Файл: Гольдин И.И. Основы технической механики учеб. пособие.pdf

Часть вторая ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАНИЗМАХ И МАШИНАХ

Глава пятнадцатая ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

§ 97. Механизм и машина

Разнообразные устройства, создаваемые человеком для разных целей, можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся такие, части которых не могут совершать движений одна относительно другой (если не считать незначительных движений при деформациях под действием сил); ко второй — такие, части которых нахо­ дятся в движении одна относительно другой при выпол­ нении устройством своего назначения.

мачты, резервуары для жидкостей или газов и т. п. Ко вто­ рой группе относятся м е х а н и з м ы и м а ш и н ы , ко­ торые и являются предметом изучения настоящего раздела механики.

Механизмом называется система подвижно связанных между собой тел, совершающих под действием приложенных к ним сил определенные, заранее заданные движения. На­ пример, в машинных тисках части соединены таким об­ разом, что если к рукоятке приложить силу, которая соз­ дает вращающий момент, то подвижная губка будет пере­ мещаться вполне определенно — поступательно.

Тела, входящие в механизм, называются звеньями. Звено может состоять из одной или нескольких неподвижно соединенных между собой деталей. В любом механизме, кроме подвижных звеньев, обязательно есть н е п о д в и ж ­ н о е з в е н о . Звено, движение которому сообщается за счет приложения внешних сил или моментов сил, называется

238

в е д у щ и м , а звено, которому движение передается, назы­ вается в е д о м ы м . Так, в машинных тисках рукоятка — ведущее звено, подвижная губка — ведомое звено, а не­ подвижная губка вместе с корпусом образует неподвижное звено.

Иногда механизмы имеют самостоятельное применение —

Таким образом, машину и механизм от сооружения от­ личает основной признак: при выполнении своего назначения элементы сооружения находятся в статическом состоянии, в то время как в механизме и машине отдельные части обя­ зательно находятся в движении.

В то же время механизм от машины отличается тем, что механизм не предназначен ни для преодоления полезных сопротивлений (т. е. для совершения полезной работы), ни тем более, для преобразования энергии, в то время как машина именно эти функции и выполняет.

§98. Кинематические схемы механизмов

Впредыдущем параграфе мы определили, что механизм— это система подвижно связанных звеньев, совершающих заранее заданные движения. Каким же образом достигается определенность движения звеньев? Очевидно, что определен­ ность движения какого-либо тела может быть достигнута только путем ограничения его подвижности другими те­ лами; ведь свободное тело может совершать в пространстве любые движения. Следовательно, чтобы разобраться в устройстве механизма, надо обращать внимание не на от­ дельно взятые звенья, а на характер их соединения. Под­

(т. е. возможностью звеньев совершать определенные дви­ жения) и не принимать во внимание конструктивные осо­ бенности.

239

В самом деле, посмотрите на рис. 133. Конструктивное выполнение различно, но тем не менее кинематические воз­ можности всех этих соединений совершенно одинаковы — это поступательные кинематические пары. На рис. 134 изобра­ жена вращательная кинематическая пара. Винт вместе с гайкой образуют винтовую пару (рис. 135).

Рис. 133. Конструкции поступательных кинематических пар

Для изображения механизма и его составных частей — звеньев и кинематических пар — пользуются стандарт­ ными условными обозначениями. Неподвижность звеньев в парах всех видов отмечается на схемах подштриховкой. На рис. 136, а — м показаны наиболее часто применяемые на кинематических схемах условные обозначения.

Давайте попробуем изобразить кинематическую схему двигателя внутреннего сгорания (или паровой машины), конструкция которого показана на рис. 137. Ведущим звеном, конечно, является поршень /, так как движение ему сообщают внешние силы (давление газа или пара). Поршень совершает возвратно-поступательное движение относительно стенок неподвижного цилиндра 2. Ведомое звено — вал с кривошипом 4 — совершает вращательное

240

движение. Между ведущим и ведомым звеньями находится промежуточное — шатун 3, совершающий плоскопараллель­ ное движение.

а)

Рис. 136. Наиболее часто применяемые на кинематических схемах условные обозначе­ ния:

о — вал, ось, стержень, б — неподвижное закреп­ ление стержня, оси, в — неподвижная опора для

стержня, движущегося поступательно или воз­ вратно-поступательно, г — свободное соединение

детали с валом, допускающее раздельное враще­

стержня с неподвижной опорой, допускающее вращение в плоскости чертежа, м — общее обо­

значение опоры для вала, совершающего враща­ тельное движение (вращательная пара)

Поршень — это ползун, стенки цилиндра — направляю­ щие, следовательно, эта кинематическая пара изобразится, как показано на рис. 138.

241

Вал с кривошипом, совершающий вращательное движе­ ние относительно неподвижной опоры, изобразится, как

2 шарнирно связаны: один с ползуном, дру­ гой с кривошипом (рис. 140). Связав все j звенья, получим схематическое изображе­

ние механизма двигателя (рис. 141).

В этом механизме четыре звена: ползун, шатун, криво­ шип и одно неподвижное звено, обозначенное в двух мес­ тах подштриховкой. Обратите вни­ мание: с кинематической точки зре­ ния это одно звено, хотя реальных деталей может быть несколько (ци­ линдр, корпус и т. д.). Кинемати­ ческих пар также четыре — три вращательных и одна поступа­ тельная.

§99. «Простые машины»

Вкачестве составных частей различных сложных меха­ низмов и машин широко используются наклонная плоскость

ирычаг. Они получили условное название «простых машин».

242