Файл: Баренбойм, А. Б. Малорасходные фреоновые турбокомпрессоры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 150
Скачиваний: 1
ВЫСШЕЕ ВОЕННО-МОРСКОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОРДЕНА ЛЕНИНА УЧИЛИЩЕ имени Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО
Л. М. А Л Е К С А Н Д Р
КУРС ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ
И ДЕТАДЕЙ МАШИН
X.
ѵ Х
ЛЕНИНГРАД
1973
ВЫСШЕЕ ВОЕННО-МОРСКОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОРЛЕНА ЛЕНИНА УЧИЛИЩЕ имени Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО
Л. М. А Л Е К С А Н Д Р
КУРС ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ
И ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Утверждено Начальником НВМИОЛУ имени Ф. Э. Дзержинского
в качестве учебного пособия для курсантов Училища
*
ИЗДАНИЕ ВЫСШЕГО ВОЕННО-МОРСКОГО ИНЖЕНЕРНОГО ОРДЕНА ЛЕНИНА УЧИЛИЩА имени Ф. Э. ДЗЕРЖИНСКОГО
Ленинград
1973
УДК 621,81 (075)
Данное учебное пособие составлено в соответствии с действующей программой Высшего военно-морского инже
нерного училища |
имени |
Ф. Э. Дзержинского и отличается |
от изданного в |
1955 году |
курса «Детали машин» наличием |
в нем разделов н отдельных вопросов, относящихся к курсу теории механизмов и машин, как то: структура и классифи кация механизмов, трение, некоторые вопросы статики и ди намики машин, кинематика зубчатого зацепления, статика
икинематика планетарных передач и др.
Вкурсе в небольшом объеме приводятся справочные данные в помощь курсантам при выполнении ими практиче ских заданий н курсового проекта.
© Издательство ВВМИОЛУ им. Ф. Э. Дзержинского. 1974.
ВВЕДЕНИЕ
Теория механизмов и деталей машин занимается изучением кинематики и динамики механизмов и машин, определением раз меров и формы деталей, обеспечивающих их прочность и эксплуа тационную надежность.
Машиной называется такой комплекс физических тел, который может выполнять определенную полезную технологическую работу.
Механизм есть также совокупность физических тел, к которой предъявляется лишь требование выполнения определенных, дикту ющихся технологическими требованиями, движений.
Каждая машина |
может состоять из совокупности |
механизмов, |
а механизм, в свою |
очередь, состоит из отдельных |
элементов — |
звеньев. Для того чтобы машина и механизм выполняли заданные функции, необходимо обеспечить определенное движение отдель ных звеньев. Обычно одно или несколько звеньев получают движе ние от внешнего источника энергии, при этом остальные звенья должны двигаться по определенному закону, определяемому техно логическим назначением машины и механизма.
Теория механизмов и машин занимается вопросом, как обеспе чить необходимое движение звеньев машины при определенных заданных условиях.
При работе машин и механизмов на их звенья действуют силы как статические, так и динамические. Определение этих сил явля ется также задачей теории механизмов и машин.
Очевидно, что под действием сил в звеньях машин и механизмов возникают напряжения. Курс деталей машин , изучает вопрос, касающийся определения напряжений и нахождения размеров деталей, при которых будет обеспечена прочность и эксплуатацион ная их надежность.
В машинах и механизмах имеются разнообразные детали, однако во всех существующих машинах можно выделить ряд деталей, выполняющих в разных машинах одинаковые функции, которые называются деталями общего машиностроения. Изучение их является предметом раздела деталей машин.
Изучая основные детали машин, их конструкцию, эксплуата ционные характеристики, теоретические принципы, определяющие
3
конструкцию, можно от простого перейти к более сложному, к созданию машин, а следовательно, к освоению основ инженерной деятельности — машиностроению.
В нашей стране машиностроение особенно быстро начало раз виваться после Октябрьской революции и достигло гигантских масштабов после Великой Отечественной войны. Если до Октябрь ской революции в царской России отсутствовал целый ряд отрас лей промышленности, то в настоящее время за весьма короткий период по производственной мощи наша страна занимает одно из первых мест в мире, в том числе и по машиностроению, а по ряду отраслей промышленности вышла на первое место.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Г Л А В А I
ОСНОВЫ СТРУКТУРЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ
§1. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРЫ И ИХ СВОЙСТВА. КЛАССИФИКАЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАР.
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ
Гели движение двух звеньев взаимно связано друг с другом, то такое соединение называется кинематической парой.
Кинематические пары разделяются на 5 классов. Класс кинема тической пары определяется числом связей, налагаемых на относи тельное движение звеньев, составляющих пару.
Число степеней свободы кинематической пары равно числу воз можных относительных движений звеньев, составляющих пару.
Очевидно, что отдельно изолированное звено в пространстве обладает 6-ю степенями свободы, а на плоскости — 3-мя степенями свободы.
Для движения в пространстве
дт + /г, = 6; |
(Іа) |
для движения на плоскости |
|
na -\-nt = 3, |
(\б) |
где пш— число вращений относительно |
координатных осей; |
nt — число перемещений вдоль осей.
Связь, налагаемая при соединении двух звеньев, уменьшает число возможных свободных перемещений сопряженных звеньев относительно друг друга. Это характеризуется зависимостями.
Для пространственных пар |
|
|
|
Ясвб + |
Дсяз„ = |
6; |
(2а) |
для пар на плоскости |
|
|
|
Д свб + |
Дсвязи = |
3 , |
( 26) |
где ^свб — число свободных перемещений; Рсвязи — число связей.
5
Все кинематические пары характеризуются данными табл. 1. Примеры некоторых кинематических пар приведены на рис. 1.
Кинематические пары, соединенные вместе, образуют замкнутую кинематическую цепь.
Рассмотрим цепь, состоящую из п звеньев. Если бы все звенья были подвижными, т. е. не были связаны в кинематические пары,
то число степеней свободы было бы равно 6п. |
|
пар |
||||||
Если |
кинематическая цепь содержит Як кинематических |
|||||||
k-ro класса, |
а каждая пара k-ro класса накладывает на систему К |
|||||||
|
|
|
связей, то |
число |
степеней свободы такой |
|||
|
|
|
цепи |
будет |
равно |
6п — КРк. |
Если |
цепь |
|
|
|
содержит Я5 пар 5-го класса, |
Я4 пар |
4-го |
|||
|
|
|
класса, Я3 пар 3-го класса, Р2 пар 2-го |
|||||
777777 |
|
|
класса и Я, пар 1-го класса, то число сте |
|||||
|
|
пеней свободы пространственной кинемати |
||||||
Рис. 2. |
Кинематическая ческой цепи определится по формуле |
|
||||||
цепь |
п 2, |
/г 3 |
5 = |
6я —5Р5— 4Р4— ЗР3— 2Я2— Р\. |
(3) |
|||
|
|
|
Эта формула носит название «структурной формулы кинематиче ской цепи».
Соответственно структурная формула для кинематической цепи, содержащей только плоские кинематические пары 5-го и 4-го клас сов, будет
S = 3n — 2Р5— Я4. |
(4) |
Эта формула носит название «структурной формулы Чебышева», впервые ее получившего для плоской кинематической цепи. Прак тическое использование формулы Чебышева показано на следую щих примерах.
На рис. 2 показаны 2 стержня, соединенные плоскими шарни рами 5-го класса.
Следовательно,
п = 2, |
Ръ—3, |
|
|
5 = 3-2 —2-3 = 0, |
|
Кинематическая цепь п = 4. |
|
т. е. такая цепь обладает нулевой |
Рис 3 |
||
степенью свободы, следовательно, |
|
/у, |
|
является жесткой. |
|
|
из стержней и шарниров |
На рис. 3 показана цепь, состоящая |
|||
5-го класса |
п = 4, |
Р5= 5, |
|
|
|
||
|
S = 3-4 — 2-5 = 2, |
т. е. кинематическая цепь обладает двумя степенями свободы.
П р и м е ч а н и е . |
При определении |
числа |
звеньев |
учитываются |
лишь под |
|
вижные звенья. Число |
кинематических |
пар в |
данном |
узле будет |
на |
единиду |
меньше числа звеньев |
(включая и неподвижное звено), сходящихся |
в данном |
||||
узле. |
|
|
|
|
|
|
6
/V |
а с с а |
и 3 |
|
к л |
|
|
і |
i |
|
|
6 |
г |
ГУ |
|
3 3
чч
5 5
[сиЧл а степенейI 1обаёс 1 |
|
|
|
|
бді ____ |
|
|
|
5 |
X& |
кУ |
|
ч |
|
|
|
|
|
z j |
|
3 |
|
|
|
|
X |
У |
|
|
|
|
|
9 |
і\ |
lg*>ч-*>« |
. |
. . |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
I |
* « |
I п е |
I
і
I
2 3
/ |
3 |
2 |
2 |
2 о
0 |
3 |
/ |
2 |
0 |
Z |
1 |
1 |
1 0 J¥ 0 1
л е |
” u> |
z<LУ
г 1
X v >
У
Рис. 1.
Так, для схемы рис. 4
п = 5, Р5 = 7, 5 = 3- 5—2-7=1.
В сложной кинематической цепи, состоящей из многих звеньев, можно жесткие треугольники рассматривать как одно звено. Так, цепь, показанная на рис. 3, может быть заменена эквивалентной схемой (см. рис. 4), для ко торой
п = 3, |
Я5= 4, |
S = 3 • 3—2 • 4=1. |
||
На рис. 5 показана схема кри- |
||||
вошипно-шатушюго |
механизма, |
|||
в которой |
|
|
|
|
п = 3, |
Я5= 4, |
5 = 3- 3—2-4=1. |
||
Кинематическая |
цепь, |
пока |
||
занная на рис. 6, звенья которой |
||||
образуют параллелограмм, |
состоит из |
п = 4, Р5 = 6 и 5 = 3 • 4—2 • 6= 0.
В действительности, эта цепь обладает одной степенью свободы. Расхождение со структурной формулой объясняется тем, что в цепи
имеется лишнее параллельное звено ab, которое не влияет на харак тер движения. Если это звено было бы расположено наклонно по
отношению |
к основанию cd, то |
|||||
система была бы жесткой, т. е. |
||||||
обладала бы нулевой степенью |
||||||
свободы. |
|
|
|
|
|
|
В |
кинематической |
цепи, |
||||
обладающей одной |
степенью |
|||||
свободы, |
|
при |
принудитель |
|||
ном |
движении |
одного |
звена |
|||
все другие |
звенья |
совершают |
||||
вполне |
определенные |
дви |
||||
жения. |
|
|
|
|
|
|
В практике чаще всего применяются механизмы с одной |
||||||
степенью свободы. В этих механизмах |
одно |
звено, называемое |
7