Файл: Учебное пособие по дисциплине Механика Модуль Прикладная механика.docx

Кибернетические машины (рис.1.8) - машины управляющие рабочими или энергетическими машинами, которые способны изменять программу своих действий в зависимости от состояния окружающей среды (т.е. машины обладающие элементами искусственного интеллекта).

Механизм и его элементы
В учебной литературе используются несколько определений механизма:

Первое: Механизмом называется система твердых тел, предназначенная для передачи и преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел.

Второе: Механизм - кинематическая цепь, в состав которой входит неподвижное звено (стойка) и число степеней свободы которой равно числу обобщенных координат, характеризующих положение цепи относительно стойки.

Третье: Механизмом называется устройство для передачи и преобразования движений и энергий любого рода.

Четвертое: Механизм - система твердых тел, подвижно связанных путем соприкосновения и движущихся определенным, требуемым образом относительно одного из них, принятого за неподвижное.

Механизмом называется система, состоящая из звеньев и кинематических пар, образующих замкнутые или разомкнутые цепи, которая предназначена для передачи и преобразования перемещений входных звеньев и приложенных к ним сил в требуемые перемещения и силы на выходных звеньях. Например, кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания превращает поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, а механизм подачи токарного станка − вращательное движение ходового  винта  в поступательное движение резца.

Механизм называется плоским, если все его звенья движутся параллельно одной плоскости и траектории всех его точек – плоские кривые. В пространственных механизмах подвижные точки их звеньев описывают неплоские траектории или траектории, лежащие в пересекающихся плоскостях.

Деталь – это изделие, изготовленное без сборочных операций.

Звено – одна или несколько неподвижно соединенных друг с другом деталей, входящих в механизм и движущихся

---

, как одно целое.

Звено может состоять из одной или нескольких деталей, образующих между собой неподвижные соединения (резьбовые, прессовые, сварные и т.д.). Одним звеном в механизме считается любая совокупность деталей, не имеющих между собой относительного движения, например, детали, лежащие на ленте конвейера.

Стойка - звено, которое при исследовании механизма принимается  за  неподвижное. Так, например, корпус двигателя, подшипники коленчатого вала и т.п. образуют одно неподвижное звено, или стойку.
Рычажные механизмы
Рычажными механизмами называют механизмы, в которые входят жесткие звенья, соединенные между собой вращательными и поступательными кинема­тическими парами. Значительную часть плоских рычажных механизмов, которые получили наибольшее распространение на практике, составляют шарнирныемеханизмы, звенья которых соединены только вращательными парами.

Простейшим шарнирным рычажным механизмом является двухзвенный механизм, состоящий из неподвижного звена-стойки 2 (рис. 9.1) и подвижного рычага 1, имеющего возможность вращаться вокруг неподвижной оси (обычно это начальный механизм).

 



Рис. 9.1. Двухзвенный рычажный механизм
 



Рис. 9.2.Механизм шарнирного четырехзвенника

 

 

Более сложными рычажными механизмами являются механизмы, состоя­щие из четырех звеньев, так называемые четырехзвенные механизмы.

На рис. 9.2 показан механизм шарнирного четырехзвенника, состоящего из трех подвижных звеньев 1, 2, 3 и одного неподвижного звена 4. Звено 1, со­единенное со стойкой, может совершать полный оборот и носит название кри­вошипа. Применяется в прессах, ковочных машинах, качающихся конвейерах, прокатных станах, муфтах сцепления, приборах и т.д.

Другим примером четырехзвенника является широко распро­страненный в технике кривошипно-ползунный механизм (рис. 9.3).

 



Рис. 9.3. Кривошипно-ползунный механизм
Кулачковые механизмы

---

Широкое распространение в технике получили кулачковые механизмы.  Кулачковые механизмыпредназначены для преобразования вращатель­ного движения ведущего звена (кулачка) в заведомо заданный закон воз­вратно-поступательного движения ведомого звена (толкателя). Широко применяются кулачковые механизмы в швейных машинах, двигателях внутреннего сгорания, автоматах и позволяют получить заведомо заданный закон движения толкателя, а также обеспечить временные остановы ведо­мого звена при непрерывном движении ведущего.

Простейший кулачковый механизм – трехзвенный, состоящий из кулачка, тол­кателя и стойки. Входным звеном чаще всего бывает кулачок. Кулачковые механизмы бывают как плоскими, так и пространственными.

Плоские кулачковые механизмы для удобства рассмотрения разобьем на ме­ханизмы в зависимости от движения выходного звена на два вида:

1.Кулачковый механизм с поступательно движущимся толкателем (ползуном).

2. Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем (коромыслом).



Рис. 9.4. Механизм с поступательно-движущимся толкателем

Пример первого кулачкового механизма показан на рис. 9.4. Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью, действует на ролик 3 и заставляет толкатель 2  в виде ползуна дви­гаться в направляющих возвратно-поступательно.

На рис. 9.5 приведена схема кулачкового механизма с поворачивающим­ся толкателем (коромыслом). Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью ω₁, действует на толкатель 2 и заставляет последний вращаться вокруг оси вращения А.

 



Рис. 9.5.Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем

 

Кулачковые механизмы имеют разновидности в зависимости от геометрических форм элемента выходного (ведомого) звена и взаимного расположения толкателя и кулачка. Например, кулачковый механизм, показанный на рис.4 может иметь разные виды ведомых звеньев (рис. 9.6).

 



Рис. 9.6. Виды ведомых звеньев, применяемые для кулачковых механизмов

с поступательно движущимся выходным звеном: а) толкатель с ост­рием;

---

б) с плоскостью; в) толкатель с роликом; г) толкатель со сфериче­ским наконечником.
Кулачковые механизмы с поступательно движущимся ведомым звеном можно раз­делить на:

кулачковые механизмы с центральным толкателем, у которых направление движения толкателя совпадает с осью вращения кулачка (рис. 9.7);

кулачковые механизмы со смещенным толкателем (дезаксиальные), если ось толкателя отстоит на расстояние е – дезаксиал от оси вращенияку­лачка (рис. 9.8).

 



Рис. 9.7. Кулачковый механизм с центральным толкателем

 



Рис. 9.8. Кулачковый механизм со смещенным толкателем
При работе кулачковых механизмов необходимо, чтобы   было постоянное соприкосновение ведущего и ведомого звеньев. Это может быть обеспечено либо силовым замыканием, чаще всего с помощью пружин (рис. 9.9),  либо геометрически,  если выполнить  профиль кулачка 1 в форме паза, боковые поверхности которого воздействуют на ролик 3 толкателя 2.



Рис. 9.9. Кулачковый механизм с силовым замыканием

 


Рис. 9.10.  Кулачковый механизм с геометрическим замыканием

 

Пазовый кулачок обеспечивает геометрическое замыкание высшей пары кулачкового механизма (рис. 9.10).

 

Передачи вращения

Передачи вращения имеют широкое распространение в машиностроении. 
Фрикционные передачи
Во фрикционных передачах передача вращательного движения между звеньями (катками – роликами) осуществляется вследствие трения возникающего между ними. На рис. 9.11 показан фрикционная передача с цилиндрическими катка­ми. Передача движения от ведущего катка 1 к ведомому катку 2 осуществляет­ся силой трения, возникающей под действием пружины с силой равной Q.

Нами рассмотрена фрикционная передача с цилиндрическими катками для передачи вращательного движения между параллельными валами. В передачах же с пересекающимися осями применяют фрикционные передачи с коническими катками.

---

Рис. 9.11. Фрикционная передача с цилиндрическими катками

Достоинствами фрикционной передачи являются плавность работы, простота конструкции, невозможность поломки при резком изменении крутящего момента на одном из валов благодаря возможности проскальзывания катков и возможность осуществления бесступенчатого изменения передаточного отношения, а также реверсирования. Поэтому фрикционные передачи широко применяют в машиностроении в качестве вариаторов. Простейший вариатор, называемый лобовым (рис. 9.12), состоит из диска 1 и ролика 2.

Ролик можно смещать вдоль оси О₂, следствием чего точка контакта М может занимать различные положения, определяемые расстоянием x. Это позволяет плавно регулировать величину и направление угловой скорости выходного звена.



Рис. 9.12. Лобовая фрикционная передача

 

В процессе эксплуатации фрикционных передач, вследствие перегрузки или попадания масла на них, может наблюдаться проскальзывание одного кат­ка относительно другого. Поэтому фрикционные передачи не обеспечивают постоянства передаточного отношения между ведущим и ведомым валами, что является существенным недостатком, который отсутствует у зубчатых передач.

Недостатками также являются: необходимость прижимного устройства, невозможность передачи значительных крутящих моментов.

В связи с указанными недостатками фрикционные передачи не получили такого широкого распространения как зубчатые.
 Зубчатые передачи

Самое широкое применение в машинах и приборах находят зубчатые  передачи которые позволяют передавать вращательные движения от одного вала к другому с заданными угловыми скоростями.

Зубчатые передачи получили наибольшее распространение в машиностроении благодаря следующим достоинствам:

а) практически неограниченной передаваемой мощности,

б) малым габаритам и весу,

в) стабильному передаточному отношению,

г) высокому КПД, который составляет в среднем 0,97 - 0,98.

Недостатком зубчатых передач является шум в работе на высоких скоростях.

При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно,  что и обеспечивает относительно бесшумную ра­боту. Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий,  которые дополнительно нагружают подшипники.

---