Физические величины и единицы измерений, используемые в механике
Физическая величина |
Единица измерений |
||
Наименование |
Обозначение |
Наименование |
Обозначение |
Длина Масса Время Угол плоский Перемещение точки Скорость линейная Скорость угловая Ускорение линейное
Ускорение угловое
Частота вращения Плотность материала
Момент инерции
Сила Момент силы Вращающий момент Работа Кинетическая энергия Мощность |
L, l, r m T, t S a
n
J
F, P, Q, G M T A E
N |
Метр Килограмм Секунда Радиан, градус Метр Метр в секунду Радиан в секунду Метр на секунду в квадрате Радиан на секунду в квадрате Оборот в минуту Килограмм на кубический метр Килограмм-метр в квадрате Ньютон Ньютон-метр Ньютон-метр Джоуль Джоуль
Ватт |
м кг с рад, α0 м м/с рад/с, 1/c м/с2
рад/c2, 1/c2
об/мин кг/м3
кг·м2
Н (кг·м/с2) Нм Нм Дж = Нм Дж
Вт (Дж/с) |
Лекция n1 Введение
Теория механизмов и машин – наука, изучающая общие законы и принципы построения машин, позволяющая выполнить первый этап проектирования конструкций, сооружений, систем машин и механизмов на основе разработанных ею методов.
В ТММ изучаются свойства отдельных типовых механизмов, широко применяемых в самых различных машинах, приборах и устройствах. При этом анализ и синтез механизмов осуществляется независимо от его конкретного назначения, т.е. однотипные механизмы (рычажные, кулачковые, зубчатые…) исследуются одними и теми же приемами для двигателей, насосов, компрессоров… и для других типов машин.
Основные определения и понятия
Машиной называется техническое устройство, осуществляющее определенные механические движения, связанные с преобразованием энергии, свойств, размеров, формы или положения материалов (или объектов труда) и информации с целью облегчения физического и умственного труда человека, повышения его качества и производительности.
Существуют следующие виды машин:
Машина
Информационная Кибернетическая
Энергетическая Рабочая
математичкская
Контрольно-управляющая
технологическая
транспортная
генератор
двигатель
Энергетической машиной называется машина, предназначенная для преобразования энергии. Если осуществляется преобразование любого вида энергии в механическую, то имеем дело с машиной-двигателем, а наоборот – машина-генератор.
Рабочая машина предназначена для преобразования материалов, причем транспортная машина преобразует материал только путем изменения положения объекта, а технологическая рабочая машина преобразует форму, свойства и положение материала или объекта.
Информационная машина служит для получения и преобразования информации.
Контрольно-управляющая машина преобразует информацию с целью управления энергетическими или рабочими машинами, а математическая машина – с целью получения математических образов соответствующих свойствам объекта.
Двигатель имеет определенную механическую характеристику, рабочая машина
тоже
Механические характеристики указаны в техпаспорте.
1 – скорость, с которой вращается вал двигателя;
2 – скорость, с которой будет вращаться главный вал рабочей машины.
1 и 2 нужно поставить в соответствие друг другу.
Например, число оборотов n1 =7000 об/мин., а n2=70 об/мин.
Чтобы привести в соответствие механические характеристики двигателя и рабочей машины, между ними устанавливают передаточный механизм, который имеет свои механические характеристики.
up2=1/2=700/70=10
В качестве передаточного механизма могут быть использованы:
-
фрикционные передачи (с использованием трения);
-
цепные передачи (привод мотоцикла);
-
зубчатые передачи.
В качестве рабочей машины наиболее часто используют рычажные механизмы.
Основные виды рычажных механизмов.
1. Кривошипно-ползунный механизм.
а) центральный (рис.1);
б) внеосный (дезоксиальный) (рис.2);
е - эксцентриситет
Рис. 2
1-кривошип, т.к. звено совершает полный оборот вокруг своей оси;
2-шатун, не связан со стойкой, совершает плоское движение;
3-ползун (поршень), совершает поступательное движение;
4-стойка.
2 . Четырехшарнирный механизм.
Звенья 1,3 могут быть кривошипами.
Если зв.1,3 – кривошипы, то механизм двукривошипный.
Если зв.1 – кривошип (совершает полный оборот), а зв.3 – коромысло (совершает неполный оборот), то механизм кривошипно-коромысловый.
Если зв.1,3 – коромысла, то механизм двукоромысловый.
3. Кулисный механизм.
1 - кривошип;
2 - камень кулисы (втулка) вместе с зв.1 совершает полный оборот вокруг А (1 и 2 одно и тоже), а также движется вдоль зв.3, приводя его во вращение;
3 - коромысло (кулиса).
н а зв.3 выбирают точку В3 и выбирают в данный момент так, чтобы она совпадала с точкой В.
4.Гидроцилиндр
(в кинематическом отношении подобен кулисному механизму).
В процессе проектирования конструктор решает две задачи:
-
анализа (исследует готовый механизм);
-
синтеза (проектируется новый механизм по требуемым параметрам);
Понятие о машинном агрегате.
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 их может быть несколько или совсем не быть) и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.
Схема машинного агрегата.