Проблеми на теоријата на механизми и машини. Историја на формирање

Вовед

Предмет и производ на теоријата на механизми и машини (ТММ) е кинематскиот или друг дијаграм на машината. Дијаграмот ги одразува најважните, фундаментални својства на машината.

Теоријата на механизми и машини е наука за најопштите методи на анализа и синтеза на механизми и машини. Анализата и синтезата се вршат на ниво на кола - кинематски и други.

Основни концепти на TMM

Машина е уред кој трансформира енергија, материјали и информации преку механички движења. Според тоа, тие разликуваат: а) енергетски, б) технолошки и транспортни, в) информациски машини.

Механизмот е конвертор на движењето на некои цврсти тела во бараните движења на другите.

Обично механизмот се гледа како еден вид синџир со шарки, па оттука компонентите на механизмот во неговиот кинематски или друг дијаграм се нарекуваат

се поделени на врски.

ЛИНК - дел или група делови цврсто поврзани едни со други (цврста врска). Покрај тоа, постојат флексибилни врски (кабли, ремени, синџири).

Слика 1 Фиксната врска на механизмот се нарекува решетката и е назначена

број 0 (сл. 1). Врската до која се пренесува движењето се нарекува влезна врска, обично означена - 1 (сл. 1). Врската од која е отстрането движењето потребно од механизмот се нарекува излез по правило, неговата ознака има најголема алгебарска тежина (на слика 1 е означена - 3).

2 Предавач Садовец В.Ју.

ВО Во зависност од природата на движењето во однос на решетката, подвижните врски ги имаат следните имиња:

CRANK - врска во механизам на лост што прави комплетен

свртете се фиксна оска(на слика 1, а), б) и в) означено - 1). ROCKER ARM - врска во механизам на лост што го прави делумен

ротација околу фиксна оска (наменета за извршување на движење на лулка; на слика 1, в) означено - 3).

ПРИКЛУЧУВАЊЕ - врска на механизам на лост што врши рамно-паралелно движење и формира кинематички парови само со подвижни врски (нема парови поврзани со држачот; на слика 1, а) и в) означени - 2).

ЛИЗАЧ - врска на механизам на лост, формирајќи преводен пар со држач (на пример, клип - цилиндар во мотор со внатрешно согорување; на слика 1, а) е означен - 3).

SLINGER - врска на механизам на лост, ротирајќи околу фиксна оска и формирајќи преводен пар со друга подвижна врска (на слика 1, б) означена - 2).

РАКЕТЕН КАМЕН - спој на механизмот на лостот, кој се движи прогресивно по должината на рокерот (на слика 1,б) означено - 3).

CAM-врска, чиј профил, имајќи променлива кривина, го одредува движењето на погонската врска (на слика 2, а) е означено - 1).

ЗАБЕНИЧКО ТРКАЛО - означена е врска со затворен систем на заби што обезбедува континуирано движење на друга врска (на слика 2, б)

Слика 2 Се прави разлика помеѓу рамни и просторни механизми. Механизмот е

се нарекува рамна ако сите негови врски се движат паралелно со истата рамнина. Инаку механизмот се нарекува просторен

ном.

Предавач Садовец В.Ју.

Планарните механизми може да се изучуваат со користење на тродимензионални и дводимензионални модели. 3D модел– ова е самиот механизам со какви било поедноставувања кои не влијаат на бројот на димензиите. 2D модел– ова е проекцијата на механизмот на рамнината паралелна на која се движат врските на механизмот.

Поради својата едноставност, дводимензионалниот модел се користи како прва фаза на анализа и синтеза на механизмите. За некои просторни механизми може да се изградат и дводимензионални модели.

Се нарекува подвижна врска која се состои од две врски кои директно контактираат кинематичен пар. На пример, механизмите претставени на слика 1 имаат четири кинематички парови. Тие се формирани со врски 0-1, 1-2, 2-3, 3-0.

Според природата на контактот на врските, кинематичките парови се поделени на пониски и повисоки. Еден пар се смета за инфериорен ако неговите врски се допираат едни со други на една или повеќе површини. Ова се сите парови механизми на лост претставени на слика 1. Дозволете ни да забележиме дека неопходна карактеристика на механизмот на лост е присуството на само пониски парови во него.

Ако контактот на врските се јавува по линии или точки (не по површини) се нарекува највисок.

Највисоки се паровите со камери и запчаник (слика 2, а) и б)). Врските на овие парови се допираат едни со други во права линија.

Се нарекува подвижна врска со повеќе од две врски кинематски синџир. Синџирот, од кој секоја алка формира не повеќе од два пара со соседните врски, се нарекува едноставен (сл. 3, а). Ако кинематскиот синџир вклучува алка која содржи повеќе од 2 кинематички парови, тогаш таквиот синџир се нарекува сложен (сл. 3, б).

сите други врски (slave) вршат уникатно дефинирани движења.

Механизмите може да се формираат и со затворени и со отворени кинематички синџири. Механизмот во кој излезната алка (грипер) не формира кинематски пар со држачот се нарекува отворен кинематски синџир. Пример е механизмот на елементарен манипулатор (сл. 4, а). Повеќето механизми се формираат со затворени кинематички синџири, во кои излезната врска е поврзана со кинематски пар со држач (сл. 4б).

Слика 4 Кога ја разгледувате теоријата, треба да го анализирате движењето не

само реални, но и имагинарни точки на механизмот. Да претпоставиме дека некое место на дијаграмот или на страната на дијаграмот е означено со буквата К (сл. 2, б). Тогаш K 0 е точка K што припаѓа на врската 0, K 1 е точка K што припаѓа на врската 1, итн. – колку врски, колку точки К може да има во еден механизам.

Движењето на врските, сметано во однос на решетката, се зема како апсолутно во TMM. Кога означуваме апсолутни и релативни брзини, ќе се придржуваме до следната нотација:

v K 2 - апсолутна брзинапоени K 2 ;

v K 2 1 - брзина на точката K 2 во однос на врската 1;

ω 2 - апсолутна аголна брзина на врската 2; ω 21 - аголна брзина на врската 2 во однос на врската 1.

Линеарна и аголни забрзувања– a и ε . Некои проблеми поврзани со теоријата на опрема и камери

механизмите се решаваат полесно ако повисоките парови се заменат со пониски. Ајде да ги погледнеме правилата за замена. Ајде да го направиме ова користејќи дводимензионални модели како пример.

1. Теорија на машини и механизми (ТММ) е научна дисциплина за општите методи на истражување, конструкција, кинематика и динамика на механизмите и машините и научните основи на нивниот дизајн.

Како независна научна дисциплина, ТММ, како и многу други применети гранки на механиката, настана во пресрет на индустриска револуција, чиј почеток датира од 30-тите години XVIII век. Автомобил- технички објект кој се состои од меѓусебно поврзани функционални делови (склопови, уреди, механизми итн.), дизајнирани да примаат или претвораат механичка енергија за да ги извршуваат функциите што му се доделени.

Механизмот е систем на меѓусебно поврзани тела дизајнирани да го трансформираат движењето на едно или повеќе тела во потребното движење на други тела. Механизмот ја формира основата на повеќето машини.

Цврстото тело кое е дел од механизмот се нарекува врска. Врската може да се состои од еден или повеќе фиксно поврзани делови.

Поврзувањето на врските што овозможува нивно релативно движење се нарекува кинематичен пар. Најчести кинематички парови: цилиндрична шарка; топчест спој; лизгач и водич; спирален запчаник. На сликите се прикажани конвенционални тродимензионални ознаки на типични кинематички парови за конструирање на просторни кинематички дијаграми на механизми според SI.

Кога се конструира механизам, врските се поврзани во кинематички синџири. Со други зборови, механизмот е кинематски синџир, кој вклучува фиксна врска (пост или тело (основа)), чиј број на степени на слобода е еднаков на бројот на генерализирани координати кои ги карактеризираат позициите на врските во однос на пост. Движењето на врските се разгледува во однос на фиксната врска - штандот (тело, основата).

2. Структурна анализа на механизмите

Физички модели на механизми

Механизмот е поврзан систем на тела што обезбедува пренос и трансформација на движењата и силите. Телата кои формираат механизам се нарекуваат негови врски. Врската може да се состои од една или повеќе цврсто поврзани цврсти материи, наречен детали. Постојат и механизми со флексибилни и течни врски.

Структурните елементи кои поврзуваат врски и наметнуваат ограничувања (врски) на нивните релативни движења се нарекуваат кинематички врски. Проучувањето на механизмот започнува со изградба на физички модел, т.е. од идеализирањето на неговите реални својства. Изборот на одредени модели зависи првенствено од целите на студијата, од тоа кои информации за однесувањето на механизмот се бара да се добијат во текот на процесот на анализа. Во различни фази од дизајнот на машината, истиот механизам е опишан со различни физички модели. Во една фаза од истражувањето може да се добијат неколку модели на механизми. Првата задача на курсот TMM е да ги научи основните правила за премин од реален механизам кон неговата дизајнерска шема, како и барањата за физички модел: неговата адекватност, математичка решливост, максимална едноставност итн. Наједноставниот модел на реален механизам е моделот наречен механизам со крути врски. Преминот од вистински механизам кон овој модел се заснова на претпоставката дека сите врски се сметаат како недеформабилни тела и нивните кинематски врски

имплементирајте холономски, стационарни и ограничувачки врски. Во некои случаи, кога се проучуваат машините, се користат посложени модели на механизми кои ги земаат предвид празнините во кинематските врски (незадржувачки врски), движењата во топчестите споеви (нехолономски врски), силите на триење (неидеалните врски), деформации на врски (еластични врски) итн.

Вовед………………………………………………………………………………….4

1. Основни концепти и дефиниции на ТММ………………...…………………….5

2. Главните фази на дизајнирање и создавање на нова опрема……………..6

3. ….………………………..7

3.1. Класификација на кинематички парови…………………………………………………………………7

3.2. Кинематички синџири и нивна класификација……………………………………..9

3.3. Концептот на степенот на подвижност на механизмот…………………………………….10

3.4. Структурна анализа на механизмите……………………………………………………………………11

3.5. Видови механизми и нивни структурни дијаграми………………………………………………………………………………

4. Кинематска анализа на механизми на лост…….……………………..14

4.1. Изградба на планови за позицијата на механизмот………………………………………………………………………………

4.2. Определување на брзини и забрзувања на механизам со методот на план…………..15

4.3. Проучување на механизми на лост по метод на кинематички дијаграми..17

4.4. Кинематичко проучување на механизмите на лост со аналитички метод...18

5. Динамичка анализа на механизмите за поврзување……..…………………….....18

5.1. Класификација на силите кои дејствуваат……………………………………………………………………..18

5.2. Внесување сили и маси во механизмот………………………………………………………………………………………………

5.3. Равенка на движење на машината…………………………………………………………………….21

5.4. Концептот на балансирана сила. Теоремата на Жуковски на цврста лост…..22

5.5. Графичко-аналитички метод за решавање на равенката на движење на машината…………..23

5.6. Нерамномерно движење на возилата. Замаец……………………………………24

5.7. Избор на момент на инерцијаJ m замаец според наведениот коефициент на нерамномерност δ...25

5.8. Регулирање на непериодични флуктуации на брзината на машината…..26

5.9. Пресметка на моќност на механизмите на лостот………………………………………….27

6. Синтеза на механизми на лост………………………………………………...30

6.1. Изјава за проблемот, видови и методи на синтеза………………………………………………………………………………

6.2. Решавање проблеми на оптимална синтеза на механизми со прачки……………..30

6.3. Услови за ротација на колекторот во зглобна врска со четири врски....31

6.4. Сметката на аглите на притисокот во механизмите на шипки…………………………………………………………………………………………………

6.5. Синтеза на поврзување со четири врски врз основа на три специфицирани позиции на поврзувачката прачка……………..32

6.6. Синтеза на механизам на чудак според даден коефициент на

промени во брзината на патувањето………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6.7. Синтеза на механизам за шалче-лизгач за одредени дадени димензии......33

6.8. Концептот на синтеза на механизам според даден закон за движење на излезната врска......34

6.9. Концептот на синтеза на механизми по дадена траекторија…………………………………………………………

6.10. Општа постапка за проектирање механизам со лост……………………………………………………………………………………………………………………

7. Механизми за камери………………………………………………………...36

7.1. Класификација механизми за камери……………………………………...36

7.2. Кинематска анализа на механизмите на камери…………………………….37

7.3. Некои прашања динамичка анализамеханизми за камери……..39

7.4. Синтеза на механизми на камери………………………………………………..40

7.4.1. Избор на законот за движење на туркачот………………………………………………………..40

7.4.2. Профилирање на камерата…………………………………………………..41

7.4.3. Динамичка синтеза на механизмот на камери………………………………………………………………………

7.4.4. Аналитички метод за синтеза на механизми со камери……………………..44

7.4.5. Концептот на дизајнирање просторни камери механизми...45

7.4.6. Дизајн на механизми со камери со рамен (диск) туркач...45

8. Механизми на триење и запчаници …...…………………………………...46 8.1. Општи информацииза ротационите запчаници………………………………………….46

8.2. Пренеси со триење……………………………………………………………………………………………………………

8.3. Менувачи на брзини. Видови и класификација……………………………………..49 8.4. Основна теорема за поврзување (теорема на Вилис)……………………………………51

8.5. Инволут и неговите својства……………………………………………………….53

8.6. Геометрија на инволутното запченик…………………………………………………………

8.7. Квалитативни показатели за ангажман………………………………………………………………54

8.8. Главни параметри на запчаниците…………………………………………………………………

8.9. Методи за сечење запчаници…………………………………………………………….56

8.10. Корекција на брзини…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Најмал број на заби на запчаници. Сечење и острење заби……58

8.12. Избор на пресметани коефициенти на поместување за надворешни преносни брзини……60

8.13. Цилиндрични тркала со коси заби и нивните карактеристики…………………60

8.14. Коси запчаници………………………………………………………………….62

8.15. Запчаници со црви……………………………………………………………………………………………

8.16. Кинематска анализа и класификација на механизмите на запченикот на триење...63

8.16.1. Кинематска анализа на епицикличните механизми………………………66

8.16.2. Епициклични механизми со закосени тркала………………………68

8.17. Некои прашања за синтезата на механизмите на запчениците…………………………………68

8.17.1. Синтеза на епициклични механизми со цилиндрични тркала. Услови

Преку синтеза……………………………………………………………………………… 69

8.17.2. Методи за синтеза на епициклични механизми…………………………………….71

9. Триење во кинематички парови ……………………………………………….72

9.1. Видови на триење…………………………………………………………………………………..72 9.2. Лизгачко триење во преводни парови…………………………………….73

9.3. Лизгачко триење во ротациони парови………………………………………..74

9.4. Триење на тркалање…………………………………………………………………..74

9.5. Карактеристики на земање предвид на силите на триење при пресметување на механизмите на рачката.........75

9.6. Машинска ефикасност (ефикасност)…………………………….76

10. Балансирање на маси во механизми и машини …………………………78

10.1. Дејство на силите на темелот. Услови за рамнотежа………………………78

10.2. Балансирање со помош на противтегови на врските на механизмите………79

10.3. Балансирање на ротирачки маси (ротори)……………………………80

Список на книги за дисциплината „Теорија на механизми и машини“……………………..…83

Вовед

Теоријата на механизми и машини (ТММ) е една од гранките на механиката,

во кој се проучува структурата, кинематиката и динамиката на механизмите и машините во врска со нивната анализа и синтеза.

Применета механика, која моментално ги комбинира таквите дис-

принципи како: TMM; јачина на материјали; машински делови и подигање

транспортни возила; е една од најстарите гранки на науката. Тоа е познато

на пример, дека за време на изградбата на египетските пирамиди про-

наједноставните механизми (лостови, блокови, итн.). Науката, како таква, се издвојуваше наоколу

пред 200 години. Значителен придонес во развојот на практичната механика надвор

Доколку таквите научници и пронаоѓачи како: М.В. Ломоносов; И.И. Ползунов – создаден

тело на парен мотор; И.П. Кулибин – креатор на автоматски часовници; механизам за протеза итн.; татко и син Черепановс, кои ја изградија првата парна локомотива во Русија; Л.

Ојлер, кој ја развил теоријата за авионско запчање и предложил инволут

ny профил на заб на тркалото што се користи моментално.

Академици кои придонеле за развојот на науката: П.Л. Чебишев, И.А. Повисоко

Неградски, Н.П. Петров, В.П. Горјачкин, М.В. Остроградски; професори: Н.Е.

Жуковски - таткото на руската авијација, В.Л. Кирпичев, Н.И. Мерцалов, Л.А. Асур,

И.В. Мешчерски, физичарот Д. Максвел, како и современите научници како што се:

И.И. Артоболевски, Н.Г. Бруевич, Д.Н. Решетов и други.

1. Основни поими и дефиниции на ТММ

Водечка индустрија модерна технологијае машинство, развој

чие постоење е нераскинливо поврзано со создавање на нови машини и механизми,

зголемување на продуктивноста на трудот и замена физичка работамашина

Подвижните уреди се широко користени во технологијата механички системи, под-

поделени на машини, машински единици и механизми.

Општо земено, машината е уред создаден од човекот за да ги користи законите на природата за да го олесни физичкиот и менталниот труд.

Според нивната функционална намена, машините можат да се поделат на:

енергија, транспорт, технолошки, контрола и управување, н-

gical (компјутери).

Уредите кои вклучуваат голем број машини и механизми се нарекуваат машини.

национални единици (М.А.). Обично М.А. се состои (сл. 1) од мотор – D, менувач

прецизен механизам - П.М., работна машина - Р.М. а во некои случаи и контрола

но контролни уреди (автоматски контролни системи) - ACS.

Сл. 1 Дијаграм на машинска единица

Секоја поединечна машина вклучува една или повеќе механизми-

Механизмот е систем на материјални тела дизајнирани да го трансформираат движењето на едно или повеќе тела во потребните движења на главното тело.

Состав на механизми– разновидна и вклучува механички, хидраулични

Кинески, електрични и други уреди.

И покрај разликата во намената на механизмите, нивната структура, кинематика и динамика имаат многу заедничко, затоа проучувањето на механизмите се врши врз основа на основните принципи на модерната механика.

Секој механизам се состои од посебни тела (делови) поврзани едни со други.

Дел е производ произведен без операции на склопување.

Делови поврзани едни со други или фиксно или со користење на еластични врски формираат посебна врска.

Извршувањето на врски од неколку делови е обезбедено со нивно поврзување

јадам. Има постојани врски (заварени, занитвам, лепило) и се откачуваат

отстранлив (со клуч, со шипки, со навој).

Во зависност од видот на материјалот, врските можат да бидат тврди или флексибилни.

(еластичен).

Две врски, подвижно поврзани една со друга, формираат кинематика

двојка.

Се нарекува фиксна врска која се состои од еден или повеќе делови

станува.

Така, секој механизам има држач и подвижни врски, меѓу кои има влезни, излезни и средни врски.

На влезните (водечките) врски им се дава движење, се претвораат со механички

низма во потребните движења на излезните (управувани) врски користејќи интер-

морничави врски. Вообичаено, механизмот има една влезна и излезна врска.

Но, во некои случаи постојат механизми со неколку влезни или излезни врски, на пример, диференцијал за автомобил.

Развојот на технологијата се врши во насока на подобрување на претходно познатите механизми и преку создавање на фундаментално нови типови од нив.

2. Главни фази на дизајнирање и создавање на нова опрема

При дизајнирање на нова опрема, постои потреба да се изврши работа поврзана со анализа и синтеза на нов дизајн.

Анализата се врши за дадени димензии и маса на врски, кога

потребно е да се одреди: брзина, забрзување, активни сили, напрегања во врските и нивните деформации. Како резултат на тоа, може да се направи тест пресметка за сила, издржливост итн.

Синтезата се изведува при дадени брзини, забрзувања, работа

сили, напрегања или деформации. Во овој случај, неопходно е да се утврди

потребните димензии на врските, нивната форма и тежина.

За време на синтезата, често се решава проблемот со оптималниот дизајн на структурите.

расипувања кога се најдоа потребните показатели за перформансите на машината

пониски трошоци за работна сила.

Обично, главните фази на создавање нов дизајн се:

1) Изработка на шематски дијаграм;

2) Дизајн и пресметка на машината и нејзините поединечни компоненти;

3) Експериментално истражување и развој на прототипот.

Дизајнот на новата опрема ги вклучува следните главни фази:

а) развој на технички спецификации, вклучувајќи ги и основните почетни податоци;

б) изработка на идеен проект, вклучително и избор на коло и распоред на опремата;

нови структурни компоненти;

в) изработка на технички проект, каде што се вршат основни пресметки и се презентира монтажен цртеж и друга документација.

Кога дизајнираат сложени механизми, тие обично се обидуваат да изолираат општа шемапосебни, поедноставни стандардни механизми, чиј дизајн има свои закони. Таквите механизми кои се широко користени во технологијата вклучуваат: лост (прачка), камери, триење,

опрема, итн., а од гледна точка на структура, кинематика и динамика, секој механизам може да се замени со конвенционален механизам на лост со неговата последователна анализа, затоа структурата, кинематиката и динамиката на механизмите на лостот се разгледуваат подетално.

3. Структурна класификација и видови механизми

3.1. Класификација на кинематички парови

Најниска к.п.	Највисок к.п.

Подвижните врски на две врски, наречени кинематички парови (kp), се класифицираат според различни критериуми, на пример, според природата на контактот на врските - на пониски, кога се јавува контакт на површината и повисоки, кога контактот помеѓу врските се јавуваат по линија или во точка (сл. .2, а, б).

Предноста на пониските к.п. е способноста да се пренесуваат значителни сили со мало абење и предноста на поголема ефикасност. способноста за репродукција

прават доста сложени релативни движења.

Најниска к.п. може да биде преводно, ротационо, рамно и просторно, а може да се класифицира и според бројот на услови за поврзување наметнати на врските при нивното поврзување во спој.

Секое тело во Декартов системкоординати (сл. 3) има 6 степени на слобода

бауд или мобилност (W=6), од кои некои се уништени во ц.п., додека класата на ц.п. определено со бројот на надредени обврзници (6-S),

каде што S е бројот на релативни движења на алките во менувачот. На пример, на сл. 4а-е шоу к.п. различни класи.

к.п. 2 класа

к.п. 3-та класа

Кинематичките парови и врските на механизмите се прикажани на поедноставен начин (слика 5) во согласност со ГОСТ за означување на врски и менувачи.

3.2. Кинематички синџири и нивна класификација

Секој механизам е кинематски синџир (k.c.) од врски,

поврзани во кинематички парови (kp). К.тс. може да биде едноставна и сложена

ny, отворени и затворени, рамни и просторни.

ВО едноставен в.в. секоја од неговите врски е дел од една или две единици, и

В комплекс к.ц. има врски вклучени во три или повеќе единици.

ВО отворен ц.ц. има врски кои се дел од еден менувач и во затвореното коло

од тој синџир, секоја алка е дел од 2 или повеќе единици. (Сл. 6, а-в).

Ако точките на сите врски се движат во исти или паралелни рамнини,

потоа к.ц. се нарекува рамен, инаку к.ц. – просторно (точките на врските опишуваат рамни кривини во непаралелни рамнини или простор

природни кривини).

3.3. Концептот на степенот на мобилност на механизмот

Ако во просторен c.c., кој се состои од „n“ подвижни врски, постојат c.p. 1, 2,... 5 одделение, чиј број, соодветно, p1, p2,... p5,

потоа к.ц. има одреден број степени на слобода определени со формулата A.P. Малишева. W=6n-5p5 -4p4 -3p3 -2p2 -p1 (3.1)

Бидејќи секој механизам има една фиксна врска (решетката) и „n“ подвижни врски, формулата (3.1) може да се користи за да се одреди W

просторен механизам, каде што n е бројот на подвижни врски, а W е степенот на подвижност на механизмот, покажувајќи колку врски за возење треба да имате

(мотори) за да се добие одредено движење на неговите преостанати врски. За рамен механизам, степенот на мобилност се одредува со формулата

Чебишева:
	W=3n-2p5 -p4,

			постои во
			постои во
		прогресивна,		ротатор-
		nykh и завртка.
		nykh и завртка.
		На пример, чудак
		лизгање
		низок (сл. 7), во кој n=3;
		низок (сл. 7), во кој n=3;
		p5 =4; p4 =0,
		има W=3·3-2·4-0=1.
		има W=3·3-2·4-0=1.
		дефиниција		неопходно
	земете ја предвид можноста да има таква
	таканаречените „пасивни“ врски, т.е. врски,
	елиминирани без формално оштетување на
	кинематика на анализираниот механизам (сл. 8).
	а) W=3·4-2·6-0=0 – со пасивна врска,
	б) W=3·3-2·4-0=1 – всушност.
	Покрај тоа, потребно е да се земе предвид
	можност		непотребни врски
	кои не се имплементирани во реален механизам,

а нивниот број q се определува со разликата помеѓу бројот на обврзниците во ц.п. актуелните и формално можните механизми.

На сл. 9, a го прикажува вистинскиот механизам, а на сл. 9, б – формално можен механизам кој има функционална цел слична на онаа на

Развојот на човештвото е проследен со континуирано создавање на машини, механизми и запчаници кои ја олеснуваат работата на луѓето и животните и ја зголемуваат нивната продуктивност. Креирање на нови машини, механизми, различни уреди и инсталации кои се среќаваат современи барања, се заснова на достигнувањата на фундаменталните и применетите науки.

Теорија на механизми и машини- науката што студира општи методиистражување на својствата на механизмите и машините и нивниот дизајн. Методите наведени во теоријата на механизми и машини се погодни за дизајнирање на кој било механизам и не зависат од неговата техничка намена, како и од физичката природа на работниот процес на машината.

Автомобил- уред кој врши механички движења за трансформирање на енергија, материјали и информации со цел да го замени или олесни човечкиот физички и ментален труд. Материјалите се подразбираат како обработени предмети, транспортирани товари и други предмети на трудот.

Машината го извршува својот работен процес со вршење на редовни механички движења. Носител на овие движења е механизмот. Оттука, механизам- систем на цврсти тела, подвижно поврзани со контакт и кои се движат на одреден, потребен начин во однос на едно од нив, земено како неподвижно. Многу механизми ја извршуваат функцијата на трансформација механичко движењецврсти материи

Наједноставните механизми (лост, запчаник итн.) се познати уште од античко време; процесот на нивно истражување, подобрување и имплементација во пракса постепено се одвиваше со цел да се олесни човечкиот труд и да се зголеми продуктивноста на трудот.

Така, познато е дека извонредната културна личност на ренесансата и научник Леонардо да Винчи (1452–1519) развил дизајни за механизмите на ткаење разбои, печатење и машини за обработка на дрво и се обидел експериментално да го одреди коефициентот на триење. Италијанскиот лекар и математичар Д. Кардан (1501–1576) го проучувал движењето на механизмите на часовникот и мелницата. Француските научници Г. Амонтон (1663-1705) и Ц. Кулом (1736-1806) беа првите кои предложија формули за одредување на силата на статичко и лизгачко триење.

Извонреден математичар и механичар Л. Ојлер (1707–1783), Швајцарец по раѓање, живеел и работел во Русија триесет години, професор, а потоа редовен член на Академијата на науките во Санкт Петербург, автор на 850 г. научни трудови, реши голем број проблеми во кинематиката и динамиката на круто тело, ги проучуваше вибрациите и стабилноста еластични тела, се занимаваше со прашања од практична механика, проучуваше, особено, различни профили на запци на менувачот и дојде до заклучок дека најперспективниот профил е инволутниот.

Познатиот руски механичар и пронаоѓач И.И. Ползунов (1728–1766) беше првиот што разви дизајн за механизмот на двоцилиндрична парна машина (што, за жал, не успеа да го спроведе), дизајнираше автоматски регулатор за снабдување со вода до котелот, уред за снабдување со вода и пареа и други механизми. Извонредниот механичар И.И. Кулибин (1735–1818) го создал познатиот часовник во облик на јајце, кој бил најкомплексниот автоматски механизам за тие времиња.

Во врска со развојот на машинството како индустрија, постои потреба да се развие општо научни методиистражување и дизајн на механизми вклучени во машините. Овие методи придонесоа да се создадат најнапредните машини за нивното време, кои извршуваат на најдобар можен начинспецифични, потребни функции. Познато е дека машинството како гранка на индустријата почнало да се оформува во 18 век, а во 19 век. почна да се развива брзо, особено во Англија и САД.

Во Русија, првите машински фабрики се појавија во 18 век; во 1861 година веќе ги имало преку 100, а во 1900 година - приближно 1410. Меѓутоа, на почетокот на 20 век. Домашното машинско инженерство заостануваше и во однос на развојот и обемот на производството: половина од сите машини беа увезени од странство. Само во 30-50-тите години почна да се развива моќното машинско инженерство во нашата земја, успешно создавајќи разни машини и механизми кои не се инфериорни во однос на најдобрите светски модели, а во некои случаи и супериорни во однос на нив.

Високо развиеното домашно машинско инженерство беше еден од факторите што обезбедија победа во Големата патриотска војна.

Како наука, теоријата на механизми и машини под името „Применета механика“ почна да се оформува на почетокот на 19 век, а потоа главно се развија методи на структурна, кинематска и динамичка анализа на механизмите. И тоа само од средината на 19 век. Во теоријата на механизми и машини се развиваат општи методи за синтеза на механизми. Така, познатиот руски научник, математичар и механичар, академик П.Л. Чебишев (1821–1894) објавил 15 дела за структурата и синтезата на механизмите на лост, а врз основа на развиените методи измислил и изградил над 40 различни нови механизми кои спроведуваат дадена траекторија, запираат некои врски додека другите се движат итн. .; структурна формуларамните механизми сега се нарекуваат формула на Чебишев.

Германскиот научник Ф. Грашоф (1826–1893) дал математичка формулација на условот за ротација на алка во механизам со рамен лост, што е неопходно во неговата синтеза. Англиските математичари Д. Силвестер (1814–1897) и С. Робертс (1827–1913) ја развиле теоријата за механизми на лост за трансформирање на кривините (пантографи).

И.А. Вишнеградски (1831–1895), познат како еден од основачите на теоријата за автоматско управување, дизајнирал голем број машини и механизми (автоматска преса, машини за подигнување, регулатор на пумпата) и како професор на Технолошкиот институт во Санкт Петербург. , создаде научно училиште за дизајн на машини.

Методите за синтеза на механизми за пренос што се користат во различни машини се карактеризираат со одредена сложеност. Многу научници работеле во оваа област. Францускиот геометар Т. Оливие (1793–1858) го потврдил методот на синтетизирање на конјугирани површини во рамни и просторни ангажмани со користење на генерирана површина. Англискиот научник Р. Вилис (1800–1875) ја докажал основната теорема за рамно запченик и предложил аналитички метод за проучување на механизмите на планетарните запчаници. Германскиот машински инженер F. Reuleaux (1829–1905) развил графички метод за синтетизирање на конјугирани профили, во моментов познат како „метод на нормални“. Releaux е автор и на трудови за структурата (структурата) и кинематиката на механизмите. Рускиот научник Х.И. Гокман (1851–1916) беше еден од првите што објави работа за аналитичката теорија на запчаниците.

Значителен придонес во динамиката на машините даде „таткото на руската авијација“ Н.Е. Жуковски (1847–1921). Тој не беше само основач на модерната аеродинамика, туку и автор на голем број дела за применетата механика и теоријата на машинско управување.

Развојот на машинската механика беше олеснет со работата на Н.П. Петров (1836–1920), кој ги поставил темелите на хидродинамичката теорија на подмачкување; В.П. Горјачкин (1868–1935), кој развил теоретски основипресметка и изградба на земјоделски машини, целата сложеност на чие пресметување лежи во фактот што нивните актуатори мора да ги репродуцираат движењата на човечката рака.

Рускиот научник Л.В. Асур (1878–1920) открил општ модел во структурата на рамните механизми со повеќе врски, кој сè уште се користи во нивната анализа и синтеза. Тој, исто така, го развил методот „единечна точка“ за кинематска анализа на сложени механизми на лост; А.П. Малишев (1879–1962) ја предложи теоријата на структурна анализа и синтеза како што се применува на сложени рамнини и просторни механизми.

Значаен придонес во развојот на машинската механика како интегрална теорија на машинското инженерство даде И.И. Артоболевски (1905–1977). Бил организатор на националната школа за теорија на механизми и машини; напишал бројни трудови за структурата, кинематиката и синтезата на механизмите, динамиката на машините и теоријата на автоматските машини, како и учебниците кои добиле универзално признание.

Учениците и следбениците на И.И. Артоболевски - А.П. Бесонов, В. А. Зиновиев (1899–1975), Н.И. Левицки, Н.В. Умнов, С.А. Черкудинов и други - со својата работа во областа на динамиката на машините (вклучувајќи акустична и нехолономска), оптимизациска синтеза на механизми, теорија на автоматски машини и во други области на теоријата на механизми и машини, придонесоа за нивниот понатамошен развој.

Во 30-тите и следните години, Н.Г. Бруевич (1896–1987), еден од креаторите на теоријата за точноста на механизмите, Г.Г. Баранов (1899–1968), автор на трудови за кинематиката на просторните механизми, С.Н. Кожевников (1906–1988), кој развил општи методи за динамичка анализа на механизми со еластични врски и механизми на силно оптоварени машини.

Треба да се забележат делата на научниците: Ф.Е. Орлова (1843–1892), Д.С. Жернова (1860–1922) - ја прошири теоријата на запчаниците; Н.И. Мерцалова (1866–1948) - го дополни кинематското проучување на механизмите на рамнината со теоријата на просторните механизми и разви едноставен и сигурен метод за пресметување на замаецот; Л.П. Смирнов (1877–1954) – доведен до строго унифициран системграфички методи за проучување на кинематиката на механизмите и машинската динамика; В.А. Гавриленко (1899–1977) - ја развил геометриската теорија на запчаниците; Л.Н. Решетова (1906–1998) - ја разви теоријата за корекција на запчаниците, како и планетарните и камерите механизми и ја постави основата за теоријата на механизми за самопорамнување.

Најважниот концепт на „машина“ беше даден погоре. Да додадеме дека машините не само што го заменуваат или олеснуваат човечкиот труд, туку и илјадакратно ја зголемуваат нивната продуктивност. Суштинската работа е дека трансформацијата на енергијата, материјалите и информациите се случува благодарение на механичкото движење. Имајќи го ова на ум, дозволете ни да го истражиме концептот на „машина“ во детали користејќи конкретни примери.

Електричниот мотор зема електрична енергија од мрежата и ја претвора во механичка енергија, која ја доставува до потрошувачот. Тоа може да биде компресор кој ја претвора добиената механичка енергија во енергија на компримиран воздух. Главната работа е дека конверзијата на енергија се јавува поради механичкото движење на работните делови: во електричниот мотор, ова е ротација на роторот 1 (сл. 1.1) во компресорот - движење на клипот 3 горе-долу (сл. 1.2).

Ориз. 1.1. Електричен мотор

Ориз. 1.2. Компресор

Потрошувач на механичката енергија на електричниот мотор може да биде и машински алат, преса или некоја друга технолошка машина. Во овој случај механичка енергијасе троши за извршување на работи предизвикани од технолошкиот процес. Машината или пресата исто така вршат трансформација, но не на енергија, туку на големината и обликот на работното парче: машината - со сечење, пресата - со притисок. И во овие примери се покажува дека трансформацијата се врши преку механичко движење: во машина - алатка за сечење или производ, во преса - печат.

Во транспортер, механичката енергија се користи за поместување на товарот. Процесот на трансформација својствен за машината се состои од транспорт на товарот (промена на неговата локација) и се изведува, природно, благодарение на механичкото движење на подвижната лента на која лежи товарот.

Потрошувач на механичка енергија вклучува и машина за печатење. Во него информациите се претвораат во повеќекратно репродуцирани печатени производи преку механичко движење што го вршат работните делови на машината.

Работниот процес во машина се изведува преку механичко движење, па затоа мора да има носач за ова движење. Таквиот носач е механизам. Следствено, концептот на „машина“ е нераскинливо поврзан со концептот на „механизам“. Механизмот, колку и да е едноставен, нужно е дел од машината; тоа е неговата кинематска основа, и затоа проучувањето на механиката на машините е нераскинливо поврзано со проучувањето на својствата на нивните механизми.

Да потсетиме дека механизмот, како систем на подвижно поврзани и контактни цврсти тела, го трансформира движењето на едни во барани движења на други.

Дозволете ни да ја истражиме оваа дефиниција детално користејќи конкретни примери.

Механизмот на електричниот мотор е систем од две цврсти тела: ротор 1, ротирајќи во стационарен статор и самиот статор 2 (види Сл. 1.1); овие цврсти материи се нарекуваат врски на механизмот.Роторот се ротира во однос на статорот, што значи дека врските се подвижно поврзани едни со други. Оваа врска е структурно направена со помош на лежишта и се изведува со контакт. Навистина, нека електричниот мотор има обични лежишта; тогаш цилиндричната површина на вратилото на роторот доаѓа во допир со цилиндричната површина на стационарните облоги на лежиштето на статорот. Таквата врска на контактните врски, која овозможува нивно релативно движење, се нарекува кинематичен пар.Во овој случај, роторот 1 и статорот 2 формираат кинематичен пар 1/2. Конечно, го забележуваме тоа ротационо движењеРоторот е движење кое е потребно за пренос на механичка енергија од моторот до неговиот потрошувач (компресор, машински алат, машина за ковање, кран, машина за печатење итн.). Следствено, системот ротор-статор ги има сите карактеристики кои, по дефиниција, се својствени за секој механизам и, според тоа, е механизам.

Разгледаниот пример јасно покажува дека механизмот на електричен мотор, кој се состои од само две врски - роторот и статорот, има едноставна структура или, како што велат, структура. Исто наједноставна структурамеханизмите на многу машини: пареа, гасни и хидраулични турбини, аксијални компресори, вентилатори, вентилатори, центрифугални пумпи, електрични генератори и други машини кои се т.н. ротационен.

Забележете дека многу механизми имаат посложена структура. Потребата за компликација се јавува кога, за да ги изврши потребните движења, механизмот мора да ги извршува функциите на пренос и конвертирање на движење. За да го илустрираме ова, да погледнеме друг пример.

За клипен компресор, кој е дизајниран да произведува компримиран воздух, механичката енергија потребна за овој процес се доставува до ротирачкото коленесто вратило 1 и преку поврзувачката прачка 2 префрлен на клипот 3, вртејќи се нагоре и надолу во внатрешноста на работниот цилиндар В(види Сл. 1.2). Кога клипот се движи надолу, воздухот се вшмукува од атмосферата кога се движи нагоре, воздухот прво се компресира, а потоа се пумпа во посебен резервоар. Потребните движења овде се континуирано ротационо движење на вратилото и повратно движење на клипот. Затоа, за да се имплементираат, потребно е движењето на вратилото да се трансформира во движење на клипот, што го врши механизмот на компресорот, наречен crank-slider. Затоа, механизмот на компресорот е многу покомплексен од механизмот на електричниот мотор, кој не го претвора движењето. Механизмот за лизгање на чудак повеќе не се состои од две, туку од четири врски: три подвижни 1, 2, 3 и една фиксна работа, а тоа е телото 4 компресор (види Сл. 1.2).

Врските на механизмот за лизгање на чудак, меѓусебно поврзани, формираат парови 1/4, 1/2, 2/3, 3/4. Врските се допираат едни со други во лежишта А, ВОИ СО, и, покрај тоа, клипот е во контакт со неподвижната површина на работниот цилиндар В. Сите овие врски овозможуваат врските да се движат релативно едни на други: врска 1 ротира во однос на врската 4, врска 2 ротира во однос на врската 1, од аголот ABCпромени при движење итн. Така, системот на крути тела (1 – 2 – 3 – 4) ги поседува сите карактеристики кои, по дефиниција, мора да бидат својствени за механизмот, па затоа е механизам.

Разгледуваниот механизам за лизгање на чудак е широко користен: се користи во стационарни и морски мотори со внатрешно согорување, експандери на клипови и хидраулични пумпи, технолошки, транспортни (автомобили, трактори, дизел локомотиви) и многу други машини.

Така, концептот на „механизам“ е поширок од „кинематичката основа на машината“. Пред сè, механизмот е кинематска основа не само на машините, туку и на многу инструменти и апарати (жиро, регулатори, релеи, контактори, електрични мерни инструменти, уреди за автоматска заштита итн.). Покрај тоа, многу механизми постојат независно, кои не се однесуваат на која било машина конкретно, а не се нејзин составен дел. Тие вклучуваат механизми за пренос (редуктори, варијатори, запчаници и други преноси), поврзување на поединечни машини во цели единици.

Како заклучок, даваме дефиниции за некои поими во теоријата на механизми и машини. Врска– круто тело кое учествува во дадена трансформација на движење. Врската може да се состои или од еден дел или од неколку делови кои немаат меѓусебна врска релативно движење. Детал- производ кој не може да се подели на помали делови без да ги спречи да ги извршуваат своите функции. Елемент на механизам- цврста, течна или гасна компонента на механизам што обезбедува интеракција на неговите делови кои не се во директен контакт еден со друг. Кинематичен пар– поврзување на две крути тела на механизам, што овозможува нивно одредено релативно движење.

Како независен научна дисциплина TMM, како и многу други применети гранки на механиката, се појавија во пресрет на индустриската револуција, чиј почеток датира од 30-тите години на 18 век, иако машините беа создадени долго пред тоа, и едноставни механизми (тркала, погон на завртки, итн.) биле широко користени уште во времето на Стариот Египет.

Длабокиот научен пристап кон теоријата на механизми и машини почна широко да се користи со почетокот на XIXвек. Целиот претходен период на технолошки развој може да се смета како период на емпириско создавање на машини, при што беа измислени голем број едноставни машини и механизми, вклучувајќи:

ткаење и стругови;

Теоријата на механизми и машини во нејзиниот развој се засновала на најважните физички закони- законот за зачувување на енергијата, законите на Амонтон и Кулон за одредување на силите на триење, златното правило на механиката итн. Законите, теоремите и методите на теоретската механика се широко користени во ТММ. Значајни за оваа дисциплина се: концептот на преносен однос, основите на теоријата на инволутниот запченик итн.

Може да се забележи улогата што ја одиграа следните научници во создавањето на предусловите за развој на ТММ: Архимед, Г. Кардано, Леонардо да Винчи, Л. Ојлер, Д. Ват, Г. Амонтон, Ц. Куломб.

Еден од основачите на теоријата на механизмите и машините е Пафнути Чебишев (1812-1894), кој во втората половина на 19 век објавил серија важни дела посветени на анализата и синтезата на механизмите. Еден од неговите изуми е механизмот Чебишев.

Во 19 век, развиени се делови како кинематска геометрија на механизмите (Савари, Чалс, Оливие), кинетостатика (Г. Кориолис), класификација на механизмите според функцијата за трансформација на движење (Г. Монге), проблемот со пресметување на замаецот. беше решен (Ј. В. Понселет) и др. Напишани се првите научни монографии за механиката на машините (Р. Вилис, А. Борињи), беа одржани првите курсеви на предавања за ТММ, објавени се првите учебници (А. Бетанкур, Д. С. Чижов , Ју Вајсбах).

Во втората половина на 19 век се објавени делата на германскиот научник Ф.

Во советско време, најголемиот придонес во развојот на теоријата на механизми и машини како посебна дисциплина го даде И.И. Објавил голем број основни и генерализирачки дела.

Во 1969 година, тој го иницираше создавањето на Меѓународната федерација за теорија на машини и механизми (IFToMM), која брои 45 земји членки и неколку пати беше избран за нејзин претседател.