– производить статическую и динамическую балансировку вращающихся звеньев машин и механизмов.
2. Содержание курса
1. Введение.
Предмет и содержание теории механизмов и машин как одного из важных разделов общего курса машиноведения в педагогических вузах.
Связь теории механизмов и машин с другими разделами машиноведения.
Роль машины в материальном производстве.
Основные понятия: механизм, механическое приспособление и машина.
Принцип классификации машин.
2. Структура механизмов.
Механизмы – составные части машин. Элементы механизмов: звенья, кинематические пары. Классификация звеньев. Классификация кинематических пар.
Кинематические цепи. Их классификация. Механизм как частный случай кинематической цепи. Структурный анализ механизмов. Составление кинематических схем; обозначения, принятые в них. Примеры структурного анализа механизмов.
3. Обзор механизмов.
Обзор применяемых механизмов и их классификация. Понятие о классификации по Ассуру.
Классификация по типу звеньев и кинематических пар.
4. Кинематический анализ и синтез механизмов.
Задачи и методы кинематического исследования. Кинематический анализ методом засечек и построения кинематических диаграмм.
Использование приемов графического дифференцирования.
Кинематический анализ методом планов.
Задачи синтеза. Получение новых механизмов путем преобразования шарнирного четырехзвенника.
Принцип модификации механизмов.
5. Основные виды механизмов.
5.1. Шарнирно-рычажные механизмы. Универсальный шарнир как пространственный сферический шарнирный четырехзвенник. Особенности его устройства и работы.
5.2. Винтовые механизмы. Область их применения. Кинематические схемы.
5.3. Кулачковые механизмы. Их классификация, область применения, достоинства и недостатки. Анализ и синтез кулачковых механизмов.
5.4. Механизм с жесткими звеньями для передачи вращательного движения. Их классификация. Основные кинематические соотношения. Передаточное отношение и передаточное число.
5.5. Эпициклические механизмы. Механизмы с подвижными осями колес. Назначение и область применения. Кинематическое исследование дифференциальных и планетарных передач.
5.6. Механизм с гибкими, пневматическими, гидравлическими и электрическими звеньями. Классификация механизмов с гибкими звеньями. Принципы устройства пневматических, гидравлических и электрических передач.
6. Динамика механизмов и машин.
6.1. Задачи динамического исследования машин. Силы, действующие на звенья механизмов и машин. Основное уравнение движения машин и его анализ.
6.2. Потери при трении и другие механические потери. Механический коэффициент полезного действия машины. Пути повышения механического КПД и износа от трения. Жидкостное трение и смазывающие жидкости. Условия, необходимые для развития несущей способности масляного слоя.
6.3. Принципы расчета механизма. Аналитическое и графическое определение сил, действующих в звеньях механизма. Кинематический анализ механизмов. Метод вспомогательного рычага Н. Е. Жуковского.
6.4. Устойчивость стационарных и передвигающихся машин. Регулирование машин. Цели регулирования машин. Пути устранения неравномерности движения. Задачи и способы регулирования.
Регулирование маховиками. Центробежные регуляторы и их работа. Методы автоматического регулирования машин.
6.5. Уравновешивание машин. Причины неуравновешенности машин. Неуравновешенная возмущающая сила и момент. Статическая и динамическая балансировка вращающихся масс. Уравновешивание машин на фундаменте.
Перечень лабораторных работ
1. Составление кинематических схем механизмов.
2. Структурный анализ механизмов.
3. Определение основных параметров зубчатых колес с помощью инструментов.
4. Кинематический анализ зубчатых механизмов.
5. Кинематическое исследование кулачковых механизмов.
6. Статическая балансировка вращающихся звеньев.
Литература
Основная
1. Артоболевский И. И., Эдельштейн В. В. Сборник задач по теории механизмов и машин. – М.: Наука, 1973 и все последующие издания.
2. Кожевников С. Н. Теория механизмов и машин. – М.: Машиностроение, 1969 и все последующие издания.
3. Машков А. А. Теория механизмов и машин. – Минск: Высш. шк., 1971.
4. Машнев М. М., Красковский Е. А., Лебедев П. А. Теория механизмов и машин. – М.: Высш. шк., 1962 и все последующие издания.
5. Юденич В. В. Лабораторные работы по теории механизмов и машин. – М.: Высш. шк., 1962.
Дополнительная
6. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 1975 и все последующие издания.
7. Колчин Н. М. Теория механизмов и машин. – Л.: Судостроение, 1965.
8. Партенский В. М. Рычажные механизмы. Кинематические исследования и синтез. – М.: Машиностроение, 1961.
9. Семенов М. В. Плоские четырехзвенные шарнирные механизмы. – М.: Физматгиз, 1969.
10. Абрамов Б. М. Типовые задачи по теории механизмов и машин. – Харьков: Высш. шк., 1976.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ ПРОГРАММЫ
1. Введение
Теория механизмов и машин сравнительно молодая дисциплина, которая лишь в самом конце XVIII в. и в начале ХIX в. под влиянием все возрастающих запросов развивающегося машиностроения выделилась в самостоятельную науку. Развитие теории механизмов и машин (ТММ) шло в тесной связи с развитием машиностроения в направлении разработки теории и методов решения практических задач, возникавших в процессе конструирования и построения машин.
Впервые эта дисциплина как самостоятельная была прочитана в конце XVIII в. в открытой политехнической школе в Париже. В течение ряда лет дисциплина называлась прикладной механикой. В первое время своей задачей прикладная механика ставила применение методов и положения теоретической механики к задачам расчета машин. Поэтому в числе первых ученых, работающих в области прикладной механики и внесших определенный вклад в развитие этой науки, мы находим ряд крупных механиков того времени, таких, как Ампер, Понселе, Кориолис и др.
В дальнейшем развитие прикладной механики, особенно в части развития методов кинематического анализа, обязано ряду немецких (Рело, Мор, Бейер) и английских (Виллис) ученых.
В области динамики машин работали Виттенбауэр, Радингер и др.
В России зарождение теории механизмов и машин (прикладной механики) как самостоятельной дисциплины относится к середине ХIХ в., что объясняет некоторые отставания в развитии промышленности в дореволюционной России.
Решающее значение в развитии теории механизмов в России сыграли работы академика П. Л. Чебышева (1821–1894), который по праву считается одним из основоположников этой дисциплины.
В отличие от большинства зарубежных ученых П. Л. Чебышев основное внимание уделил разработке фундаментальных проблем этой дисциплины, создал основы теории строения (структуры) механизмов. Большой вклад внес П. Л. Чебышев в теорию и разработку практических методов синтеза механизмов; в то же время П. Л. Чебышев, являясь блестящим изобретателем, создал целый ряд новых механизмов, нашедших применение в машиностроении.
В том же ХIX в. работали такие блестящие исследователи, как академик Н. П. Петров – создатель гидродинамической теории трения, И. А. Вышнеградский, внесший большой вклад в основы общей теории регулирования. Русская школа теории механизмов и машин ставила и успешно решала основные фундаментальные проблемы и создала базу для развития современной науки о механизмах.
Эти традиции продолжали такие выдающиеся ученые ХХ в., как Н. Е. Жуковский, Л. В. Ассур, Н. И. Мерцалов, В. П. Горячкин и др.
Н. Е. Жуковский развил учение о регулировании скоростей в машинах, установил ряд основных положений и теорем теории механизмов.
Л. В. Ассур, продолжая идеи П. Л. Чебышева, развил учение о структуре механизмов и показал его связь с методами анализа механизмов.
Профессор Н. И. Мерцалов создал первый кинематический курс динамики механизмов и явился основоположником теории пространственных механизмов.
Академик В. П. Горячкин, работавший в области теории сельскохозяйственных машин, заложил основы динамики рабочих (технологических) машин и разработал ряд задач общей теории механизмов.
Исключительное развитие теория механизмов и машин получила после Великой Октябрьской социалистической революции. Развивая лучшие традиции русской и зарубежной научной школы, советские ученые продолжают разработку теоретических основ теории механизмов и создают общие методы исследования и расчета механизмов. В последние годы, в связи с широким внедрением механизации и автоматизации во все отрасли народного хозяйства и промышленности, предъявляются настойчивые требования к разработке основ проблем общей теории машин и методов расчета и проектирования машин-автоматов.
О роли машин в материальном производстве можно судить по задачам, которые выдвигаются перед машиностроением: значительно улучшить качество выпускаемых машин, оборудования и приборов, повысить их технический уровень, производительность и надежность, продолжить работы по созданию законченных систем и приборов, позволяющих комплексно механизировать и автоматизировать весь технологический цикл – от поступления сырья до отгрузки готовой продукции.
Во всех отраслях машиностроения нужно повысить эффективность использования металла за счет применения при проектировании новых видов машин, механизмов и оборудования прогрессивных решений, более экономичных профилей проката черных металлов и других конструкционных материалов.
Для того чтобы решить поставленные задачи, необходимы прочные знания основ теории механизмов и машин.
Теория механизмов и машин изучает строение, кинематику и динамику механизмов и машин. Это один из важнейших разделов общего курса машиностроения.