RU (495) 989 48 46
Пленка на бампер

АНТИГРАВИЙНАЯ ЗАЩИТА БАМПЕРА

 

Механизмы и машины


МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ - это... Что такое МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ?


МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ

механические устройства, облегчающие труд и повышающие его производительность. Машины могут быть разной степени сложности - от простой одноколесной тачки до лифтов, автомобилей, печатных, текстильных, вычислительных машин. Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой. Например, генераторы гидроэлектростанции преобразуют механическую энергию падающей воды в электрическую энергию. Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию бензина в тепловую, а затем в механическую энергию движения автомобиля
(см. также
ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ;
ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ;
ТУРБИНА).
Так называемые рабочие машины преобразуют свойства или состояние материалов (металлорежущие станки, транспортные машины) либо информацию (вычислительные машины). Машины состоят из механизмов (двигательного, передаточного и исполнительного) - многозвенных устройств, передающих и преобразующих силу и движение. Простой механизм, называемый полиспастом
(см. БЛОКИ И ПОЛИСПАСТЫ),
увеличивает силу, приложенную к грузу, и за счет этого позволяет вручную поднимать тяжелые предметы. Другие механизмы облегчают работу, увеличивая скорость. Так, велосипедная цепь, входящая в зацепление со звездочкой, преобразует медленное вращение педалей в быстрое вращение заднего колеса. Однако механизмы, увеличивающие скорость, делают это за счет уменьшения силы, а увеличивающие силу - за счет уменьшения скорости. Увеличить одновременно и скорость и силу невозможно. Механизмы могут также просто изменять направление силы. Пример - блок на конце флагштока: чтобы поднять флаг, тянут за шнур вниз. Изменение направления может сочетаться с увеличением силы или скорости. Так, тяжелый груз можно приподнять, нажимая на рычаг вниз.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
Основной закон. Хотя механизмы и позволяют получить выигрыш в силе или скорости, возможности такого выигрыша ограничиваются законом сохранения энергии. В применении к машинам и механизмам он гласит: энергия не может ни возникать, ни исчезать, она может быть лишь преобразована в другие виды энергии или в работу. Поэтому на выходе машины или механизма не может оказаться больше энергии, чем на входе. К тому же в реальных машинах часть энергии теряется из-за трения. Поскольку работа может быть превращена в энергию и наоборот, закон сохранения энергии для машин и механизмов можно записать в виде Работа на входе = Работа на выходе + Потери на трение. Отсюда видно, в частности, почему невозможна машина типа вечного двигателя: из-за неизбежных потерь энергии на трение она рано или поздно остановится.
Выигрыш в силе или скорости. Механизмы, как указывалось выше, могут применяться для увеличения силы или скорости. Идеальный, или теоретический, выигрыш в силе или скорости - это коэффициент увеличения силы или скорости, который был бы возможен в отсутствие потерь энергии, обусловленных трением. Идеальный выигрыш на практике недостижим. Реальный выигрыш, например в силе, равен отношению силы (называемой нагрузкой), которую развивает механизм, к силе (называемой усилием), которая прикладывается к механизму.
Механический КПД. Коэффициентом полезного
действия машины называется процентное отношение работы на ее выходе к работе на ее входе. Для механизма КПД равен отношению реального выигрыша к идеальному. КПД рычага может быть очень высоким - до 90% и даже больше. В то же время КПД полиспаста из-за значительного трения и массы движущихся частей обычно не превышает 50%. КПД домкрата может составлять лишь 25% из-за большой площади контакта между винтом и его корпусом, а следовательно, большого трения. Это приблизительно такой же КПД, как у автомобильного двигателя. См. АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ. КПД можно в известных пределах повысить, уменьшив трение за счет смазки и применения подшипников качения. См. также СМАЗКА.
ПРОСТЕЙШИЕ МЕХАНИЗМЫ
Простейшие механизмы можно найти почти в любых более сложных машинах и механизмах. Их всего шесть: рычаг, блок, дифференциальный ворот, наклонная плоскость, клин и винт. Некоторые авторитетные специалисты утверждают, что на самом деле можно говорить всего лишь о двух простейших механизмах - рычаге и наклонной плоскости, - так как нетрудно показать, что блок и ворот представляют собой варианты рычага, а клин и винт - варианты наклонной плоскости.
Рычаг. Это жесткий стержень, который может свободно поворачиваться относительно неподвижной точки, называемой точкой опоры. Примером рычага могут служить лом, молоток с расщепом, тачка, метла. Рычаги бывают трех родов, различающихся взаимным расположением точек приложения нагрузки и усилия и точки опоры (рис. 1). Идеальный выигрыш в силе рычага равен отношению расстояния DE от точки приложения усилия до точки опоры к расстоянию DL от точки приложения нагрузки до точки опоры. Для рычага I рода расстояние DE обычно больше DL, а поэтому идеальный выигрыш в силе больше 1. Для рычага II рода идеальный выигрыш в силе тоже больше единицы. Что же касается рычага III рода, то величина DE для него меньше DL, а стало быть, больше единицы выигрыш в скорости.

Рис. 1. РЫЧАГИ I, II И III РОДА
Блок. Это колесо с желобом по окружности для каната или цепи. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах. Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспастом. Одиночный блок может быть либо с закрепленной осью (уравнительным), либо подвижным (рис. 2). Блок с закрепленной осью действует как рычаг I рода с точкой опоры на его оси. Поскольку плечо усилия равно плечу нагрузки (радиус блока), идеальный выигрыш в силе и скорости равен 1. Подвижный же блок действует как рычаг II рода, поскольку нагрузка расположена между точкой опоры и усилием. Плечо нагрузки (радиус блока) вдвое меньше плеча усилия (диаметр блока). Поэтому для подвижного блока идеальный выигрыш в силе равен 2.

Рис. 2. БЛОК может быть закрепленным (уравнительным) или подвижным. Уравнительный блок действует как рычаг I рода, а подвижный - как рычаг II рода.
Более простой способ определения идеального выигрыша в силе для блока или системы блоков - по числу параллельных концов каната, удерживающих нагрузку, как это нетрудно сообразить, взглянув на рис. 2. Уравнительные и подвижные блоки можно сочетать по-разному для увеличения выигрыша в силе. В одной обойме можно установить два, три или большее число блоков, а конец троса можно прикрепить либо к неподвижной, либо к подвижной обойме.
Дифференциальный ворот. Это, в сущности, два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси (рис. 3), например, колодезный ворот с ручкой.

Рис 3. ВОРОТ, действующий как рычаг I рода, представляет собой, в сущности, два скрепленных вместе колеса, вращающихся вокруг общей оси.
Дифференциальный ворот может давать выигрыш как в силе, так и в скорости. Это зависит от того, где прилагается усилие, а где - нагрузка, поскольку он действует как рычаг I рода. Точка опоры расположена на закрепленной (фиксированной) оси, а поэтому плечи усилия и нагрузки равны радиусам соответствующих колес. Пример такого устройства для выигрыша в силе - отвертка, а для выигрыша в скорости - шлифовальный круг.
Зубчатые колеса. Система двух находящихся в зацеплении зубчатых колес, сидящих на валах одинакового диаметра (рис. 4), в какой-то мере аналогична дифференциальному вороту (см. также ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА). Скорость вращения колес обратно пропорциональна их диаметру. Если малая ведущая шестерня A (к которой приложено усилие) по диаметру вдвое меньше большого зубчатого колеса B, то она должна вращаться вдвое быстрее. Таким образом, выигрыш в силе такой зубчатой передачи равен 2. Но если точки приложения усилия и нагрузки поменять местами, так что колесо B станет ведущим, то выигрыш в силе будет равен 1/2, а выигрыш в скорости - 2.

Рис. 4. ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА, действующие в принципе так же, как и ворот, могут давать как выигрыш в силе, так и выигрыш в скорости.
Наклонная плоскость. Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, а также конвейеры (с роликами для уменьшения трения). Идеальный выигрыш в силе, обеспечиваемый наклонной плоскостью (рис. 5), равен отношению расстояния, на которое перемещается нагрузка, к расстоянию, проходимому точкой приложения усилия. Первое есть длина наклонной плоскости, а второе - высота, на которую поднимается груз. Поскольку гипотенуза больше катета, наклонная плоскость всегда дает выигрыш в силе. Выигрыш тем больше, чем меньше наклон плоскости. Этим объясняется то, что горные автомобильные и железные дороги имеют вид серпантина: чем меньше крутизна дороги, тем легче по ней подниматься.

Рис. 5. НАКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬ дает выигрыш в силе, равный (в идеале) отношению длины к высоте.
Клин. Это, в сущности, сдвоенная наклонная плоскость (рис. 6). Главное его отличие от наклонной плоскости в том, что она обычно неподвижна, и груз под действием усилия движется по ней, а клин вгоняют под нагрузку или в нагрузку. Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, зубило, нож, гвоздь, швейная игла.

Рис. 6. КЛИН - как бы сдвоенная наклонная плоскость. Идеальный выигрыш в силе равен отношению длины клина к толщине на тупом конце.
Идеальный выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению его длины к толщине на тупом конце. Реальный выигрыш клина, в отличие от других простейших механизмов, трудно определить. Сопротивление, встречаемое им, непредсказуемо меняется для разных участков его "щек". Из-за большого трения его КПД столь мал, что идеальный выигрыш не имеет особого значения.
Винт. Резьба винта (рис. 7) - это, в сущности, наклонная плоскость, многократно обернутая вокруг цилиндра. В зависимости от направления подъема наклонной плоскости винтовая резьба может быть левой (A) или правой (B). Сопрягающаяся деталь, естественно, должна иметь резьбу такого же направления. Примеры простых устройств с винтовой резьбой - домкрат, болт с гайкой, микрометр, тиски.

Рис. 7. ВИНТ с прямоугольной резьбой - по существу, наклонная плоскость, многократно обернутая вокруг цилиндра. A - левая, B - правая резьба.
Поскольку резьба - наклонная плоскость, она всегда дает выигрыш в силе. Идеальный выигрыш равен отношению расстояния, проходимого точкой приложения усилия за один оборот винта (длины окружности), к расстоянию, проходимому при этом нагрузкой по оси винта. За один оборот нагрузка перемещается на расстояние между двумя соседними витками резьбы (a и b или b и c на рис. 7), которое называется шагом резьбы. Шаг резьбы обычно значительно меньше ее диаметра, так как иначе слишком велико трение.
КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Комбинированный механизм состоит из двух или большего числа простых. Это не обязательно сложное устройство; многие довольно простые механизмы тоже можно считать комбинированными. Например, в мясорубке имеются ворот (ручка), винт (проталкивающий мясо) и клин (нож-резак). Стрелки наручных часов поворачиваются системой зубчатых колес разного диаметра, находящихся в зацеплении друг с другом. Один из наиболее известных несложных комбинированных механизмов - домкрат. Домкрат (рис. 8) представляет собой комбинацию винта и ворота. Головка винта подпирает нагрузку, а другой его конец входит в резьбовую опору. Усилие прилагается к рукоятке, закрепленной в головке винта. Таким образом, расстояние усилия равно длине окружности, описываемой концом ручки. Длина окружности дается выражением 2pr, где p = 3,14159, а r - радиус окружности, т.е. в данном случае длина ручки. Очевидно, что чем длиннее ручка, тем больше идеальный выигрыш в силе. Расстояние, проходимое нагрузкой за один оборот ручки, равно шагу резьбы. В идеале можно получить очень большой выигрыш в силе, если длинную ручку сочетать с малым шагом резьбы. Поэтому несмотря на малый КПД домкрата (около 25%) он дает большой реальный выигрыш в силе.

Рис. 8. ДОМКРАТ - пример несложного комбинированного механизма (сочетание винта и ворота).
Выигрыш в силе, создаваемый комбинированным механизмом, равен произведению выигрышей отдельных механизмов, входящих в его состав. Так, идеальный выигрыш в силе (ИВС) для домкрата равен отношению длины окружности, описываемой ручкой, к шагу резьбы. Для входящего в состав домкрата ворота ИВС равен отношению длины окружности, описываемой ручкой (расстояние усилия), к длине окружности винта (расстояние нагрузки). Для винта домкрата ИВС равен отношению длины окружности винта (расстояния усилия) к шагу резьбы винта (расстоянию нагрузки). Перемножая ИВС отдельных механизмов домкрата, получаем для комбинированного механизма ИВС = (Окружность ручки/Окружность винта) * (Окружность винта/Шаг резьбы) = (Окружность ручки/Шаг резьбы). Для более сложных комбинированных механизмов вычислить ИВС труднее. Поэтому для них обычно указывают лишь реальный выигрыш.
См. также
КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ;
ДИНАМИКА;
СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ;
МЕХАНИКА.
ЛИТЕРАТУРА
Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. М., 1986

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Смотреть что такое "МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ" в других словарях:


dic.academic.ru

Машины и механизмы — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 февраля 2018; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 февраля 2018; проверки требуют 3 правки.
Машины и Механизмы
Сокращённое название
(ISO 4)
ММ
Специализация Научно-популярный журнал
Периодичность раз в месяц
Язык русский
Адрес редакции Санкт-Петербург, ул. Большая Разночинная, 28
Главный редактор Камилла Андреева
Страна
Издатель Фонд научных исследований «XXI век»
Дата основания сентябрь 2005
Тираж 20 000 экз.
ISSN печатной версии 1999-2920
Индекс по каталогу «Роспечати» 20489
Индекс по каталогу «Пресса России» r20489
Награды Литературная премия имени Александра Беляева (2014)
Веб-сайт 21mm.ru

«Машины и Механизмы» — научно-популярный журнал, издающийся в Санкт-Петербурге Фондом научных исследований «XXI век» с сентября 2005 года.

На страницах журнала публикуются статьи о новейших научных тенденциях, передовых технологиях, последних изобретениях, компьютерных технологиях, коммуникациях, загадках и тайнах, военной технике, автомобилях, истории, здоровье, путешествиях и о вопросах развития общества. В 2014 году издание было отмечено Беляевской литературной премией за наиболее интересную деятельность в течение 2013 года.

Первый номер вышел в сентябре 2005 года тиражом 20 000 экземпляров. Инициировал проект президент Фонда научных исследований Александр Иванович Новиков. До сентября 2006 года журнал выходил форматом А4 на 68 страницах. Затем формат поменялся на книжный — А5. Нынешний облик журнал приобрел в декабре 2007 года, когда переплет на прямой скрепке был заменен клеевым и появился корешок с названием издания. Постепенно объём увеличился до 116 полос. Максимальный тираж достигал 30 000 экземпляров.

Тематика журнала универсальная (полидисциплинарная).[1]. В сферу интересов издания входят не только вопросы техники и передовых технологий, но и вопросы развития общества, новейших социальных и геополитических тенденций. Журнал «Машины и механизмы» отличается от прочих профильных изданий не только глубиной подачи материала, но и желанием его авторов досконально разобраться в сущности того или иного актуального явления.[2] Каждый номер посвящается актуальной теме, которая раскрывается с различных сторон, как журналистами и авторами журнала, так и специалистами. Практически в каждом выпуске публикуются научно-фантастические рассказы.

Журнал входит в содружество научно-популярных изданий «Грани познания».[3]

С журналом сотрудничают более 70 авторов, ученые, изобретатели, историки и аналитики. Налажены творческие связи с научными, производственными, учебными и общественными организациями. На страницах издания в разные годы публиковались интервью с Жоресом Алфёровым, Борисом Стругацким, Даниилом Граниным.

Журнал распространяется в Санкт-Петербурге, Москве, Белгороде, Казани, Краснодаре, Новосибирске, Петрозаводске, Сочи, Ростове-на-Дону, Нижнем Новгороде, Екатеринбурге, Хабаровске, Пятигорске, Воронеже, Тольятти. Большая часть тиража с 2013 года бесплатно распространяется в ведущих вузах Санкт-Петербурга, а с 2014 и в МГТУ имени Баумана (Москва). Часть подписного тиража уходит в страны ближнего и дальнего зарубежья.

Официальные группы:

Обзоры и награды:

ru.wikipedia.org

МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ, механические устройства, облегчающие труд и повышающие его производительность. Машины могут быть разной степени сложности – от простой одноколесной тачки до лифтов, автомобилей, печатных, текстильных, вычислительных машин. Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой. Например, генераторы гидроэлектростанции преобразуют механическую энергию падающей воды в электрическую энергию. Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию бензина в тепловую, а затем в механическую энергию движения автомобиля (см. также ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ; ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ; ТУРБИНА). Так называемые рабочие машины преобразуют свойства или состояние материалов (металлорежущие станки, транспортные машины) либо информацию (вычислительные машины).

Машины состоят из механизмов (двигательного, передаточного и исполнительного) – многозвенных устройств, передающих и преобразующих силу и движение. Простой механизм, называемый полиспастом (см. БЛОКИ И ПОЛИСПАСТЫ), увеличивает силу, приложенную к грузу, и за счет этого позволяет вручную поднимать тяжелые предметы. Другие механизмы облегчают работу, увеличивая скорость. Так, велосипедная цепь, входящая в зацепление со звездочкой, преобразует медленное вращение педалей в быстрое вращение заднего колеса. Однако механизмы, увеличивающие скорость, делают это за счет уменьшения силы, а увеличивающие силу – за счет уменьшения скорости. Увеличить одновременно и скорость и силу невозможно. Механизмы могут также просто изменять направление силы. Пример – блок на конце флагштока: чтобы поднять флаг, тянут за шнур вниз. Изменение направления может сочетаться с увеличением силы или скорости. Так, тяжелый груз можно приподнять, нажимая на рычаг вниз.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

Основной закон.

Хотя механизмы и позволяют получить выигрыш в силе или скорости, возможности такого выигрыша ограничиваются законом сохранения энергии. В применении к машинам и механизмам он гласит: энергия не может ни возникать, ни исчезать, она может быть лишь преобразована в другие виды энергии или в работу. Поэтому на выходе машины или механизма не может оказаться больше энергии, чем на входе. К тому же в реальных машинах часть энергии теряется из-за трения. Поскольку работа может быть превращена в энергию и наоборот, закон сохранения энергии для машин и механизмов можно записать в виде

Работа на входе = Работа на выходе + Потери на трение.

Отсюда видно, в частности, почему невозможна машина типа вечного двигателя: из-за неизбежных потерь энергии на трение она рано или поздно остановится.

Выигрыш в силе или скорости.

Механизмы, как указывалось выше, могут применяться для увеличения силы или скорости. Идеальный, или теоретический, выигрыш в силе или скорости – это коэффициент увеличения силы или скорости, который был бы возможен в отсутствие потерь энергии, обусловленных трением. Идеальный выигрыш на практике недостижим. Реальный выигрыш, например в силе, равен отношению силы (называемой нагрузкой), которую развивает механизм, к силе (называемой усилием), которая прикладывается к механизму.

Механический КПД.

Коэффициентом полезного действия машины называется процентное отношение работы на ее выходе к работе на ее входе. Для механизма КПД равен отношению реального выигрыша к идеальному. КПД рычага может быть очень высоким – до 90% и даже больше. В то же время КПД полиспаста из-за значительного трения и массы движущихся частей обычно не превышает 50%. КПД домкрата может составлять лишь 25% из-за большой площади контакта между винтом и его корпусом, а следовательно, большого трения. Это приблизительно такой же КПД, как у автомобильного двигателя. См. АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ.

КПД можно в известных пределах повысить, уменьшив трение за счет смазки и применения подшипников качения. См. также СМАЗКА.

ПРОСТЕЙШИЕ МЕХАНИЗМЫ

Простейшие механизмы можно найти почти в любых более сложных машинах и механизмах. Их всего шесть: рычаг, блок, дифференциальный ворот, наклонная плоскость, клин и винт. Некоторые авторитетные специалисты утверждают, что на самом деле можно говорить всего лишь о двух простейших механизмах – рычаге и наклонной плоскости, – так как нетрудно показать, что блок и ворот представляют собой варианты рычага, а клин и винт – варианты наклонной плоскости.

Рычаг.

Это жесткий стержень, который может свободно поворачиваться относительно неподвижной точки, называемой точкой опоры. Примером рычага могут служить лом, молоток с расщепом, тачка, метла.

Рычаги бывают трех родов, различающихся взаимным расположением точек приложения нагрузки и усилия и точки опоры (рис. 1). Идеальный выигрыш в силе рычага равен отношению расстояния DE от точки приложения усилия до точки опоры к расстоянию DL от точки приложения нагрузки до точки опоры. Для рычага I рода расстояние DE обычно больше DL, а поэтому идеальный выигрыш в силе больше 1. Для рычага II рода идеальный выигрыш в силе тоже больше единицы. Что же касается рычага III рода, то величина DE для него меньше DL, а стало быть, больше единицы выигрыш в скорости.

Блок.

Это колесо с желобом по окружности для каната или цепи. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах. Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспастом. Одиночный блок может быть либо с закрепленной осью (уравнительным), либо подвижным (рис. 2). Блок с закрепленной осью действует как рычаг I рода с точкой опоры на его оси. Поскольку плечо усилия равно плечу нагрузки (радиус блока), идеальный выигрыш в силе и скорости равен 1. Подвижный же блок действует как рычаг II рода, поскольку нагрузка расположена между точкой опоры и усилием. Плечо нагрузки (радиус блока) вдвое меньше плеча усилия (диаметр блока). Поэтому для подвижного блока идеальный выигрыш в силе равен 2.

Более простой способ определения идеального выигрыша в силе для блока или системы блоков – по числу параллельных концов каната, удерживающих нагрузку, как это нетрудно сообразить, взглянув на рис. 2.

Уравнительные и подвижные блоки можно сочетать по-разному для увеличения выигрыша в силе. В одной обойме можно установить два, три или большее число блоков, а конец троса можно прикрепить либо к неподвижной, либо к подвижной обойме.

Дифференциальный ворот.

Это, в сущности, два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси (рис. 3), например, колодезный ворот с ручкой.

Дифференциальный ворот может давать выигрыш как в силе, так и в скорости. Это зависит от того, где прилагается усилие, а где – нагрузка, поскольку он действует как рычаг I рода. Точка опоры расположена на закрепленной (фиксированной) оси, а поэтому плечи усилия и нагрузки равны радиусам соответствующих колес. Пример такого устройства для выигрыша в силе – отвертка, а для выигрыша в скорости – шлифовальный круг.

Зубчатые колеса.

Система двух находящихся в зацеплении зубчатых колес, сидящих на валах одинакового диаметра (рис. 4), в какой-то мере аналогична дифференциальному вороту (см. также ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА). Скорость вращения колес обратно пропорциональна их диаметру. Если малая ведущая шестерня A (к которой приложено усилие) по диаметру вдвое меньше большого зубчатого колеса B, то она должна вращаться вдвое быстрее. Таким образом, выигрыш в силе такой зубчатой передачи равен 2. Но если точки приложения усилия и нагрузки поменять местами, так что колесо B станет ведущим, то выигрыш в силе будет равен 1/2, а выигрыш в скорости – 2.

Наклонная плоскость.

Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, а также конвейеры (с роликами для уменьшения трения).

Идеальный выигрыш в силе, обеспечиваемый наклонной плоскостью (рис. 5), равен отношению расстояния, на которое перемещается нагрузка, к расстоянию, проходимому точкой приложения усилия. Первое есть длина наклонной плоскости, а второе – высота, на которую поднимается груз. Поскольку гипотенуза больше катета, наклонная плоскость всегда дает выигрыш в силе. Выигрыш тем больше, чем меньше наклон плоскости. Этим объясняется то, что горные автомобильные и железные дороги имеют вид серпантина: чем меньше крутизна дороги, тем легче по ней подниматься.

Клин.

Это, в сущности, сдвоенная наклонная плоскость (рис. 6). Главное его отличие от наклонной плоскости в том, что она обычно неподвижна, и груз под действием усилия движется по ней, а клин вгоняют под нагрузку или в нагрузку. Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, зубило, нож, гвоздь, швейная игла.

Идеальный выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению его длины к толщине на тупом конце. Реальный выигрыш клина, в отличие от других простейших механизмов, трудно определить. Сопротивление, встречаемое им, непредсказуемо меняется для разных участков его «щек». Из-за большого трения его КПД столь мал, что идеальный выигрыш не имеет особого значения.

Винт.

Резьба винта (рис. 7) – это, в сущности, наклонная плоскость, многократно обернутая вокруг цилиндра. В зависимости от направления подъема наклонной плоскости винтовая резьба может быть левой (A) или правой (B). Сопрягающаяся деталь, естественно, должна иметь резьбу такого же направления. Примеры простых устройств с винтовой резьбой – домкрат, болт с гайкой, микрометр, тиски.

Поскольку резьба – наклонная плоскость, она всегда дает выигрыш в силе. Идеальный выигрыш равен отношению расстояния, проходимого точкой приложения усилия за один оборот винта (длины окружности), к расстоянию, проходимому при этом нагрузкой по оси винта. За один оборот нагрузка перемещается на расстояние между двумя соседними витками резьбы (a и b или b и c на рис. 7), которое называется шагом резьбы. Шаг резьбы обычно значительно меньше ее диаметра, так как иначе слишком велико трение.

КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Комбинированный механизм состоит из двух или большего числа простых. Это не обязательно сложное устройство; многие довольно простые механизмы тоже можно считать комбинированными. Например, в мясорубке имеются ворот (ручка), винт (проталкивающий мясо) и клин (нож-резак). Стрелки наручных часов поворачиваются системой зубчатых колес разного диаметра, находящихся в зацеплении друг с другом. Один из наиболее известных несложных комбинированных механизмов – домкрат.

Домкрат (рис. 8) представляет собой комбинацию винта и ворота. Головка винта подпирает нагрузку, а другой его конец входит в резьбовую опору. Усилие прилагается к рукоятке, закрепленной в головке винта. Таким образом, расстояние усилия равно длине окружности, описываемой концом ручки. Длина окружности дается выражением 2pr, где p = 3,14159, а r – радиус окружности, т.е. в данном случае длина ручки. Очевидно, что чем длиннее ручка, тем больше идеальный выигрыш в силе. Расстояние, проходимое нагрузкой за один оборот ручки, равно шагу резьбы. В идеале можно получить очень большой выигрыш в силе, если длинную ручку сочетать с малым шагом резьбы. Поэтому несмотря на малый КПД домкрата (около 25%) он дает большой реальный выигрыш в силе.

Выигрыш в силе, создаваемый комбинированным механизмом, равен произведению выигрышей отдельных механизмов, входящих в его состав. Так, идеальный выигрыш в силе (ИВС) для домкрата равен отношению длины окружности, описываемой ручкой, к шагу резьбы. Для входящего в состав домкрата ворота ИВС равен отношению длины окружности, описываемой ручкой (расстояние усилия), к длине окружности винта (расстояние нагрузки). Для винта домкрата ИВС равен отношению длины окружности винта (расстояния усилия) к шагу резьбы винта (расстоянию нагрузки). Перемножая ИВС отдельных механизмов домкрата, получаем для комбинированного механизма

ИВС = (Окружность ручки/Окружность винта) ґ

(Окружность винта/Шаг резьбы) = (Окружность ручки/Шаг резьбы).

Для более сложных комбинированных механизмов вычислить ИВС труднее. Поэтому для них обычно указывают лишь реальный выигрыш. См. также КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ; ДИНАМИКА; СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ; МЕХАНИКА.

www.krugosvet.ru

Теория механизмов и машин — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. ТММ.

Теория механизмов и машин (ТММ) — это научная дисциплина об общих методах исследования, построения, кинематики и динамики механизмов и машин и о научных основах их проектирования.

В качестве самостоятельной научной дисциплины ТММ, как и многие другие прикладные разделы механики, возникла на волне промышленной революции, начало которой относится к 30-м годам XVIII столетия, хотя машины создавались задолго до этого, и простые механизмы (колесо, винтовая передача и др.) широко использовались ещё во времена Древнего Египта.

Глубокий научный подход в теории механизмов и машин начал широко применяться с начала XIX века. Весь предшествующий период развития техники можно рассматривать как период эмпирического создания машин, на протяжении которого делались изобретения большого количества простых машин и механизмов, среди которых:

Чебышев П.Л. 1821-1894

Теория механизмов и машин в своём развитии опиралась на важнейшие физические законы — закон сохранения энергии, законы Амонтона и Кулона для определения сил трения, золотое правило механики и др. В ТММ широко используются законы, теоремы и методы теоретической механики. Важное значение для данной дисциплины имеют: понятие передаточного отношения, основы теории эвольвентного зацепления и др.

Можно отметить роль, которую сыграли в создании предпосылок для развития ТММ следующие учёные: Архимед, Дж. Кардано, Леонардо да Винчи, Л. Эйлер, Д. Ватт, Г. Амонтон, Ш. Кулон.

Франц Рёло́ 1828-1905

Одним из основоположников теории механизмов и машин считается Пафнутий Чебышёв (1812-1894), который во второй половине XIX века опубликовал серию важнейших работ, посвящённых анализу и синтезу механизмов. Одно из его изобретений — механизм Чебышёва.

Артоболевский И.И. 1905-1977

В XIX веке развиваются такие разделы, как кинематическая геометрия механизмов (Савари, Шаль, Оливье), кинетостатика (Г. Кориолис), классификация механизмов по функции преобразования движения (Г. Монж), решается задача расчёта маховика (Ж. В. Понселе) и др. Были написаны первые научные монографии по механике машин (Р. Виллис, А. Бориньи), читаются первые курсы лекций по ТММ, выходят первые учебники (А. Бетанкур, Д. С. Чижов, Ю. Вейсбах).

Во второй половине XIX столетия публикуются работы немецкого учёного Ф. Рёло, в которых вводятся важные понятия кинематической пары, кинематической цепи и кинематической схемы.

В советское время крупнейший вклад в становление теории механизмов и машин как отдельной дисциплины внес Артоболевский И.И. Им опубликован целый ряд фундаментальных и обобщающих работ.

В 1969 году он был инициатором создания Международной федерации по теории машин и механизмов (МФТоММ), насчитывающей 45 стран-участниц, несколько раз избирался её президентом.

Машина  — технический объект, состоящий из взаимосвязанных функциональных частей (узлов, устройств, механизмов и др.), предназначенный для получения или преобразования механической энергии с целью выполнения возложенных на него функций.

Механизм  — система взаимосвязанных тел, предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел. Механизм составляет основу большинства машин.

Твёрдое тело, входящее в состав механизма, называется звеном. Звено - отдельная деталь, либо группа деталей, жёстко связанных между собой. Звено может состоять из одной или нескольких неподвижно соединённых деталей.

Соединение звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Наиболее распространённые кинематические пары: цилиндрический шарнир; шаровой шарнир; ползун и направляющая; винтовая передача. На рисунках приведены условные трёхмерные обозначения типовых кинематических пар для построения пространственных кинематических схем механизмов согласно ISO 3952 [1].

При построении механизма звенья соединяются в кинематические цепи. Другими словами, механизм – это кинематическая цепь, в состав которой входит неподвижное звено (стойка или корпус (основание)), число степеней свободы которого равняется числу обобщённых координат, характеризующих положения звеньев относительно стойки. Движение звеньев рассматривается по отношению к неподвижному звену – стойке (корпусу, основанию).

Теория механизмов и машин решает следующие задачи:

  1. Структура механизмов и машин.
  2. Геометрия механизмов и их элементов.
  3. Динамика машин и механизмов.

Широкое развитие систем автоматизированного проектирования на базе компьютерной техники позволило существенно снизить трудоемкость ранее применявшихся графических методов анализа и синтеза механизмов. Появилась возможность пространственной анимации виртуальных моделей механизмов. САПР позволяют также проводить проверку на пространственную совместимость звеньев в сложных механизмах, что было весьма затруднительно ранее без изготовления моделей.

Рост вычислительных мощностей позволил отказаться от ранее применявшихся вынужденных упрощений в методиках расчетов.

Широкое распространение получила параметризация моделей, когда, например, геометрические размеры звеньев могут быть изменены на любом этапе проектирования с пересчетом результатов.

  1. ↑ ISO 3952 Kinematic diagrams - Graphical symbols

ru.wikipedia.org

Понятие о машинах и механизмах

В современной технике используется большое количество самых разнообразных устройств, приборов и машин, которые предназначаются для того, чтобы передавать энергию и движение при помощи специальных механизмов. Именно по этой причине те инженеры, специализацией которых является конструирование, эксплуатация и разработка технологий изготовления технических изделий, должны обладать всеми необходимыми знаниями относительно их энергетики и механики. Это означает, что им необходимо иметь полное представление о том, какими бывают механизмы, при помощи каких методов производится их силовой, кинематический и метрический расчет, а также о тех динамических процессах, которые протекают в ходе их функционирования. Общая теория механизмов и машин как раз и объединяет в себе все эти вопросы.

 

 

Интересные машины и механизмы

В технике машинами называют такие механические устройства, которые выполняют некую полезную работу, связанную с различными преобразованиями энергии или осуществлением процесса производства. Каждая машина имеет в своей конструкции рабочий (исполнительный) орган, приводимый в действие посредством системы механизмов машиной-двигателем.

Механизм, это некоторая совокупность неподвижных и подвижных деталей, за счет которых обеспечивается преобразование и передача сил и движений, в результате чего выполняется полезная работа.

Все механизмы состоят из отдельных тел, которые именуются звеньями. Каждое из них представляет собой одну или несколько деталей, которые соединены между собой неподвижно. Любой механизм состоит из подвижных звеньев и хотя бы одного неподвижного звена. Из них ведущим называется то, к которому в результате приложения моментов сил и внешних сил сообщается движение. Ведомыми именуются звенья, к которым передается движение. Например, в таком устройстве, как машинные тиски, ведущим звеном является рукоятка, ведомым – подвижная губка. Корпус и присоединенная к нему неподвижная губка составляют неподвижное звено. В большинстве случаев механизмы представляют собой составные части кинематических схем машин, но могут иметь и самостоятельное применение (таковыми, к примеру, являются механизмы тахометров, арифмометров, часов и т.п.).

Основным признаком, который отличает механизм или машину от сооружения, является то, что в них отдельные составные части находятся в движении. Что касается отличия механизма от машины, то оно состоит в том, что сам по себе механизм ни преобразует различную энергию, ни совершает никакой самостоятельной полезной работы.

В теории машин и механизмов используются главным образом положения теоретической механики и ее законы. Кроме того, предметом ее изучения являются методы исследования разнообразных механизмов и машин, а также строгие научные основы их построения. Необходимо также отметить, что теория машин и механизмов представляет собой приложение к вопросам машиностроения, и одновременно с этим непосредственное продолжение теоретической механики, поскольку в ней активно используются методы динамического, кинематического и структурного анализа и синтеза.

 

 

 

gk-drawing.ru

Теория механизмов и машин - это... Что такое Теория механизмов и машин?

Теория машин и механизмов (ТММ) — это научная дисциплина об общих методах исследования, построения, кинематики и динамики механизмов и машин и о научных основах их проектирования.

История развития дисциплины

В качестве самостоятельной научной дисциплины ТММ, как и многие другие прикладные разделы механики, возникла на волне промышленной революции, начало которой относится к 30-м годам XVIII столетия, хотя машины создавались задолго до этого, и простые механизмы (колесо, винтовая передача и др.) широко использовались ещё во времена Древнего Египта.

Глубокий научный подход в теории механизмов и машин начал широко применяться с начала XIX века. Весь предшествующий период развития техники можно рассматривать как период эмпирического создания машин, на протяжении которого делались изобретения большого количества простых машин и механизмов, среди которых:

Теория механизмов и машин в своём развитии опиралась на важнейшие физические законы — закон сохранения энергии, законы Амонтона и Кулона для определения сил трения, золотое правило механики и др. В ТММ широко используются законы, теоремы и методы теоретической механики. Важное значение для данной дисциплины имеют: понятие передаточного отношения, основы теории эвольвентного зацепления и др.

Можно отметить роль, которую сыграли в создании предпосылок для развития ТММ, следующие учёные: Л. Эйлер, Леонардо да Винчи, Дж. Кардано, Д. Ватт, Г. Амонтон, Ш. Кулон.

Одним из основоположников теории механизмов и машин считается Пафнутий Чебышев (1812-1894), который во второй половине XIX века опубликовал серию важнейших работ, посвящённых анализу и синтезу механизмов. Одно из его изобретений — механизм Чебышева.

В XIX веке развиваются такие разделы как кинематическая геометрия механизмов (Савари, Шаль, Оливье), кинетостатика (Г. Кориолис), классификация механизмов по функции преобразования движения (Г. Монж), решается задача расчёта маховика (Ж. В. Понселе) и др. Были написаны первые научные монографии по механике машин (Р. Виллис, А. Бориньи), читаются первые курсы лекций по ТММ, выходят первые учебники (А. Бетанкур, Д. С. Чижов, Ю. Вейсбах).

Во второй половине XIX столетия публикуются работы немецкого учёного Ф. Рёло, в которых вводятся важные понятия кинематической пары, кинематической цепи и кинематической схемы.

Основные понятия

Машина  — технический объект, состоящий из взаимосвязанных функциональных частей (узлов, устройств, механизмов и др.), предназначенный для получения или преобразования механической энергии с целью выполнения возложенных на него функций.

Механизм  — система взаимосвязанных тел, предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел. Механизм составляет основу большинства машин.

Твёрдое тело, входящее в состав механизма, называется звеном. Звено может состоять из одной или нескольких неподвижно соединённых деталей.

Соединение звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Наиболее распространённые кинематические пары: цилиндрический шарнир; шаровой шарнир; ползун и направляющая; винтовая передача. На рисунках приведены условные трёхмерные обозначения типовых кинематических пар для построения пространственных кинематических схем механизмов согласно ISO 3952 [1].

  • Цилиндрический шарнир

  • Ползун и направляющая

  • Винтовая пара

  • Сферический шарнир

При построении механизма звенья соединяются в кинематические цепи. Другими словами, механизм – это кинематическая цепь, в состав которой входит неподвижной звено (стойка или корпус (основание)), число степеней свободы которого равняется числу обобщённых координат, характеризующих положения звеньев относительно стойки. Движение звеньев рассматривается по отношению к неподвижному звену – стойке (корпусу, основанию).

Задачи дисциплины

Теория механизмов и машин решает следующие задачи:

  • анализ механизмов, то есть описание движения, кинематический и динамический анализ существующих и разрабатываемых механизмов;
  • синтез механизмов, то есть проектирование структуры и геометрии механизмов на основе заданных кинематических и динамических характеристик;
  • задачи теории машин-автоматов, рассматривающей вопросы построения схем автоматических машин, исходя из условий согласованной работы отдельных механизмов, и достижения оптимальной продуктивности, точности и надёжности машин-автоматов.

Структура дисциплины

  1. Структура механизмов и машин.
  2. Геометрия механизмов и их элементов.
  3. Кинематика механизмов.
  4. Динамика машин и механизмов.

Современное состояние дисциплины

Литература

Примечания

  1. ISO 3952 Kinematic diagrams - Graphical symbols

Ссылки

dic.academic.ru

Механизмы и технологические машины

В технике механизм – это некая совокупность подвижных и неподвижных частей, с помощью которой обеспечивается передача движения и силы, а также их преобразование для того, чтобы машина смола выполнить определенную полезную работу.

Под машиной понимается некое механическое устройство, которое предназначено для выполнения полезной работы. При этом последняя в обязательном порядке связана с такими процессами, как производство и преобразование кинетической энергии. В конструкции любой машины есть рабочий (исполнительный) орган, приведение которого в движение производится при помощи системы механизмов машиной-двигателем.

Винтовые механизмы

Коробки подач

Коробки скоростей

Кулачковый механизм

Кулисный механизм

Кривошипно-шатунный механизм

Линейные механизмы

Механизмы роботов

Машины и механизмы

Вибрационный механизм

Механизмы торможения

Зубчатые передачи

Цепные передачи

Ременные передачи

Фрикционные передачи

Планетарные передачи

Автоподъёмник

Храповой механизм

 

 

В современном мире используется огромное количество самых разнообразных машин, а также устройств и приборов, основанных на механическом действии, основной характеристикой и предназначением которых является способность транслировать движение и передавать энергию с помощью механизмов.

Современные машины разрабатываются инженерами, использующими для этого приемы и методики, наработанные во многих технических дисциплинах. При этом следует особо отметить, что при создании каждого прибора, машины или любого другого устройства механического действия в обязательном порядке нужно осуществлять правильный выбор кинематических схем, тщательно прорабатывать вопросы, связанные с их динамическими характеристиками, расчетами других важных параметров, и на этой основе осуществлять выбор того или иного силового элемента конструкции.

Главным трендом развития техники в настоящее время является разработка и повсеместное практическое внедрение различных средств автоматики, которые необходимы для облегчения тяжелого физического труда, существенного улучшения качественных характеристик готовой продукции, обеспечения возможности производить ее большими партиями с минимальными издержками.

В последние годы все более актуальной становится также и проблема автоматизации интеллектуального труда, поскольку он играет все более существенную роль в самых различных экономических процессах. Суть ее в данном контексте состоит в том, чтобы в максимально возможной степени обеспечить «машинное» решение разнообразных сложных логических задач. Чтобы автоматизировать и физический, и интеллектуальный труд, следует создавать новые машины-автоматы, механизмы, а также комплексные системы автоматического действия.

Такая дисциплина, как теория механизмов, является и научной базой современного машиностроения, и той основой, на которой решаются задачи автоматизации.

В настоящее время одним из магистральных путей научно-технического прогресса является внедрение гибких автоматизированных производственных систем и промышленных роботов.

Поскольку в таких областях, как вычислительная техника, радиоэлектроника, автоматика, информатика прогресс идет, что называется, «семимильными шагами», то появляются совершенно новые подходы к решению проблемы комплексной автоматизации, которые состоят из так называемых интегрированных систем. Главной отличительной чертой этих сложнейших механизированных и автоматизированных комплексов является то, что они объединяют в себе весь процесс создания готовой продукции: начиная от стадий ее проектирования и разработки и заканчивая доставкой конечному потребителю.

Несмотря на все успехи в области автоматизации, сейчас людям все же приходится выполнять немало тяжелых физически, неинтересных, а порой и вредных для здоровья рабочих процедур. В то же самое время уже существуют целые отрасли производства, в которых именно участие человека существенно уменьшает экономическую эффективность, поскольку у людей есть физиологический предел, ограничивающий их способность осуществлять те или иные действия.

Использование роботов и других средств автоматизации особенно оправдано в тех областях человеческой деятельности, где по-прежнему велика доля монотонного и утомительного физического труда. Без них практически невозможно обойтись также при освоении космического пространства, исследовании океанских глубин и прочих неизведанных областей. Очень важен также и социальный аспект автоматизации, который со временем приобретает все большую важность.

 

 

 

gk-drawing.ru

2.1. Механизмы машин

 

В этом разделе представлены простейшие механизмы машин и отражены принципы и условия передачи движения в них, характеристики статики, кинематики  и динамики цепей привода, а также надежности деталей и узлов по критериям прочности, усталости, износостойкости. Помимо этого уделено внимание элементам теории управления применительно к системам управления строительными машинами, рассмотрены основы теории их рабочих процессов тяговой динамики и производительности. Сформированные здесь сведения составляют основы прикладной механики машин и являются ключом к пониманию принципов их действия и эксплуатации.

 

Механизмы машин

 

Механизм - система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других, обычно твёрдых тел. Если в преобразовании движения участвуют жидкие или газообразные тела, то механизм называют гидравлическим или пневматическим.

 

Твёрдое тело, входящее в состав механизма, называют звеном. В каждом механизме имеется неподвижное звено, или условно принимаемое за такое - стойка, а также подвижные звенья. В механизме выделяют одно входное звено, получающее движение от двигателя непосредственно или с помощью механизмов, и одно выходное звено, реализующее требуемое движение для дальнейшей передачи его рабочему органу или движителю машины.

Подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающих относительное движение, называют кинематической парой. Их разделяют по характеру звеньев (плоские, цилиндрические, сферические и др.), траектории взаимного движения (поступательная, вращательная, винтовая) и числу степеней свободы (одно-, двух-, трёх-, четырёх- и пятиподвижные) (рис.2.1).

 

 

Рис. 2.1. Типовые кинематические пары

 

Все кинематические пары по характеру контакта их звеньев разделяют на низшие и высшие. В нижних парах, реализующих требуемое относительное движение звеньев, их контакт происходит по поверхности при постоянном соприкосновении. К таким парам относят: вращательную, поступательную, винтовую, цилиндрическую, сферическую и плоскостную. В высших парах (зацепления) требуемое движение звеньев может быть получено только при соприкосновении ее элементов по линиям и в точках. Механизмы с такими парами обладают практически неограниченными возможностями для воспроизведения любого закона движения. Система звеньев, соединенная кинематическими парами, называют кинематической цепью, которые разделяют на замкнутые и незамкнутые.

Формирование кинематических пар и механизмов в целом осуществляется путем сборки отдельных звеньев - деталей. С целью обеспечения взаимозаменяемости деталей, возможности их сборки в узлы без дополнительных подгонок, они изготовляются с определенными, заранее заданными отклонениями от номинального размера. Это обусловлено тем, что при изготовлении даже одной детали  невозможно добиться того, чтобы её размеры были абсолютно верны. Разность между наибольшими и наименьшими предельными размерами называется допуском. В зависимости от требований, предъявляемых к соединяемым деталям, задаются различные величины допусков, характеризующие класс точности. Всего установлено 19 квалитетов. В строительно-дорожном машиностроении наиболее применяемыми являются 6÷8й (IT 6÷8). Характер соединения деталей называют посадкой, которая определяется разностью размеров деталей соединения: отверстия и вала. Посадки подразделяют на три группы: с зазором, с натягом и переходные, при которых возможно получение как зазоров, так и натягов в зависимости от полей допусков сопрягаемых деталей. Указанные выше виды посадок реализуются технологическими процессами сборки, осуществляемыми с применением соединений: шпоночных, шлицевых, клеммовых, клиновых и других, позволяющих обеспечить один из видов соединений детали с валом: свободное при вращении, подвижное без вращения и глухое (жесткое).

studfile.net

Машины и Механизмы - это... Что такое Машины и Механизмы?

«Машины и Механизмы»
Специализация:

научно-популярный

Периодичность:

ежемесячно

Сокращённое название:

"ММ"

Язык:

русский

Адрес редакции:

197110, Санкт-Петербург, ул. Большая Разночинная 28

Главный редактор:

Андреева Людмила

Издатель:

Фонд научных исследований “XXI век”

Страна:

 Россия

История издания:

с 2005 по настоящее время

Тираж:

30 000 экз (2009 г.)

ISSN:

1999-2920

Веб-сайт:

http://21mm.ru/

«Машины и Механизмы» — ежемесячный научно-популярный иллюстрированный журнал. Ежемесячный тираж — 30 000 экземпляров. В каждом номере публикуются научно-популярные материалы познавательного характера, рассказывающие в доступной форме об инновациях, изобретениях и исследованиях в различных областях науки и сферах деятельности человека. Материалы размещены под рубриками, названия которых содержат слово «машина» либо «механизм»: механизм исследований, машина изобретений и т. п. Каждая статья кроме основной информации содержит мнения различных специалистов, сведения, полученные в административных органах, анализ рынка, комментарии и пр. Машины, которые мы создаем Механизмы, которые нами руководят

МЫ ПИШЕМ о технологиях, человеке, изобретениях, обществе НАС ЧИТАЮТ любознательные, думающие, внимательные, имеющие свое мнение МЫ ХОТИМ познавать, открывать, испытывать, рассказывать МЫ С ВАМИ МОЖЕМ развиваться, спорить, сотрудничать

Используются авторитетные источники информации: ведущие ВУЗы, НИИ, КБ, проектно — инженерные организации, крупные компании и промышленные предприятия в России и за рубежом. Целевая аудитория: мужчины и женщины от 25 лет, среднего и высокого достатка, посвящающие свой досуг интеллектуальному и активному отдыху. Авторы материалов — ученые, инженеры, изобретатели, а также журналисты, специализирующиеся в данной тематике.

Система распространения:

Санкт — Петербург: ООО «Метропресс» (178 киосков, в том числе 42 магазина «Первая полоса», ЗАО «Нева — Пресс» (Окей, Патерсон,), ООО «Мир» (85 АЗС ПТК, Лукойл), ООО «СИиР»(84 киоска) , ООО «Союзпечать» (137 киосков).

Города: Барнаул, Белгород,Владивосток,Волгоград, Воронеж,Екатеринбург,Иркутск,Казань,Калининград,Краснодар,Минск,Москва,Н. Новгород,Новосибирск, Волгоград,Омск, Пермь,Петрозаводск,Пятигорск,Ростов на Дону,Самара, Санкт-Петербург,Саратов,Сочи, Тюмень,Уфа,Хабаровск,Чебоксары,Челябинск. Сочи.

По подписке по всей России: ООО «Межрегиональное агентство подписки», ОАО «Агентство Роспечать»,ООО «БЭСТ-Пресса» (Воронеж), ООО "Пресс-информ " (Санкт — Петербург) и др.

Существует адресная подписка депутатам Законодательного Собрания, ректорам Санкт-Петербургских вузов и директорам НИИ, а также в Академии наук и профильные организации (учебные и научные центры).

Награды журнала

Конкурс «Сделано в Петербурге» учрежден правительством Санкт-Петербурга. Журнал «Машины и механизмы» становился лауреатом этого конкурса уже дважды. В мае 2007 года журнал получил диплом «За высокие показатели качества и возрождение престижа петербургской марки качества». По итогам 2007 года награждён знаком качества «Сделано в Санкт-Петербурге». Санкт-Петербургская торгово-промышленная палата учредила специальный диплом «За поддержку промышленности Санкт-Петербурга». Этот диплом и памятная медаль ТПП были вручены нашему журналу в мае 2007 года по итогам конкурса журналистского мастерства СеЗам-2007. Журнал «ММ» удостоен знака отличия «Золотой фонд прессы-2008». Список обладателей этого знака оглашен 25 декабря 2007 года Общественным экспертным советом Знака отличия «Золотой фонд прессы» под председательством президента Российской библиотечной ассоциации, генерального директора Российской национальной библиотеки В. Н. Зайцева и генерального директора Российской государственной библиотеки, члена президиума Совета при Президенте РФ по культуре и искусству, президента Библиотечной ассамблеи Евразии В. В. Федорова.

Проекты ФНИ XXI век

1.Международный журнал «Биосфера».

2.Поддержка национального приоритетного проекта «Образование». Фонд научных исследований "XXI век " участвует в российском приоритетном национальном проекте «Образование»! С сентября 2009 года организована бесплатная подписка научно-популярного журнала «Машины и Механизмы» студенческих библиотеках вузов Санкт — Петербурга.

3.Партнерские соглашения. Журнал «ММ» и Фонд «Сделано в Петербурге» заключили партнерское соглашение о проведении совместной деятельности, направленной на сотрудничество организаций, с целью развития инновационных, общеобразовательных и культурных процессов в Российской Федерации. Партнерские соглашения официально подтверждают взаимовыгодное сотрудничество двух организаций. С каждой организацией заключается индивидуальное соглашение. Сейчас идут переговоры санкт-петербургскими НИИ и ВУЗами.

dic.academic.ru

МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ: ПРОСТЕЙШИЕ МЕХАНИЗМЫ - Словарь Кольера - Русский язык

К статье МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ

Простейшие механизмы можно найти почти в любых более сложных машинах и механизмах. Их всего шесть: рычаг, блок, дифференциальный ворот, наклонная плоскость, клин и винт. Некоторые авторитетные специалисты утверждают, что на самом деле можно говорить всего лишь о двух простейших механизмах - рычаге и наклонной плоскости, - так как нетрудно показать, что блок и ворот представляют собой варианты рычага, а клин и винт - варианты наклонной плоскости.

Рычаг. Это жесткий стержень, который может свободно поворачиваться относительно неподвижной точки, называемой точкой опоры. Примером рычага могут служить лом, молоток с расщепом, тачка, метла.

Рычаги бывают трех родов, различающихся взаимным расположением точек приложения нагрузки и усилия и точки опоры (рис. 1). Идеальный выигрыш в силе рычага равен отношению расстояния DE от точки приложения усилия до точки опоры к расстоянию DL от точки приложения нагрузки до точки опоры. Для рычага I рода расстояние DE обычно больше DL, а поэтому идеальный выигрыш в силе больше 1. Для рычага II рода идеальный выигрыш в силе тоже больше единицы. Что же касается рычага III рода, то величина DE для него меньше DL, а стало быть, больше единицы выигрыш в скорости.

Блок. Это колесо с желобом по окружности для каната или цепи. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах. Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспастом. Одиночный блок может быть либо с закрепленной осью (уравнительным), либо подвижным (рис. 2). Блок с закрепленной осью действует как рычаг I рода с точкой опоры на его оси. Поскольку плечо усилия равно плечу нагрузки (радиус блока), идеальный выигрыш в силе и скорости равен 1. Подвижный же блок действует как рычаг II рода, поскольку нагрузка расположена между точкой опоры и усилием. Плечо нагрузки (радиус блока) вдвое меньше плеча усилия (диаметр блока). Поэтому для подвижного блока идеальный выигрыш в силе равен 2.

Более простой способ определения идеального выигрыша в силе для блока или системы блоков - по числу параллельных концов каната, удерживающих нагрузку, как это нетрудно сообразить, взглянув на рис. 2.

Уравнительные и подвижные блоки можно сочетать по-разному для увеличения выигрыша в силе. В одной обойме можно установить два, три или большее число блоков, а конец троса можно прикрепить либо к неподвижной, либо к подвижной обойме.

Дифференциальный ворот. Это, в сущности, два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси (рис. 3), например, колодезный ворот с ручкой.

Дифференциальный ворот может давать выигрыш как в силе, так и в скорости. Это зависит от того, где прилагается усилие, а где - нагрузка, поскольку он действует как рычаг I рода. Точка опоры расположена на закрепленной (фиксированной) оси, а поэтому плечи усилия и нагрузки равны радиусам соответствующих колес. Пример такого устройства для выигрыша в силе - отвертка, а для выигрыша в скорости - шлифовальный круг.

Зубчатые колеса. Система двух находящихся в зацеплении зубчатых колес, сидящих на валах одинакового диаметра (рис. 4), в какой-то мере аналогична дифференциальному вороту (см. также ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА). Скорость вращения колес обратно пропорциональна их диаметру. Если малая ведущая шестерня A (к которой приложено усилие) по диаметру вдвое меньше большого зубчатого колеса B, то она должна вращаться вдвое быстрее. Таким образом, выигрыш в силе такой зубчатой передачи равен 2. Но если точки приложения усилия и нагрузки поменять местами, так что колесо B станет ведущим, то выигрыш в силе будет равен 1/2, а выигрыш в скорости - 2.

Наклонная плоскость. Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, а также конвейеры (с роликами для уменьшения трения).

Идеальный выигрыш в силе, обеспечиваемый наклонной плоскостью (рис. 5), равен отношению расстояния, на которое перемещается нагрузка, к расстоянию, проходимому точкой приложения усилия. Первое есть длина наклонной плоскости, а второе - высота, на которую поднимается груз. Поскольку гипотенуза больше катета, наклонная плоскость всегда дает выигрыш в силе. Выигрыш тем больше, чем меньше наклон плоскости. Этим объясняется то, что горные автомобильные и железные дороги имеют вид серпантина: чем меньше крутизна дороги, тем легче по ней подниматься.

Клин. Это, в сущности, сдвоенная наклонная плоскость (рис. 6). Главное его отличие от наклонной плоскости в том, что она обычно неподвижна, и груз под действием усилия движется по ней, а клин вгоняют под нагрузку или в нагрузку. Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, зубило, нож, гвоздь, швейная игла.

Идеальный выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению его длины к толщине на тупом конце. Реальный выигрыш клина, в отличие от других простейших механизмов, трудно определить. Сопротивление, встречаемое им, непредсказуемо меняется для разных участков его "щек". Из-за большого трения его КПД столь мал, что идеальный выигрыш не имеет особого значения.

Винт. Резьба винта (рис. 7) - это, в сущности, наклонная плоскость, многократно обернутая вокруг цилиндра. В зависимости от направления подъема наклонной плоскости винтовая резьба может быть левой (A) или правой (B). Сопрягающаяся деталь, естественно, должна иметь резьбу такого же направления. Примеры простых устройств с винтовой резьбой - домкрат, болт с гайкой, микрометр, тиски.

Поскольку резьба - наклонная плоскость, она всегда дает выигрыш в силе. Идеальный выигрыш равен отношению расстояния, проходимого точкой приложения усилия за один оборот винта (длины окружности), к расстоянию, проходимому при этом нагрузкой по оси винта. За один оборот нагрузка перемещается на расстояние между двумя соседними витками резьбы (a и b или b и c на рис. 7), которое называется шагом резьбы. Шаг резьбы обычно значительно меньше ее диаметра, так как иначе слишком велико трение.

slovar.cc

Теория механизмов и механика машин

Министерство образования Российской Федерации

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Г.Г. Волокитин В.Ф. Филиппов

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ

И МЕХАНИКА МАШИН

Учебное пособие Часть 1

Под общей редакцией В.Ф. Филиппова

Томск 2002

УДК 621.01.001 (075) В-681

Г.Г.Волокитин, В.Ф.Филиппов. Теория механизмов и механика машин: Учебное пособие, ч. 1 /Под ред. В.Ф.Филиппова. - Томск: Издательство Томского государственного архитектурностроительного университета, 2002. - 173с.

ISBN 5-93057-022 - X

ISBN 5-93057-022-1

Учебное пособие представляет собой курс лекций по теории механизмов и механике машин. Пособие состоит из двух частей. Часть первая содержит лекции по структурному, кинематическому и силовому анализу плоских рычажных механизмов. Здесь также рассмотрены вопросы исследования движения механизмов и машин под действием приложенных сил, расчета маховика, уравновешивания масс подвижных звеньев. Пособие предназначено для студентов механических специальностей общеобразовательного, механического и заочного факультетов университета. Печатается по решению Редакционно - издательского совета ТГАСУ

Рецензенты: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной

механики ТГПУ

В.М.Ушаков

кандидат технических наук, доцент

кафедры прикладной механики ТПУ В.Т.Горбенко

ISBN 5-93057-022 - X

© Томский государственный

архитектурно-строительный

ISBN 5-93057-022-1

университет, 2002

СОДЕРЖАНИЕ

 

Предисловие……………………………………………….

4

Лекция 1. Введение………………………………………..

5

Лекция 2. Виды механизмов и их структурные схемы…

23

Лекция 3. Структурный синтез механизмов определе-

45

ние степени подвижности механизмов…………………...

Лекция 4. Кинематический анализ плоских рычажных

63

механизмов………………………………………………….

Лекция 5. Кинематический анализ рычажных механиз-

86

мов аналитическим способом……………………………..

Лекция 6. Силовой анализ плоских рычажных меха-

98

низмов……………………………………………………….

Лекция 7. Силы трения. Учет сил трения в кинематиче-

120

ских парах механизмов…………………………………….

Лекция 8. Исследование движения механизмов или

131

машин под действием приложенных сил………………...

Лекция 9. Определение момента инерции маховика для

 

кривошипношатунного механизма по графику избы-

142

точных моментов (способ И.И. Артоболевского)………..

Лекция 10. Уравновешивание механизмов и машин……

153

Список литература………………………………………..

171

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основу учебного пособия составляют лекции, читаемые авторами студентам механических специальностей Томского государственного архитектурностроительного университета.

В лекциях даются основные понятия теории механизмов и механики машин, сведения о структурном анализе и синтезе схем механизмов и их классификация. Рассматриваются аналитические и графические методы кинематического анализа механизмов, основы динамического синтеза и анализа, методы силового расчета плоских рычажных механизмов без учета и с учетом сил трения, механизмов с высшими парами. Уделено также внимание основам теории машинавтоматов и их системам управления, роботам и манипуляторам.

Особое внимание обращено на изложение общих методов теории механизмов и механики машин. Справочные данные и примеры приведены только там, где они необходимы для понимания сущности метода.

Авторы старались учесть современные тенденции развития теории механизмов и механики машин и требования программы курса: переход к аналитическим методам анализа и синтеза механизмов; применение электронновычислительных машин при решении задач анализа и синтеза механизмов.

Авторы

Лекция 1

В В Е Д Е Н И Е

Современная техника характеризуется большим разнообразием машин, приборов и устройств механического действия, главной особенностью которых является передача движения и энергии с помощью механизмов. Поэтому инженерам механических специальностей конструкторского, технологического и эксплуатационного профилей необходимо владеть основными знаниями в области механики и энергетики машин. Подробное рассмотрение и детальное изучение отдельных механизмов и машин производится в специальных дисциплинах на профилирующих кафедрах ВУЗов. Однако при изучении любого конкретного механизма или машины приходится рассматривать не только вопросы, специфичные для данного механизма, но и ряд вопросов, относящихся в равной мере ко всем механизмам или некоторой группе механизмов. Все эти общие вопросы объединяются в теории механизмов и машин.

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН (ТММ) - нау-

ка, изучающая общие методы структурного, кинематического и динамического анализа и синтеза различных механизмов, механику машин [1].

Излагаемые в ТММ методы пригодны для проектирования любого механизма и не зависят от его технического назначения, а также физической природы рабочего процесса машины.

Применение в науке и практике ЭВМ стимулировало развитие методов поиска оптимальных решений. В ТММ в настоящее время также рассматриваются методы проектиро-

вания механизмов и оптимизации решений на основе качественных критериев с использованием ЭВМ.

Остановимся кратко на истории создания механизмов и машин и формировании ТММ как науки об общих методах исследования и проектирования механизмов.

Механизмы применялись уже в глубокой древности. Достаточно указать на ловушки для зверей в каменном веке, иногда довольно сложной конструкции, которые срабатывали тогда, когда зверь наступал на одно из звеньев.

Первой машиной в современном понимании можно назвать водяную мельницу, преобразующую энергию водяного потока в энергию вращения. Потом появляются устройства для подъема и перемещения тяжестей в водоснабжении и строительстве. Принцип работы этих устройств сохранился и в современных грузоподъемных механизмах.

Совершенствование лука и пращи привело в свое время к изобретению военных машин: катапульт, метавших стрелы, баллист, метавших камни.

ВIX веке создаются и совершенствуются механизмы для прядения и ткачества. В X веке были изобретены механические часы. Можно считать, что изобретение и изготовление часов определенным образом способствовали становлению механики.

В1765 году была создана русским механиком Иваном Ивановичем Ползуновым (1728-1766) первая универсальная паровая машина. В это же время был создан универсальный промышленный двигатель английского изобретателя Джейм-

са Уатта (1736-1819).

Следующим этапом стало производство машин с помощью самих же машин. Возникло машиностроение. Это произошло в конце XVIII века. Это время называют эпохой промышленной революции.

В связи с развитием машиностроения как отрасли промышленности появилась потребность в разработке научных методов исследования и проектирования механизмов, входящих в состав машин.

Как наука теория механизмов и машин начала формироваться в начале XIX века под названием "Прикладная механика". Разрабатывались в основном методы структурного, кинематического и динамического анализа механизмов. И лишь с середины XIX века в теории механизмов и машин получают развитие общие методы синтеза механизмов.

Основателем русской школы теории механизмов и машин является знаменитый русский математик и механик, ака-

демик Пафнутий Львович Чебышев (1821-1894). Им была выведена первая формула, связывающая количество звеньев, входящих в механизм, и количество кинематических пар, образуемых этими звеньями, с теми движениями, которые данный механизм может производить.

Следует назвать в числе первых отечественных ученых

вобласти ТММ и основоположника теории автоматического регулирования профессора Ивана Алексеевича Вышнеград-

ского (1831-1895). Он сконструировал ряд машин и механизмов (автоматический пресс, подъемные машины, регулятор насоса и другие) и создал научную школу конструирования машин.

Значительный вклад в динамику машин внес своими научными трудами "отец русской авиации" Николай Егорович Жуковский (1847-1921). В курсе ТММ есть предложенный им способ, позволяющий задачи динамики механизмов любой сложности свести к задаче о равновесии рычага.

Коренное изменение в методах исследования сложных механизмов произвел русский профессор Леонид Владимирович Ассур (1876-1920). Он открыл общую закономерность

вструктуре многозвенных плоских механизмов, показал воз-

можность разделения механизмов на отдельные более простые части - группы звеньев. Это позволило свести изучение и исследование механизмов к изучению и исследованию отдельных групп звеньев, называемых сейчас группами Ассура.

Трудно перечислить в кратком обзоре фамилии всех отечественных ученых советского периода, внесших вклад в развитие науки о механизмах и машинах. Назовем лишь неко-

торые из них: Н.И. Мерцалов, В.В. Добровольский, И.И.

Артоболевский. Наиболее известной фамилией в этом списке является фамилия Ивана Ивановича Артоболевского (19051977), известного не только в нашей стране, но и за ее пределами. Артоболевского по праву считают организатором и руководителем советской школы теории механизмов и машин. Им написаны многочисленные труды по структуре, кинематике и синтезу механизмов, динамике машин, теории машинавтоматов, робототехнике, а также классический учебник по теории механизмов и машин для студентов механических и машиностроительных ВТУЗов [2].

Тем, кто пожелает подробнее познакомиться с историей создания различных машин и механизмов, а также узнать фамилии и подробности из жизни их создателей и исследователей, рекомендуем прочитать книгу А.Н. Боголюбова "Творение рук человеческих" [3], а также книгу [4] этого же автора об И.И.Артоболевском.

Теперь перейдем непосредственно к самому курсу теории механизмов и машин.

Как и в любой науке в ТММ есть свои основные понятия и определения.

МАШИНА - есть устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека[1].

В зависимости от основного назначения различают энергетические, рабочие, информационные и кибернетические машины [2].

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ предназначены для преобразования любого вида энергии в механическую (и наоборот). К ним относятся электродвигатели, турбины, двигатели внутреннего сгорания, паровые машины, электрогенераторы.

РАБОЧЕЙ МАШИНОЙ называется машина, предназначенная для преобразования материалов. Рабочие машины в свою очередь подразделяются на транспортные и технологические.

ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНОЙ называется рабочая машина, в которой преобразование материала состоит только

визменении положения перемещаемого объекта.

Ктранспортным машинам относятся автомобили, тракторы, тепловозы, самолеты, вертолеты, подъемники, краны, транспортеры.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ называется ра-

бочая машина, в которой преобразование материала состоит в изменении формы, свойств и состояния материала или обрабатываемого объекта. К технологическим машинам относятся металлообрабатывающие станки, прокатные станы, ткацкие станки, упаковочные, пищевые, сельскохозяйственные, полиграфические и другие машины.

ИНФОРМАЦИОННОЙ МАШИНОЙ называется машина для получения и преобразования информации.

Информационные машины в свою очередь подразделяются на контрольно-управляющие и математические.

КОНТРОЛЬНО - УПРАВЛЯЮЩЕЙ машиной назы-

вается машина, которая преобразует контрольноизмерительную информацию с целью управления энергетической или рабочей машиной.

К таким машинам можно отнести, например, машины, которые производят не только обмер деталей, но и их сортировку по размерам и другим показателям. Применяемые в современных автоматических линиях контрольноизмерительные машины и приборы не только контролируют процесс, но и управляют им, сигнализируя и автоматически корректируя этот процесс во время работы линии.

МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ называется ма-

шина, которая преобразует информацию, предоставленную в виде чисел или алгоритмов. К таким машинам относятся арифмометры, механические интеграторы, бухгалтерские машины.

Основным свойством, отличающим машину от других устройств, является выполнение механических движений, предназначенных для преобразования энергии, материалов и информации. Поэтому ЭВМ, строго говоря, не является машиной, так как в ней механические движения служат лишь для выполнения вспомогательных операций (печать, например). Название машины за ней сохранено в порядке исторической преемственности от счетных машин типа арифмометра.

КИБЕРНЕТИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ называется ма-

шина, заменяющая или имитирующая различные механические, физиологические или биологические процессы, присущие человеку и живой природе, и обладающая элементами искусственного интеллекта. К таким машинам относятся автооператоры, роботы, манипуляторы, шагающие, ползающие и другие машины. Главной особенностью этих машин является их "очувствление" c помощью соответствующих датчиков, телевизионных и других устройств.

Машины, в которых все преобразования энергии материалов и информации выполняются без непосредственного участия человека, называются МАШИНАМИ - АВТОМА-

ТАМИ.

studfile.net


Смотрите также