Теория машин и механизмов

Художественная культура и искусство
Литература и искусство эпохи
Возрождения
(Ренессанса)
Курс лекций по истории искусства
Тибетский буддизм
Традиционная культура Японии
Культура Африки
Культура Византии.
Основные произведения раннего
христианства
Искусство средних веков
Начало Возрождения в Италии
История русской культуры
Древнерусская (российская) культура
Культура Киевской Руси
Особенность зодчества Киевской Руси
Культура Московского государства
Эпоха правления первых Романовых
Эпоха реформ Петра
Теория машин и механизмов
Физика решение задач
Основные законы динамики
Математический анализ
Электротехника и электроника
Соединение фаз звездой
Соединение фаз треугольником
Активная мощность трехфазной системы
Асинхронный электродвигатель
Расчеты электрических цепей
Дифференциальная форма закона Ома
Резонанс напряжений
Сопротивления в цепи переменного тока
Мощность цепи переменного тока
Однофазные выпрямители
Расчет выпрямителя
Короткое замыкание в R-L цепи
Начертательная геометрия
Аксонометрические проекции
Примеры позиционных и метрических задач
Геометрические основы теории теней
Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике
Молекулярная физика и термодинамика
Атомная физика
Решение задач по ядерной физике
Примеры решения задач
Компьютерная  безопасность
Атаки на уровне сетевого
программного обеспечения
Безопасность компьютерной сети
Шифрование в каналах связи
Информационные системы
Технологии программирования
Мультимедийные технологии
Технологии баз данных
Нетрадиционная виды получения
электрической энергии
 

Курс лекций предназначен для самостоятельного изучения разделов дисциплины «Теория механизмов и машин»: «Синтез механизмов», «Динамический анализ механизмов». В курсе изложены основные теоретические положения синтеза механизмов с высшими кинематическими парами, приводятся общие сведения о силах трения, причинах износа и способах борьбы с износом, сведения о надежности и качестве машин, способах прогнозирования надежности. Также изложены принципы виброизоляции и виброзащиты механизмов, методы расчета и измерения КПД машин.

Классификация зубчатых передач Бытующие в технической литературе наименования различных типов зубчатых передач получили широкое распространение, но зачастую недостаточно четки. С другой стороны, многие предлагаемые системы классификации страдают излишней академичностью и не получили признания. В связи с этим наиболее правильным будет принять компромиссное решение.

Зубчатые колеса с зацеплением Новикова нарезаются на тех же зуборезных станках, что и эвольвентные зубчатые колеса. Минимальное число зубьев не ограничено подрезанием, как у эвольвентных зубчатых колес, поэтому передачу Новикова можно осуществить с большими передаточными числами, чем эвольвентную, при той же несущей способности из условия контактной прочности.

Гиперболоидные зубчатые передачи с начальным точечным касанием Винтовыми зубчатыми колесами называются обычные цилиндрические зубчатые колеса с косыми зубьями (в частности, одно из зубчатых колес может быть прямозубым) в том случае, когда передача движения осуществляется между двумя валами, оси которых скрещиваются (т. е. не параллельны и не пересекаются). Угол скрещивания осей валов может быть выполнен любым в пределах от 0 до 90°.

Эвольвентная передача При выборе на практике задания для профилирования зубцов приходится руководствоваться соображениями кинематического, технологического и, наконец, эксплуатационного характера.

Эвольвентное зацепление Рассмотрим эвольвенты и свойства внешнего зацепления, образованного эвольвентными профилями Э1 и Э2. Эти профили базируются на основных окружностях. Поскольку преимущественное распространение в технике получили зубчатые передачи с постоянным передаточным отношением, прежде всего, выясним, способны ли эвольвентные профили обеспечить это постоянство.

Методы изготовления зубчатых колес Зубчатая передача представляет собой передаточный механизм, звеньями которого являются зубчатые колеса, служащие для передачи движения и сил путем непосредственного зацепления. Зубчатые передачи имеют самое широкое применение в технике. В настоящее время трудно найти отрасль машиностроения, в которой не применялись бы зубчатые передачи.

Вместо инструментальной рейки можно применять червячную фрезу, профиль которой может быть получен из рейки. В самом деле, если провести сечение червячной фрезы плоскостью, содержащей ось фрезы, то в сечении мы получим рейку. Таким образом, профиль червячной фрезы может быть получен путем перемещения рейки по винтовой линии с некоторым постоянным углом подъема.

Исходный производящий контур эвольвентного реечного инструмента Форма и размеры исходного производящего контура (ИПК) стандартизованы. Эвольвентные части профиля зубьев ИПК прямолинейны и наклонены к оси зуба под углом a. Переходы от прямолинейной части зуба к основанию впадины и к вершине осуществлены по дуге радиусом ro. Точки сопряжения отмечены на ИПК буквами А, С, D, Е.

Порядок геометрического расчета эвольвентной передачи Толщина зуба эвольвентного колеса по окружности произвольного радиуса

Расчет эвольвентной зубчатой передачи Исходными данными для расчета являются параметры исходного контура инструмента, числа зубьев колес (z1 и z2) и коэффициента смещения инструмента (x1 и x2).

Блокирующий контур Если производящую поверхность рассечь плоскостью, перпендикулярной оси нарезаемого колеса, то в сечении получим исходный производящий контур (ИПК). Станочное зацепление есть зацепление ИПК с профилем зуба нарезаемого колеса. Рассмотрим реечное станочное зацепление, т. е. такое, когда ИПК имеет очертания зубчатой рейки. Эвольвентные кромки этого ИПК прямолинейны. Режущий инструмент (червячная фреза или гребенка), образующий своим главным движением эвольвентный реечный ИПК, обладает очень ценным свойством: его можно изготовить сравнительно дешево и достаточно точно. Геометрия зубьев нарезаемого колеса определяется параметрами ИПК реечного инструмента и его расположением по отношению к колесу.

Основные ограничения при выборе коэффициентов смещения Согласно свойствам эвольвентного зацепления прямолинейная, т.е. эвольвентная, часть ИПК и эвольвентная часть профиля зуба колеса располагаются касательно друг к другу только на линии станочного зацепления, начинающейся в точке N. Левее этой точки прямолинейный участок ИПК не касается эвольвентного профиля зуба колеса, а пересекает его

Качественные показатели зубчатой передачи Рассмотрим качественные показатели, которые дают возможность оценить передачу в отношении плавности и бесшумности зацепления, возможного износа и прочности зубьев, а также сравнить ряд передач по тем же показателям. Такая оценка важна для рационального назначения расчетных коэффициентов смещения при проектировании зубчатых передач.

Коэффициент скольжения учитывает влияние геометрических и кинематических факторов на величину проскальзывания профилей в процессе зацепления. Наличие скольжения при одновременном нажатии одного профиля на другой приводит к износу профилей

Цилиндрические косозубные пердачи Изготовление косозубых колес Косозубые колеса, как и прямозубые, изготовляются способом обкатки, в основу которого положен процесс станочного зацепления. Нарезание косого зуба можно выполнить стандартным режущим инструментом: установить рейку так, чтобы линия ее зуба составляла с осью колеса угол β, равный углу наклона делительной линии.

Конические зубчатые передачи Во многих машинах осуществление требуемых движений механизмов связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов либо пересекаются, либо скрещиваются. В таких случаях применяют соответственно или коническую, или гиперболоидную зубчатую передачу. Аксоидами колес первой являются конусы, аксоидами колес второй –– однополостные гиперболоиды. Обе передачи относятся к категории пространственных механизмов. Изложению основ их синтеза (геометрического расчета) по заданному передаточному отношению посвящена данная глава.

Образование боковой поверхности зубьев

Взаимодействие сферических эвольвент описать в аналитической форме довольно сложно. Учитывая, что высотные размеры зубьев невелики по сравнению с радиусом сферы и профили зубьев расположены на узком сферическом поясе, используют инженерную методику расчета, которая заключается в использовании дополнительных конусов

Передачи с винтовыми колесами Гиперболоидные зубчатые передачи В зубчатой передаче со скрещивающимися осями вращения колес относительное движение колес для данного мгновения может быть представлено как вращение вокруг мгновенной винтовой оси с одновременным скольжением вдоль нее. При постоянном передаточном отношении мгновенная винтовая ось занимает постоянное положение в неподвижном пространстве; аксоидами относительного движения являются однополостные гиперболоиды вращения. Поэтому зубчатую передачу со скрещивающимися осями вращения колес называют гиперболоидной.

Червячная зубчатая передача Эта передача является частным случаем гиперболоидной зубчатой передачи. Угол скрещивания осей в большинстве случаев равен 90°. Передача состоит из червяка и червячного колеса. Червяком называется косозубое зубчатое колесо, линия зубьев которого делает один или более оборотов вокруг его оси.

Передачи Новикова М.Л. Новикову удалось открыть принципиально новый класс пространственных зацеплений с точечным контактом для передач с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями. Переход к таким системам зацепления позволяет использовать для образования зубьев огромное число новых форм профилей, не взаимоогибаемых и не имеющих общей огибаемой поверхности.

Волновая зубчатая передача применяется в приборах и силовых устройствах. При ее использовании обеспечивается кинематическая точность и передача движения в герметично закрытое пространство. Несомненными ее преимуществами по сравнению с другими типами передач являются малые габаритные размеры и масса, простота конструкции, а в отдельных  случаях –– более высокий КПД, меньшая стоимость, более высокие эксплуатационные качества. Именно эти свойства обусловливают целесообразность использования волновой зубчатой передачи в высокомоментных приводах машин

Первая особенность заключается в том, что в зацеплении и передаче нагрузки может одновременно участвовать большое число пар зубьев. Чем больше крутящий момент М на гибком звене 1, тем сильнее оно искривляется (рис. 43, а), тем больше пар зубьев находится в зацеплении и тем большую нагрузку может выдержать передача.

Спироидные передачи по внешнему виду похожи на гипоидные, имеющие большой угол наклона и малое число зубьев ведущего колеса. Ведущим звеном спироидной передачи является спироидный конический червяк с постоянным шагом и углом наклона боковой поверхности витка (винтовые зубья). Е –– смещение конического червяка относительно оси ведомого колеса

Статическая и динамическая балансировка роторов Развитие техники характеризуется повышением мощности агрегатов и расширением класса быстроходных машин, что обуславливает возрастание их динамической нагруженности и увеличения влияния колебательных явлений на их работу. Именно вибрационное состояние во многом определяет ресурс и надежность машины, интенсивность и характер износа подшипников, точность выполнения заданного технологического процесса и т.п.

Динамическая балансировка Роторы, размеры которых вдоль оси вращения значительны, требуют динамической балансировки, так как главный момент дисбалансов таких роторов будет существенным. Поэтому неуравновешенность будет выражаться не только главным вектором дисбалансов или двумя скрещивающимися векторами дисбалансов, т.е. будет динамической.

Виброизоляция и виброзащита Создание высокопроизводительных машин и скоростных транспортных средств, форсированных по мощностям, нагрузкам и другим рабочим характеристикам, неизбежно приводит к увеличению интенсивности и расширению спектра вибрационных и виброакустических полей. Этому способствует также широкое использование в промышленности и строительстве новых высоко эффективных машин, работающих на основе вибрационных и виброударных процессов.

Эффективность виброзащиты Под эффективностью виброзащиты понимается степень реализации виброзащитным устройством целей виброзащиты.

Трение в кинематических парах Природа и виды трения При работе машин и механизмов происходит явление, которое сопровождается рассеиванием механической энергии. Это явление называется трением. Общее сопротивление, возникающее на поверхности двух соприкасающихся тел (рис. 53) при относительном скольжении их, называется силой трения.

Силой трения покоя называется составляющая полной реакции для трущихся тел, лежащая в общей касательной плоскости к поверхностям контакта. Величина этой силы и ее направление зависят от внешних сил, приложенных к трущимся телам, но не могут превышать предельной (полной) силы трения покоя, под которой понимается сила трения покоя, по достижении которой начинается относительное движение трущихся тел.

Жидкостное трение При жидкостном трении трущиеся поверхности должны быть полностью разделены слоем жидкости (смазки). В этом случае относительное скольжение поверхностей сопровождается только внутренним трением слоев жидкости, и величина силы трения оказывается значительно меньше, чем при сухом или граничном трении.

Трение во вращательной паре. Рассмотрим вращательную пару, в которую входят звенья i и j, при условии, что между цилиндрическими элементами этой пары имеется зазор. Тогда при сухом или граничном трении касание элементов пары происходит по линии, совпадающей с общей образующей цилиндрических элементов пары

Коэффициент полезного действия (КПД), характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии, определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой, обозначается обычно η = Wпол/Wсум.

В большинстве механизмов движущие силы и силы сопротивления в течение времени установившегося движения непостоянны. Поэтому для определения коэффициента полезного действия подсчитывают работу всех движущих сил и производственных сопротивлений за один полный цикл времени установившегося движения машины.

Определение коэффициентов полезного действия типовых механизмов

Коэффициент полезного действия зубчатого механизма

Повышение надежности машин –– одна из важных задач. Надежность машин необходима для повышения уровня автоматизации, уменьшения огромных затрат на ремонт и убытков от простоя машин, обеспечения безопасности людей. Вследствие своего влияния на характер и безопасность труда надежность машин имеет большое социальное значение. Наука о надежности, выросшая из проблемы надежности подшипников качения, в дальнейшем развивалась главным образом в применении к радиоэлектронным системам и в направлении математической теории.

Показатели ремонтопригодности и сохраняемости. Среднее время восстановления работоспособного состояния. Вероятность восстановления работоспособного состояния в заданное время.

Сопромат, механика, информатика. Теория, практика, задачи Математика, физика