (СОЕДИНЕНИЯ) соединяют детали между собой и могут быть неразъемными (заклепочные, сварные и др.) и разъемными (шпоночные, резьбовые и др.).
- УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ смягчают вибрацию и удары, накапливают энергию, обеспечивают постоянное сжатие деталей.
- КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ организуют внутри себя пространство для размещения всех остальных деталей, обеспечивают их защиту.
Рамки учебного курса не позволяют изучить все разновидности деталей машин и все нюансы проектирования. Однако знание, по крайней мере, типовых деталей и общих принципов конструирования машин даёт инженеру надёжный фундамент и мощный инструмент для выполнения проектных работ практически любой сложности.
В следующих главах мы рассмотрим приёмы расчёта и проектирования типовых деталей машин.
Основные принципы и этапы разработки машин
Процесс разработки машин имеет сложную, разветвлённую неоднозначную структуру и обычно называется широким термином проектирование – создание прообраза объекта, представляющего в общих чертах его основные параметры.
Проектирование (по ГОСТ 22487-77) – процесс составления описания, необходимого для создания еще несуществующего объекта (алгоритма его функционирования или алгоритма процесса), путем преобразования первичного описания, оптимизации заданных характеристик объекта (или алгоритма его функционирования), устранения некорректности первичного описания и последовательного представления (при необходимости) описаний на различных языках.
Проект (от лат. projectus – брошенный вперед) – совокупность документов и описаний на различных языках (графическом – чертежи, схемы, диаграммы и графики; математическом – формулы и расчеты; инженерных терминов и понятий – тексты описаний, пояснительные записки), необходимая для создания какого-либо сооружения или изделия.
Инженерное проектирование – процесс, в котором научная и техническая информация используется для создания новой системы, устройства или машины, приносящих обществу определенную пользу.
Методы проектирования:
- прямые аналитические методы синтеза (разработаны для ряда простых типовых механизмов);
- эвристические методы проектирования – решение задач проектирования на уровне изобретений (например, алгоритм решения изобретательских задач);
- синтез методами анализа – перебор возможных решений по определенной стратегии (на пример, с помощью генератора случайных чисел – метод Монте-Карло) с проведением сравнительного анализа по совокупности качественных и эксплуатационных показателей (часто используются методы оптимизации - минимизация сформулированной разработчиком целевой функции, определяющей совокупность качественных характеристик изделия);
- системы автоматизированного проектирования или САПР – компьютерная программная среда моделирует объект проектирования и определяет его качественные показатели, после принятия решения - выбора проектировщиком параметров объекта, система в автоматизированном режиме выдает проектную документацию;
- другие методы проектирования.
Основные этапы процесса проектирования.
1. Осознание общественной потребности в разрабатываемом изделии.
2. Техническое задание на проектирование (первичное описание).
3. Анализ существующих технических решений.
4. Разработка функциональной схемы.
5. Разработка структурной схемы.
6. Метрический синтез механизма (синтез кинематической схемы).
7. Статический силовой расчет.
8. Эскизный проект.
9. Кинетостатический силовой расчет.
10. Силовой расчет с учетом трения.
11. Расчет и конструирование деталей и кинематических пар (прочностные расчеты, уравновешивание, балансировка, виброзащита).
12. Технический проект.
13. Рабочий проект (разработка рабочих чертежей деталей, технологии изготовления и сборки).
14. Изготовление опытных образцов.
15. Испытания опытных образцов.
16. Технологическая подготовка серийного производства.
17. Серийное производство изделия.
Под конструированием некоторые авторы понимают весь процесс от идеи до изготовления машин, некоторые – лишь завершающую стадию его подготовки. Но в любом случае цель и конечный результат конструирования – создание рабочей документации (ГОСТ 2.102-68), по которой можно без участия разработчика изготавливать, эксплуатировать, контролировать и ремонтировать изделие.
Здесь также требуется дать базовые понятия:
Техническое задание – документ, составляемый совместно заказчиком и разработчиком, содержащий общее представление о назначении, технических характеристиках и принципиальном устройстве будущего изделия.
Техническое предложение – дополнительные или уточнённые требования к изделию, которые не могли быть указаны в техническом задании (ГОСТ 2.118-73).
Творчество – специфическая материальная или духовная деятельность, порождающая нечто новое или новую комбинацию известного.
Изобретение – новое решение технической задачи, дающее положительный эффект.
Эскизирование – процесс создания эскиза (от франц.ex quisse – из размышлений), предварительного рисунка или наброска, фиксирующего замысел и содержащего основные очертания создаваемого объекта.
Компоновка – расположение основных деталей, сборочных единиц, узлов, и модулей будущего объекта.
Расчёт – численное определение усилий, напряжений и деформаций в деталях, установление условий их нормальной работы; выполняется по мере необходимости на каждом этапе конструирования.
Чертёж – точное графическое изображение объекта, содержащее полную информацию об его форме, размерах и основных технических условиях изготовления.
Пояснительная записка – текстовый документ (ГОСТ 2.102-68), содержащий описание устройства и принципа действия изделия, а также технические характеристики, экономическое обоснование, расчёты, указания по подготовке изделия к эксплуатации.
Спецификация – текстовый табличный документ, определяющий состав изделия (ГОСТ 2.102-68).
Эскизный проект – первый этап проектирования (ГОСТ 2.119-73), когда устанавливаются принципиальные конструктивные и схемные решения, дающие общие представления об устройстве и работе изделия.
Технический проект