- •Балтийский государственный технический университет «военмех» им. Д.Ф. Устинова
- •В.Ю. Лавров Введение в теорию механизмов и машин Учебное пособие
- •Содержание
- •Введение
- •1. Структурный анализ и синтез рычажных механизмов
- •1.1. Основные определения
- •1.2. Число степеней свободы механизма
- •1.3. Структурные группы
- •1.4. Структурный синтез механизмов с помощью групп Ассура
- •1.5. Диагностика наличия пассивных связей
- •1.6. Элементы метрического синтеза рычажных механизмов
- •Математически это можно выразить следующим образом. Если выполняются условия:
- •Если выполняются условия:
- •2. Кинематический анализ рычажных механизмов
- •2.1. Постановка задачи
- •2.2. Кинематика входных механизмов
- •2.2.1. Кривошип
- •2.2.2. Ползун
- •2.2.3. Качающийся ползун
- •2.3. Аналитические зависимости кинематического анализа для структурных групп, связанных со стойкой
- •2.3.1. Трёхшарнирная структурная группа
- •2.3.2. Структурная группа "шатун - ползун"
- •Уравнение замкнутого векторного контура:
- •2.3.3. Кулисные структурные группы
- •2.3.4. Структурная группа "шарнир – ползун – ползун"
- •2.3.5. Структурная группа "ползун – шарнир – ползун"
- •2.4. Метод преобразования координат
- •2.5. Общая последовательность кинематического анализа
- •2.6. Передаточные функции, передаточное отношение
- •2.6.1. Передаточная функция
- •2.6.2. Передаточное отношение
- •2.7. Графо-аналитический метод планов2
- •3. Кулачковые механизмы
- •3.1. Классификация
- •3.2. Основные геометрические параметры кулачковых механизмов
- •3.3. Фазы работы кулачковых механизмов. Фазовые и конструктивные углы
- •3.4. Выбор закона движения выходного звена
- •3.4.1. Позиционные механизмы
- •3.4.2. Функциональные механизмы
- •3.5. Угол давления в кулачковых механизмах
- •3.6. Связь между углом давления и основными геометрическими параметрами кулачкового механизма
- •3.6.1. Механизм с толкателем центрального типа
- •Для надежного определения rOmin по формуле (3.7) rOmin I должны быть вычислены с достаточно мелким шагом по углу поворота кулачка.
- •3.6.2. Механизм с толкателем при наличии эксцентриситета
- •3.7. Определение основных геометрических параметров
- •3.7.1. Механизмы с толкателем и роликом или с заостренным толкателем
- •3.7.2. Механизмы с плоским толкателем
- •3.7.3. Механизмы с коромыслом и роликом
- •3.7.4. Механизмы с плоским коромыслом
- •3.8. Расчет профиля кулачка
- •3.8.1. Механизмы с толкателем и роликом или с заостренным толкателем
- •3.8.2. Механизмы с плоским толкателем
- •3.8.3. Механизмы с коромыслом и роликом
- •3.8.4. Определение радиуса ролика
- •4. Зубчатые механизмы
- •4.1. Классификация Зубчатые – это, наверное, самый широко распространенный класс механизмов. Большое разнообразие этих механизмов можно классифицировать следующим образом.
- •4.2. Основная теорема зацепления
- •4.3. Основные параметры эвольвентного зацепления
- •4.4. Теоретический и рабочий участок линии зацепления, зоны одно- и двупарного зацепления, коэффициент перекрытия
- •4.5. Методы изготовления зубчатых колес
- •4.5.2. Метод обкатки
- •Тогда ( 4.11 )
- •4.7.2.2. Гиперболоидные зубчатые передачи
- •Винтовая передача
- •Червячная передача
- •4.8. Кинематический анализ зубчатых механизмов
- •4.8.1. Рядные механизмы
- •4.8.2. Механизмы с промежуточными колесами
- •4.8.3. Планетарные зубчатые механизмы
- •4.8.4. Волновые зубчатые механизмы
- •4.8.5. Определение передаточных отношений сложных зубчатых механизмов
- •4.9. Силовой расчет зубчатых механизмов
- •4.9.1. Расчет крутящих моментов на валах
- •4.9.2. Усилия в зацеплениях
- •4.9.3. Определение реакций в опорах валов
- •4.10. Кпд зубчатых механизмов
- •4.10.1. Кпд зубчатых механизмов с неподвижными осями колес
- •4.10.2. Кпд планетарных зубчатых механизмов
- •4.11. Дифференциальные зубчатые механизмы
- •5. Силовой расчет рычажных механизмов
- •5.1. Постановка задачи
- •5.2. Общий порядок силового расчета
- •5.3. Внешние силы
- •5.4. Определение реакций в кинематических парах структурных групп
- •5.4.1. Аналитическое решение
- •5.4.1.1. Трёхшарнирная структурная группа
- •5.4.1.2. Структурная группа "шатун – ползун"
- •5.4.1.3. Кулисные структурные группы
- •5.4.1.4. Структурная группа типа "шарнир – ползун – ползун"
- •5.4.1.5. Структурная группа "ползун – шарнир – ползун"
- •5.4.2. Графо-аналитическое решение задачи силового расчёта
- •5.5. Силовой расчет кривошипа
- •5.5.1. Одноколенный кривошип
- •5.5.1.1. Силовой расчет кривошипа при передаче крутящего момента
- •5.5.1.2. Силовой расчет кривошипа при передаче крутящего момента
- •5.5.2. Двухколенный кривошип
- •5.5.2.1. Крутящий момент на кривошип передаётся через зубчатую или фрикционную пару
- •5.5.2.2. Крутящий момент на кривошип передается через планетарный или волновой механизм
- •6. Уравновешивание механизмов
- •6.1. Постановка задач
- •6.2. Уравновешивание роторов
- •6.2.1. Уравновешивание роторов при известном расположении неуравновешенных масс
- •6.2.2. Уравновешивание роторов при неизвестном расположении неуравновешенных масс
- •Производят второй разгон ротора, дают выбег и замеряют амплитуду резонансных колебаний. Обозначим ее: a1.
- •7.2. Метод приведения
- •7.3. Приведение сил и моментов
- •7.4. Приведение масс и моментов инерции
- •7.5. Уравнение движения
- •7.6. Анализ уравнения движения
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Балтийский государственный технический университет «военмех» им. Д.Ф. Устинова
Кафедра прикладной механики, автоматики и управления
В.Ю. Лавров Введение в теорию механизмов и машин Учебное пособие
электронный ресурс
Санкт-Петербург
2015
УДК 621.01
Введение в теорию механизмов и машин: Учебное пособие / В. Ю. Лавров; Балт. гос. техн. ун. СПб, 2015, 136 с.
Приводится полный текст курса для самостоятельного изучения таких дисциплин, как ТММ, механика машин и им родственным. Рассматриваются вопросы структуры и кинематики механизмов, а также динамики машин с абсолютно жесткими звеньями. Рассматриваются вопросы проектирования рычажных, кулачковых и зубчатых механизмов.
Предназначено для студентов всех технических специальностей и специальностей промышленного менеджмента.
Ил. 105 . Библиогр.: 20 назв.
Из данного документа удалена большая часть тех разделов, которые не входят в читаемый курс ТММ в БГТУ Военмех.
В.Ю. Лавров 2015
Содержание
|
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
|
|
|
|
1. Структурный анализ и синтез рычажных механизмов |
9 |
|
1.1. Основные определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
|
1.2. Число степеней свободы механизма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
|
1.3. Структурные группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
12 |
|
1.4. Структурный синтез механизмов с помощью групп Ассура . . . . . |
13 |
|
1.5. Диагностика наличия пассивных связей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
14 |
|
1.6. Элементы метрического синтеза рычажных механизмов . . . . . . . |
16 |
|
|
|
|
2. Кинематический анализ рычажных механизмов |
18 |
|
|
|
|
2.1. Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
18 |
|
2.2. Кинематика входных механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
19 |
|
2.2.1. Кривошип . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
19 |
|
2.2.2. Ползун . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
19 |
|
2.2.3. Качающийся ползун . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
20 |
|
2.3. Аналитические зависимости кинематического анализа для структурных групп, связанных со стойкой . . . . . . . . . . . . . |
25 |
|
2.3.1. Трехшарнирная структурная группа . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
25 |
|
2.3.2. Структурная группа "шатун - ползун" . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
28 |
|
2.3.3. Кулисные структурные группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
29 |
|
2.3.4. Структурная группа "шарнир – ползун – ползун" . . . . . . . |
31 |
|
2.3.5. Структурная группа "ползун – шарнир – ползун" . . . . . . . . |
33 |
|
2.4. Метод преобразования координат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
34 |
|
2.5. Общая последовательность кинематического анализа . . . . . . . . |
35 |
|
2.6. Передаточные функции, передаточное отношение |
37 |
|
2.6.1. Передаточная функция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
37 |
|
2.6.2. Передаточное отношение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
38 |
|
2.7. Графо-аналитический метод планов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
39 |
|
|
|
|
3. Кулачковые механизмы |
43 |
|
|
|
|
3.1. Классификация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
43 |
|
3.2. Основные геометрические параметры кулачковых механизмов |
44 |
|
3.3. Фазы работы кулачковых механизмов. Фазовые и конструктивные углы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
45 |
|
3.4. Выбор закона движения выходного звена . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
47 |
|
3.4.1. Позиционные механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
47 |
|
3.4.2. Функциональные механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
50 |
|
3.5. Угол давления в кулачковых механизмах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
51 |
|
3.6. Связь между углом давления и основными геометрическими параметрами кулачкового механизма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
52 |
|
3.6.1. Механизм с толкателем центрального типа . . . . . . . . . . . . |
52 |
|
3.6.2. Механизм с толкателем при наличии эксцентриситета |
53 |
|
3.7. Определение основных геометрических параметров . . . . . . . . . |
53 |
|
3.7.1. Механизмы с толкателем и роликом или с заостренным толкателем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
53 |
|
3.7.2. Механизмы с плоским толкателем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
55 |
|
3.7.3. Механизмы с коромыслом и роликом . . . . . . . . . . . . . . . . |
57 |
|
3.7.4. Механизмы с плоским коромыслом . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
62 |
|
3.8. Расчет профиля кулачка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
64 |
|
3.8.1. Механизмы с толкателем и роликом или с заостренным толкателем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
65 |
|
3.8.2. Механизмы с плоским толкателем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
66 |
|
3.8.3. Механизмы с коромыслом и роликом . . . . . . . . . . . . . . . . |
67 |
|
3.8.4. Определение радиуса ролика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
68 |
|
4. Зубчатые механизмы |
70 |
|
|
|
|
4.1. Классификация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
70 |
|
4.2. Основная теорема зацепления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
71 |
|
4.3. Основные параметры эвольвентного зацепления . . . . . . . . . . . . . . |
72 |
|
4.4. Теоретический и рабочий участок линии зацепления, зоны одно- и двупарного зацепления, коэффициент перекрытия . . . . . |
74 |
|
4.5. Методы изготовления зубчатых колес . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
76 |
|
4.5.1. Метод копирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
76 |
|
4.5.2. Метод обкатки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
77 |
|
4.6. Явления подреза и заострения зуба. Минимальное число зубьев на колесе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
77 |
|
4.7. Зубчатые передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
79 |
|
4.7.1. Цилиндрические зубчатые передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
79 |
|
4.7.2. Пространственные зубчатые передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . |
80 |
|
4.7.2.1. Конические зубчатые передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . |
80 |
|
4.7.2.2. Гиперболоидные зубчатые передачи . . . . . . . . . . . . . |
82 |
|
4.8. Кинематический анализ зубчатых механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . |
84 |
|
4.8.1. Рядные механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
84 |
|
4.8.2. Механизмы с промежуточными колесами . . . . . . . . . . . . . . . |
85 |
|
4.8.3. Планетарные зубчатые механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
85 |
|
4.8.4. Волновые зубчатые механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
89 |
|
4.8.5. Определение передаточных отношений сложных зубчатых механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
91 |
|
4.9. Силовой расчет зубчатых механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
92 |
|
4.9.1. Расчет крутящих моментов на валах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
92 |
|
4.9.2. Усилия в зацеплениях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
93 |
|
4.9.3. Определение реакций в опорах валов . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
93 |
|
4.10. КПД зубчатых механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
94 |
|
4.10.1. КПД зубчатых механизмов с неподвижными осями колес |
95 |
|
4.10.2. КПД планетарных зубчатых механизмов . . . . . . . . . . . . . . |
96 |
|
4.11. Дифференциальные зубчатые механизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
97 |
|
5. Силовой расчет рычажных механизмов |
99 |
|
5.1. Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
99 |
|
5.2. Общий порядок силового расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
99 |
|
5.3. Внешние силы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
101 |
|
5.4. Определение реакций в кинематических парах структурных групп . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
103 |
|
5.4.1. Аналитическое решение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
103 |
|
5.4.1.1. Трёхшарнирная структурная группа . . . . . . . . . . . . . . . |
104 |
|
5.4.1.2. Структурная группа "шатун – ползун" . . . . . . . . . . . . . |
105 |
|
5.4.1.3. Кулисные структурные группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
106 |
|
5.4.1.4. Структурная группа "шарнир – ползун – ползун" . . . . |
108 |
|
5.4.1.5. Структурная группа "ползун – шарнир – ползун" . . . . |
109 |
|
5.4.2. Графо-аналитическое решение задачи силового расчёта |
110 |
|
5.5. Силовой расчет кривошипа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
111 |
|
5.5.1. Одноколенный кривошип . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
111 |
|
5.5.1.1. Силовой расчет кривошипа при передаче крутящего момента через рядный зубчатый редуктор . . . . . . . . . . |
112 |
|
5.5.1.2. Силовой расчет кривошипа при передаче крутящего момента через планетарный зубчатый редуктор . . . . . |
113 |
|
5.5.2. Двухколенный кривошип . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
114 |
|
5.5.2.1. Крутящий момент на кривошип передаётся через зубчатую или фрикционную пару . . . . . . . . . . . . . . . . . |
115 |
|
5.5.2.2. Крутящий момент на кривошип передается через планетарный или волновой механизм . . . . . . . . . . . . . |
116 |
|
6. Уравновешивание механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
118 |
|
6.1. Постановка задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
118 |
|
6.2. Уравновешивание роторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
118 |
|
6.2.1. Уравновешивание роторов при известном расположении неуравновешенных масс . . . . . . . . . . . . . . |
119 |
|
6.2.2. Уравновешивание роторов при неизвестном расположении неуравновешенных масс . . . . . . . . . . . . . . |
121 |
|
7. Динамика машин с абсолютно жесткими звеньями |
127 |
|
7.1. Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
127 |
|
7.2. Метод приведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
128 |
|
7.3. Приведение сил и моментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
129 |
|
7.4. Приведение масс и моментов инерции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
130 |
|
7.5. Уравнение движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
131 |
|
7.6. Анализ уравнения движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
131 |
|
Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
|
136 |