![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Кубышкин А.Б.Стр 1 из 21Следующая ⇒
А.Б. КУБЫШКИН
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ Учебно-методическое пособие
Самара Самарский государственный технический университет
Кафедра «Механика»
А.Б. КУБЫШКИН
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебно-методического пособия
Самара Самарский государственный технический университет УДК. 621 К 88 Р е ц е з е н т – канд. техн. наук, доц. Г.Н. Костина
Кубышкин А.Б. К 88 Основы механики: учеб.-метод. пособ. / А.Б. Кубышкин. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2009. – 74 с.
Изложены основные положения курса «Механика» с примерами решения задач и контрольными вопросами к каждому разделу. Даны вопросы и задания для самопроверки и подготовки к экзаменам. Предназначено для студентов немашиностроительных специальностей заочного обучения и может быть полезно при изучении дисциплин «Механика», «Прикладная механика» и «Техническая механика».
УДК. 621 К 88
Ó А.Б. Кубышкин, 2009 Ó Самарский государственный технический университет, 2009
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МАШИНАХ И МЕХАНИЗМАХ 1.1. Структура машин и механизмов Большинство современных машин создается по схеме: Машина – устройство, осуществляющее механические движения, необходимые для выполнения рабочего процесса с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека. Механизм является составной частью машины и представляет собой совокупность взаимосвязанных деталей и узлов, обеспечивающих выполнение заданных функций. Привод состоит из двигателя и передаточного механизма. Он предназначен для обеспечения кинематических и силовых характеристик исполнительного механизма. Передаточный механизм предназначен для передачи энергии от двигателя к исполнительному механизму с преобразованием вида и направления движения, а также изменения кинематических и силовых характеристик. Исполнительный механизм предназначен для выполнения непосредственно рабочего процесса (обработка, транспортировка, перемешивание и др.). 1.2. Простые передачи. Основные характеристики Необходимость введения передаточного механизма обусловлена способностью выполнения им различных функций: - передача энергии (мощности); - преобразование (уменьшение или увеличение) сил или моментов сил; - преобразование (уменьшение или увеличение) скорости движения звеньев; - преобразование вида движения (вращательное в поступательное или наоборот) и изменение направления движения; - разделение потоков движения от двигателя к нескольким исполнительным органам рабочей машины. Среди передаточных механизмов широкое применение получили передачи вращательного движения, которые можно разделить на две основные группы: - передачи, основанные на использовании сил трения (фрикционные, ременные); - передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, винтовые, цепные). Рассмотрим простые передачи зацеплением, каждая из которых содержит два подвижных звена (валы с закрепленными на них зубчатыми колесами), совершающих вращательное движение, и одно неподвижное звено (опоры валов). На рис. 1.1 представлен внешний вид передач и варианты изображения на структурных схемах.
Рис. 1.1 Цилиндрические передачи характеризуются параллельным расположением осей зубчатых колес а и b и отличаются расположением зацепления: с внешним зацеплением и с внутренним зацеплением. В конической передаче оси зубчатых колес а и b пересекаются. В червячной передаче оси червяка а и червячного колеса b перекрещиваются. Основной кинематической характеристикой передаточных механизмов является передаточное отношение U, которое представляет собой соотношение угловых скоростей w или частот вращения n входного (ведущего) а и выходного (ведомого) b звеньев. При этом обозначение передаточного отношения имеет два индекса, указывающие направление передачи движения от звена а к звену b:
Частота вращения n связана с угловой скоростью w соотношением:
Передачи, уменьшающие скорость вращения, называются редукторами. В них передаточное отношение реализуется за счет соотношения диаметров d или числа зубьев Z ведомого b и ведущего а зубчатых колес в зацеплении:
Таким образом, редукторы уменьшают скорость вращения в передаточное число раз за счет соотношения чисел зубьев зацепляемых колес:
При этом ведущее зубчатое колесо в цилиндрических и конических передачах, имеющее меньшее число зубьев, называют шестерней, а ведомое – колесом. Вращающий момент в редукторах увеличивается в передаточное число раз с учетом потерь на трение, оцениваемых коэффициентом полезного действия η:
Коэффициент полезного действия (h) – это отношение полезной мощности Рn на выходном звене, расходуемой на реализацию полезной работы в производственном или технологическом процессе, к мощности на входном звене, затраченной двигателем
КПД учитывает потери мощности на преодоление сил трения в кинематических парах и является важным критерием оценки эффективности использования энергии и технического совершенства механизма. При решении задач можно использовать следующие значения КПД для различных передач: цилиндрическая – η = 0, 97; коническая – η = 0, 96; червячная – η = 0, 95 (1 – U / 200), где U – передаточное отношение в червячной передаче. 1.3. Многоступенчатые передаточные механизмы При необходимости реализации передаточного отношения, величина которого превышает рекомендуемые пределы для отдельных передач, используют последовательное расположение передач (ступеней) в передаточном механизме. В этом случае общее передаточное отношение (U общ) и общий КПД (hобщ) многоступенчатого передаточного механизма определяют как произведение передаточных отношений и КПД всех его ступеней (передач):
где m – количество ступеней в механизме. Передаточное отношение одной или группы ступеней m – ступенчатого механизма характеризует способность изменять частоту вращения n и вращающий момент Т при передаче движения между ведущим i и ведомым k звеньями рассматриваемой части механизма:
Полезную мощность на выходном валу механизма (Рвых, Вт) рассчитывают по зависимости:
где Твых, Нм и nвых, об / мин – соответственно вращающий момент и частота вращения выходного вала механизма. Требуемую (расчетную) мощность двигателя (
По расчетной мощности
1.4. Примеры решения задач
Заданы параметры: – числа зубьев – частота вращения вала двигателя – вращающий момент на выходном валу редуктора
|