Реферат машина как техническая система

Обновлено: 07.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Механизмы двигателей осуществляют преобразование различных видов энергии в механическую работу. Механизмы преобразователей (генераторов) осуществляют преобразование механической работы в другие виды энергии. К механизмам двигателей относятся механизмы двигателей внутреннего сгорания, паровых машин, электродвигателей, турбин и др. К механизмам преобразователей относятся механизмы насосов, компрессоров, гидроприводов и др.

Передаточные механизмы (привод) имеют своей задачей передачу движений от двигателя к технологической машине или исполнительным механизмам. Задачей передаточных механизмов является уменьшение частоты вращения вала двигателя до уровня частоты вращения основного вала технологической машины. Например, редуктор.

Исполнительными механизмами называются те механизмы, которые непосредственно воздействуют на обрабатываемую среду или объект. В их задачу входит изменение формы, состояния, положения и свойств, обрабатываемых среды или объекта. К исполнительным механизмам, например, относятся механизмы прессов, деформирующих обрабатываемый объект, механизмы грохотов в энергозерноочистительных машинах, разделяющих среду, состоящую из зерна и соломы, механизмы металлообрабатывающих станков и т.д.

Механизмами управления, контроля и регулирования называются различные механизмы и устройства для контроля размеров обрабатываемых объектов, например, механические щупы, следующие за фрезой, обрабатывающей криволинейную поверхность, и сигнализирующие об отклонении фрезы от заданной программы обработки; регуляторы, реагирующие на отклонение угловой скорости главного вала машины и устанавливающие нормальную заданную угловую скорость этого вала и т.д. К этим же механизмам относятся и измерительные механизмы по контролю размеров, давления, уровней жидкостей и т.д.

К механизмам подачи, транспортировки, питания и сортировки обрабатываемых сред и объектов относятся механизмы винтовых шнеков, скребковых и ковшевых элеваторов для транспортировки и подачи сыпучих материалов, механизмы загрузочных бункеров для штучных заготовок, механизмы подачи пруткового материала в высадочных автоматах, механизмы сортировки готовой продукции по размерам, весу и конфигурации и т.д.

Механизмы автоматического счета, взвешивания и упаковки готовой продукции применяются в машинах выпускающих массовую штучную продукцию. Эти механизмы могут быть и исполнительными механизмами, если они входят в специальные машины, предназначаемые для этих операций. Например, в машинах для расфасовки чая механизмы взвешивания и упаковки являются исполнительными механизмами.

Несмотря на разницу в функциональном назначении механизмов отдельных видов, в их строении, кинематике и динамике много общего.

Например, механизм поршневого двигателя, механизм кривошипного пресса и механизм привода ножа косилки имеют в своей основе один и тот же кривошипно-ползунный механизм. Механизм привода резца строгального станка и механизм роторного насоса имеют в своей основе один и тот же кулисный механизм. Механизм редуктора, передающего движение от двигателя самолета к его винту, и механизм дифференциала автомобиля имеют в своей основе зубчатый механизм.

1.2.3 Соотношения между угловыми скоростями, мощностями и крутящими моментами на валах зубчатой передачи

Передаточное отношение от колеса 1 к колесу n

где ω1 – угловая скорость вала 1,

ωn – угловая скорость вала n.

КПД зубчатой передачи:

где Р1 – мощность на валу 1 (входном),

Рn – мощность на валу n (выходном).

1.3.5 Трение в кинематических парах. Виды и характеристики трения: трение качения, трение скольжения. Понятия о коэффициентах трения скольжения и трения качения. Угол трения

Когда одно тело соприкасается с другим, то независимо от их физического состояния возникает явление, называемое трением, которое представляет собой сложный комплекс механических, физических и химических явлений. В зависимости от характера относительного движения тел различают трение скольжения – внешнее трение при относительном скольжении соприкасающихся тел и трение качения - внешнее трение при относительном качении соприкасающихся тел. Сила, препятствующая относительному движению контактирующих тел, называется силой трения.

Сила трения скольжения уменьшается, если соприкасающиеся тела смазаны специальными смазочными материалами, причём, если материал – жидкость, полностью разделяющая контактирующие поверхности, то трение называется жидкостным. При совершенном отсутствии смазки имеет место сухое трение. Если смазывающая жидкость не полностью разделяет трущиеся поверхности, то трение называется полужидкостным или полусухим в зависимости от того, какой из двух видов трения преобладает.

1. Сила трения скольжения пропорциональна нормальному давлению.

2. Трение зависит от материалов и состояния трущихся поверхностей.

3. Трение почти не зависит от величины относительной скорости трущихся тел.

4. Трение не зависит от величины поверхностей касания трущихся тел.

5. Трение покоя больше трения движения.

6. Трение возрастает с увеличением времени предварительного контакта соприкасающихся поверхностей.

При трении скольжения несмазанных тел, коэффициент трения зависит от нормального давления. В большинстве технических расчетов пользуются формулой

где f – среднее значение коэффициента трения, определяемого из опыта и принимаемого постоянным.

FT – сила трения.

Fn – нормальное давление.

При трении скольжения смазанных тел вводят понятие коэффициента жидкостного трения, который зависит от скорости υ движения слоев смазки друг относительно друга, от нагрузки р и от коэффициента вязкости μ.

При качении необходимо преодолеть некоторый момент МТ, называемый моментом трения качения, величина которого равна:

где: k – плечо трения качения или коэффициент трения качения, имеет размерность длины. Определяется опытным путем для различных материалов.

При трении скольжения коэффициент трения и угол трения связаны следующей зависимостью:

где φ – угол трения.

ременный передача скорость вал зубчатый

2.1.1 Разъемные соединения. Разновидности разъемных соединений. Области применения различных типов разъемных соединений

Разъёмными называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделий. Наиболее распространёнными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу. Например, болтовое, шпилечное, винтовое.

Резьбовые соединения широко применяются в машиностроении и приборостроении для неподвижного закрепления деталей относительно друг друга. Например, закрепление электродвигателя и редуктора на раме.

Шпоночными соединениями называют разъёмные соединения составных частей изделий с применением шпонок. Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы колеса. Шпонка представляет собой стальной брус, который вставляется в пазы вала и ступицы. Она служит для передачи вращающего момента между валом и ступицей колеса, шкива, звездочки. Шпоночные соединения широко применяются во всех отраслях машиностроения при малых нагрузках и необходимости легкой сборки, разборки. Например, крепление зубчатого колеса на валу редуктора.

Шлицевые соединения образуются выступами – зубьями на валу и соответствующими впадинами - шлицами в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые грани зубьев. Шлицевое соединение условно можно рассматривать как многошпоночное. Шлицевые соединения широко распространены в машиностроении. Применяются там же, где и шпоночные соединения, но при более больших нагрузках.

Клиновые соединения по назначению различают: силовые, в которых клинья, называемые крепежными, служат для прочного соединения деталей машин, и установочные, в которых клинья, называемые соответственно установочными, предназначены для регулирования и установки деталей машин в нужном положении. Силовые клиновые соединения применяют, например, при скреплении клином стержня со втулкой. Установочные клинья применяют для регулировки и установки подшипников валков прокатных станов и т. п. Широко используются в машиностроении.

Штифтовые соединения применяют для крепления деталей (соединение вала со втулкой) или для взаимного ориентирования деталей, которые крепят друг к другу винтами или болтами (соединение крышки и корпуса редуктора, соединение стойки и основания и др.).

Профильное соединение - соединение деталей машин по поверхности их взаимного контакта, имеющей плавный некруглый контур. Образующая поверхность профильного соединения может быть расположена как параллельно осевой линии вала, так и наклонно к ней. В последнем случае соединение наряду с крутящим моментом может передавать также и осевую нагрузку.

Профильные соединения используются для передачи больших крутящих моментов в коробках скоростей автомобилей, тракторов и станков взамен шлицевых и шпоночных соединений. Такие соединения применяются также для передачи крутящего момента на режущий инструмент (насадные фрезы, сверла, зенкеры, развертки).

Профильные соединения надежны, но не технологичны, поэтому их применение ограничено.

2.2.1 Ременные передачи. Общие сведения, принцип действия и классификация. Технические характеристики и область применения ременных передач

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего.

Ременные передачи классифицируют по следующим признакам.

1. По форме сечения ремня:

- с зубчатыми ремнями;

- с поликлиновыми ремнями.

2. По взаимному расположению осей валов:

- с параллельными осями;

- с пересекающимися осями — угловые;

- со скрещивающимися осями.

3. По направлению вращения шкива:

- с одинаковым направлением (открытые и полуоткрытые);

- с противоположными направлениями (перекрестные).

4. По способу создания натяжения ремня:

- с натяжным роликом;

- с натяжным устройством.

5. По конструкции шкивов:

- с однорядными шкивами;

- со ступенчатыми шкивами.

Ременные передачи применяют в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях. Мощность современных передач не превышает 50 кВт. В комбинации с зубчатой передачей ременную передачу устанавливают обычно на быстроходную ступень, как менее нагруженную. В современном машиностроении наибольшее распространение имеют клиновые ремни. Плоские ремни новой конструкции получают распространение в высокоскоростных передачах. Круглые ремни применяют только для малых мощностей: в приборах, машинах домашнего обихода.

Ременные передачи применяются для привода агрегатов от электродвигателей малой и средней мощности; для привода от маломощных двигателей внутреннего сгорания. Наибольшее распространение в машиностроении находят клиноременные передачи (в станках, автотранспортных двигателях и т. п.). Эти передачи широко используют при малых межосевых расстояниях и вертикальных осях шкивов, а также при передаче вращения несколькими шкивами. При необходимости обеспечения ременной передачи постоянного передаточного числа и хорошей тяговой способности рекомендуется устанавливать зубчатые ремни.

Основными критериями работоспособности ременных передач являются: тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом, долговечность ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости.

Основные характеристики ременных передач: КПД, скольжение ремня, скорости вращения, моменты, мощности на ведущем и ведомом шкивах.

2.3.9 Опишите конструкции наиболее распространенных типов глухих и компенсирующих муфт. Укажите области их применения, достоинства и недостатки

Глухие муфты образуют жесткое и неподвижное соединение валов. Они не компенсируют ошибки изготовления и монтажа, требуют точной центровки валов.

Муфта втулочная – простейший представитель глухих муфт. Скрепление втулки с валами выполняют с помощью штифтов, шпонок или шлицов. Втулочные муфты применяют в легких машинах при диаметрах валов до 60…70 мм. Они отличаются простотой конструкции и малыми габаритами. Прочность муфты определяется прочностью штифтового, шпоночного или шлицевого соединения, а также прочностью втулки.

Муфта фланцевая состоит из двух полумуфт, соединенных болтами, которые ставятся с зазором или без зазора. В первом случае крутящий момент передается силами трения, возникающими в стыке полумуфт от затяжки болтов, во втором случае – непосредственно болтами, работающими на срез и смятие. Болты, поставленные без зазора, выполняют функцию центровки валов. В другом случае для этого служит специальный центрующий выступ. Фланцевые муфты широко распространены в машиностроении. Их применяют для соединения валов диаметром до 200 мм и более. Достоинством таких муфт являются простота конструкции и сравнительно небольшие габариты.

Для понижения требований к точности расположения валов и уменьшения вредных нагрузок на валы и опоры применяют компенсирующие муфты. Компенсация достигается: вследствие подвижности практически жестких деталей – компенсирующие жесткие муфты; за счет деформации упругих деталей – упругие муфты. Наибольшее распространение из групп компенсирующих жестких муфт получили кулачково-дисковая и зубчатая. Также широкое распространение имеют крестово-шарнирные муфты. Их используют для соединения валов с большой угловой несоосностью.

Кулачково-дисковая муфта состоит из двух полумуфт и промежуточного диска. На внутреннем торце каждой полумуфты образовано по одному диаметрально расположенному пазу. На обоих торцах диска выполнено по одному выступу, которые расположены по взаимно перпендикулярным диаметрам. У собранной муфты выступы диска располагаются в пазах полумуфт. Таким образом, диск соединяет полумуфты. Перпендикулярное

положение пазов позволяет муфте компенсировать эксцентриситет и перекос валов. При этом выступы скользят в пазах, а центр диска описывает окружность. Эти муфты рекомендуется применять в основном для компенсации эксцентриситета.

Зубчатая муфта состоит из двух полумуфт с наружными зубьями и разъемной обоймы с двумя рядами внутренних зубьев. Муфта компенсирует все виды несоосности валов. С этой целью выполняют торцовые зазоры и увеличенные боковые зазоры в зацеплении, а зубчатые венцы полумуфт обрабатывают по сферам радиусами, центры которых располагают на осях валов. Зубчатые муфты обладают компактностью и хорошими компенсирующими свойствами. Их применяют для передачи больших крутящих моментов.

Упругие муфты состоят из двух полумуфт, связанных упругим элементом. Упругая связь полумуфт позволяет: компенсировать несоосность валов; изменить жесткость системы в целях устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся нагрузке, снизить ударные перегрузки. По материалу упругих элементов эти муфты делят на две группы: с металлическими и неметаллическими упругими элементами.

Муфта с цилиндрическими пружинами состоит из обода с ребром и ступицы с дисками. Ребро обода размещается между дисками так, что возможен относительный поворот этих деталей. Ребро и диски имеют одинаковые фасонные вырезы, в которые закладывают пружины с ограничителями. С торцов муфту закрывают дисками, которые прикрепляют к ступице или ободу для предохранения пружины и ограничителей от выпадения и загрязнения. Такие муфты целесообразно применять как упругие звенья в системе соединения валов с зубчатыми колесами или цепными звездочками, а также для соединения валов.

Муфта зубчато-пружинная или муфта со змеевидными пружинами. Состоит из двух полумуфт, имеющих зубья специального профиля, между которыми размещается змеевидная пружина. Кожух удерживает пружину в рабочем положении, защищает муфту от пыли и служит резервуаром для смазки. Основная область применения этих муфт – тяжелое машиностроение (прокатные станы, турбины, поршневые двигатели).

Муфты с резиновыми упругими элементами проще и дешевле, чем со стальными. Преимущества резиновых элементов: высокая эластичность, высокая демпфирующая способность. Недостатки: меньшая долговечность, меньшая прочность, приводящая к большим габаритам. Муфты с резиновыми упругими элементами широко распространены во всех областях машиностроения для передачи малых и средних крутящих моментов.

Муфта с резиновой звездочкой состоит из двух полумуфт с торцовыми выступами и резиновой звездочки, зубья которой расположены между выступами. Широко применяется для соединения быстроходных валов. Муфта компактна и надежна в эксплуатации. Недостатки – при разборке и сборке необходимо осевое смещение валов.

Муфта упругая втулочно-пальцевая. Благодаря легкости изготовления и замены резиновых элементов эта муфта получила распространение, особенно в приводах от электродвигателей с малыми и средними крутящими моментами. Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки или кольца трапецеидального сечения. Муфты обладают малой податливостью и применяются в основном для компенсации несоосности валов в небольших пределах.

Муфта с упругой оболочкой. Упругий элемент муфты, напоминающий автомобильную шину, работает на кручение. Это придает муфте большую энергоемкость, высокие упругие и компенсирующие свойства.

Машина представляет собой техническую систему, которая создается для выполнения определенных функций. Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях.

В настоящей работе предполагается раскрыть сущность машины как технической системы, раскрыть такие основные понятия, связанные с машиной как функциональные компоненты машины, функционально-сборочная единица машины, деталь машины, неделимый элемент, основные элементы машины, вспомогательные элементы, технические требования, допуск, класс, подкласс, функциональный модуль детали, раскрыть основные классификации элементов машин.

Машина как объект производства: основные понятия, элементы, функции

Машина (как и ее части) является технической системой, которая создается для выполнения определенных функций, т.е. имеет определенное служебное назначение. Функциональными компонентами машины называют сборочные единицы (узлы) различных уровней сложности, детали и части деталей, включая неделимые элементы.

Функционально-сборочной единицей машины называется множество связанных деталей, в совокупности выполняющих хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины. Крупные функционально-сборочные единицы часто можно разделить на более простые.

Деталью машины называется отдельное тело из однородного материала, имеющее определенную геометрическую форму и выполняющее хотя бы одну функцию по обеспечению работы других функциональных элементов или всей машины.

Неделимым элементом называют часть детали (или одну деталь), выполняющую не менее одной функции по обеспечению работы других элементов.

Основные (или исполнительные) элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Аналогично можно выделить основные элементы любой функциональной машины.

Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины. Элементы связи обеспечивают определенную степень свободы (от нуля до пяти) движения одних элементов по отношению к другим. Элементы передачи передают на расстояние механическую энергию движения и (или) статические силы и моменты с одновременным их преобразованием. Элементы управления осуществляют сбор, хранение и переработку информации для выработки управляющего воздействия и передачу его исполнительным элементам. Двигатели преобразуют энергию заданного вида (обычно электрическую) в механическую.

Движители преобразуют работу двигателя или другого источника энергии в работу на преодоление сил сопротивления движению машины. Элементы гашения скоростей и ускорений уменьшают скорость движения или амплитуду колебаний. Иногда перечисленные элементы трудно выделить, так как часто многие узлы и детали выполняют одновременно несколько функций.

В процессе работы между элементами машины возникают и действуют размерные, кинематические, силовые, физико-химические и временные связи и отношения. Следует отметить, что все виды отношений и связей закладываются в машину в процессе ее создания в виде размерных отношений (размеров, расстояний, относительных поворотов, формы и микрогеометрии поверхностей деталей) и в виде наборов свойств материалов, из которых изготовлены детали машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях (ТТ) – системе качественных показателей с установленными на них количественными значениями. Для любого показателя качества P следует различать заданное (Рзад), действительное (Рдт) и измеренное (Риз) значения. Точность изготовления машины (или ее элементов) характеризуется степенью приближения действительных значений показателей качества к заданным. Точность измерения показателя качества определяется степенью приближения измеренного значения к действительному. Вообще, точность оценивается отклонением ( ), на которое налагается допуск.

Допуском называют всякое ограничение любого показателя качества. Он характеризует требуемую точность. Фактическая точность для отдельного элемента характеризуется фактическим отклонением, а для множества одноименных элементов машины – полем рассеяния)[[1] ].

Все технические требования можно разбить на следующие группы: ТТ1 – функциональные требования; ТТ2 – требования к взаимодействию машины и человека; ТТ3 – требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; ТТ4 – требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды. Функциональные требования ТТ1 представляют собой чаще всего самую важную и многочисленную группу, всегда присутствующую в полном списке ТТ.

2. Классификация элементов машины

Классификацию элементов машины удобнее начинать с классификации форм неделимых элементов – типовых поверхностей деталей, так как мощность их множества существенно ниже мощности множества самих деталей, а тем более множества сборочных единиц. Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени. При этом действует принцип, согласно которому все члены классификационного деления на каждой его ступени исключают друг друга. Задача классификации существенно упростится, если в основу систематизации положить закономерности формообразования поверхностей.

Большинство поверхностей в деталях машин относится к числу кинематических, т.е. они могут быть получены перемещением некоторой плоской кривой (образующей) по другой, неподвижной в пространстве (направляющей). При этом направляющая и образующая имеет одну общую точку, в которой угол между касательной к образующей и плоскостью, содержащей направляющую, чаще всего является постоянным. В общем случае размеры и форма образующей в процессе движения могут изменяться.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей (т.е. вид направляющей). По этому признаку все поверхности делятся на пять классов:

1) плоские поверхности, направляющей которых является прямая;

2) поверхности вращения, направляющей которых будет окружность;

3) винтовых поверхности, направляющая которых – винтовая линия;

4) зубчатые поверхности, направляющими которых являются периодические кривые разных типов;

5) фасонные поверхности, направляющие которых – алгебраические или трансцендентные кривые.

Подкласс отражает совокупность форм образующих, обладающих некоторым общим признаком, а группа уточняет форму образующей. Следующей ступенью классификации является вид поверхности, который определяет форму границ поверхности по длине или, другими словами, свободу выхода инструмента. В зависимости от расположения поверхности относительно материала детали на последней ступени классификации выделяются два типа поверхностей: наружные и внутренние.

Схема классификационной иерархии поверхностей деталей машин, а также подробные классификационные таблицы форм поверхностей деталей машин приведены в Приложении 2. Эти таблицы показывают, что не все группы поверхностей имеют полный набор видов и не у всех видов поверхностей могут быть реализованы оба типа. Например, окна в классе плоских поверхностей могут быть только закрытыми и внутренними, а направляющие обычно бывают только открытыми. Канавки поверхностей вращения могут быть только полуоткрытыми, а резьбы не могут быть закрытыми.

Для полного описания типовой поверхности необходимо указать еще ее геометрические и механические показатели качества. На чертеже эти показатели задаются размерами с указанием отклонений (размеров, относительного положения и формы), значениями Ra (или Rz) и твердостью.

Размеры многих типовых поверхностей (зубчатых, резьб, Т-образных канавок и т.д.) можно разделить на независимые (или определяющие) и зависимые, значения которых определены значениями независимых размеров. Так, модуль и число зубьев прямозубой шестерни определяют наружный, средний и внутренний диаметры зубчатого венца, высоту и толщину зуба, параметры его эвольвентного профиля.

С каждой типовой поверхностью можно связать локальную систему координат с главной осью Zi. Тогда относительное расположение двух типовых поверхностей (i-й и j-й) в детали характеризуется расстоянием между началами их локальных систем координат (О-i и О-j), а также углами между главными локальными осями Ziи Zj. В приложении 3 показаны варианты относительного расположения типовых поверхностей.

Несколько типовых поверхностей детали, выполняющих одну общую функцию или некоторый набор однородных функций, назовем функциональным модулем детали. Функциональные модули детали выполняют функции ориентации (с лишением шести, пяти или четырех степеней свободы) самой детали. Кроме функциональных модулей, функциональных типовых поверхностей и вспомогательных поверхностей, деталь имеет так называемые свободные поверхности, которые выполняют функции объединения функциональных элементов в деталь.

Конструкторско-технологическая классификация деталей машин является задачей намного более сложной, чем классификация их компонентов. Решение этой задачи было начато в 1937 г. А.П. Соколовским и затем продолжено в работах Ф.С. Демьянюка и Е.И. Глущенко. Однако разработать детальный общемашиностроительный классификатор, который мог был служить рабочим документом технологу-машиностроителю, пожалуй, невозможно. Задача становится реальной, если проводить классификацию в пределах отрасли машиностроения, а еще лучше – в пределах предприятия[[2] ].

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам:

4) по применяемому материалу.

Геометрическая форма детали предопределяется ее функцией и вместе с габаритными размерами, показателями точности, материалом и его твердостью предопределяет технологию ее изготовления для конкретного типа производства.

1) ступенчатые валы;

3) валы шестерни;

4) ходовые винты;

6) кулачковые валы.

Затем, в зависимости от наличия осевого и радиального отверстий, шпоночных пазов, шлицевых поверхностей, резьб и комбинаций указанных функциональных поверхностей, группа ступенчатых валов делится на подгруппы и т.д.

Следует отметить, что в каждой отрасли машиностроения применяется набор деталей оригинальной формы, которые редко или совсем не встречаются в машинах других отраслей (например, станины и шпиндели металлорежущих станков; цилиндры, линотипные матрицы, шпационные клинья и рамы полиграфических машин; иглы и цилиндры трикотажных машин и т.д. С другой стороны, очень многие детали являются универсальными, т.е. применяются в самых разных машинах.

По второму признаку (габаритным размерам) все детали подразделяются на четыре группы: мелкие, средние, крупные и особо крупные. Границы между группами условны и нечетки. В некоторых случаях предпочитают относить деталь к той или иной габаритной группе по ее массе.

По третьему признаку (наиболее высокому квалитету точности, установленному на какой-либо размер детали) все детали также делятся на четыре группы: высокоточные (если максимальная точность линейных размеров соответствует 4-му и 5-му квалитетам), точные (6-й, 7-й квалитеты), средней точности (8…10 квалитеты), неточные (11…14-й квалитеты)[3].

По четвертому признаку (применяемому материалу) детали разделены на семь групп:

1) из сталей конструкционных;

2) из сталей легированных;

4) из алюминиевых сплавов;

5) из медных сплавов;

7) из прочих материалов.

Механические свойства и обрабатываемость резанием стали существенно изменяются в результате термической обработки. Поэтому в первой и второй группах выделяются следующие подгруппы деталей: 0) из стали в состоянии поставки;

1) из улучшаемой стали;

2) из цементируемой стали;

3) из закаливаемой стали.

Множество деталей становится системой (функциональной единицей и (или) машиной), когда между ними с помощью различных соединений устанавливаются размерные связи.

Машина – это техническая система, которая создается для выполнения определенных функций. Основные элементы машины – это те элементы, которые непосредственно взаимодействуют с объектами от исходного состояния до конечного результата и функция которых совпадает с функцией машины. Кроме основных, в машине обычно имеются вспомогательные элементы. Несущие элементы обеспечивают определенность взаиморасположения и (или) относительного движения других элементов машины.

Функции машины и ее элементов отражены в технических требованиях. Все технические требования можно разбить на следующие группы: функциональные требования; требования к взаимодействию машины и человека; требования к взаимодействию машины и окружающей технической среды; требования к взаимодействию машины и окружающей физической среды.

Цель классификации – свести многообразие форм поверхностей к сочетанию ограниченного числа элементов и признаков. Наиболее экономной является система классификации с иерархическим подчинением признаков, когда каждый признак нижней ступени классификации конкретизирует признак высшей ступени.

Самая высокая ступень классификации поверхностей – класс, признаком которого является закон движения образующей. По этому признаку все поверхности делятся на пять классов: плоские поверхности; поверхности вращения; винтовые поверхности; зубчатые поверхности; фасонные поверхности.

Классификацию деталей следует проводить по следующим четырем признакам: функционально-геометрическому; размерному; точностному; по применяемому материалу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

2. Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн: Выш. шк.,1997.

3. Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003.

[1] Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. – Мн: Выш. шк.,1997. – 17.

[3] Технология машиностроения: В 2-х книгах. Кн. 1. Производство деталей машин: Учеб. пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. – Под ред. С.Л. Мурашкина. – М.: Высш. шк., 2003. – с. 23.

Как самостоятельная научная дисциплина ТММ, подобно другим прикладным разделам науки, возникла в результате промышленной революции начало которой относится к 30-м годам XVIII века. Однако машины существовали за долго до этой даты. Поэтому в истории развития ТММ можно условно выделить четыре периода:

1-й период до начала XIX века — период эмпирического машиностроения, в течение которого изобретается большое количество простых машин и механизмов: подъемники, мельницы, камнедробилки, ткацкие и токарные станки, паровые машины (Леонардо да Винчи, Вейст, Ползунов, Уатт).

2-й период от начала до середины XIX века — период начала развития ТММ. В это время разрабатываются такие разделы как кинематическая геометрия механизмов (Савари, Шаль, Оливье), кинетостатика (Кариолис), расчет маховика (Понселе), классификация механизмов по функции преобразования движения (Монж, Лану) и другие разделы. Пишутся первые научные монографии по механике машин (Виллис, Бориньи), читаются первые курсы лекций по ТММ и издаются первые учебники (Бетанкур, Чижов, Вейсбах).

3-й период от второй половины XIX века до начала XX века — период фундаментального развития ТММ. За этот период разработаны: основы структурной теории (Чебышев, Грюблер, Сомов, Малышев), основы теории регулирования машин (Вышнеградский), основы теории гидродинамической смазки (Грюблер), основы аналитической теории зацепления (Оливье, Гохман), основы графоаналитической динамики (Виттенбауэр, Мерцалов), структурная классификация и структурный анализ (Ассур), метод планов скоростей и ускорений (Мор, Манке), правило проворачиваемости механизма (Грасгоф) и многие другие разделы ТММ.

4-й период от начала XX века до настоящего времени — период интенсивного развития всех направлений ТММ как в России, так и за рубежом. Среди русских ученых необходимо отметить обобщающие работы Артоболевского И.И., Левитского Н.И., Фролова К.В.; в области структуры механизмов — работы Малышева , Решетова Л.Н., Озола О.Г.; по кинематике механизмов — работы Колчина Н.И., Смирнова Л.П., Зиновьева В.А.; по геометрии зубчатых передач — работы Литвина Ф.Л., Кетова Х.Ф., Гавриленко В.А., Новикова М.Л.; по динамике машин и механизмов — Горячкин В.П., Кожевников С.Н., Коловский М.З. и др. Данное перечисление не охватывает и малой доли работ выдающихся ученых, внесших существенный вклад в развитие ТММ в этот период. Из зарубежных ученых необходимо отметить работы Альта Х., Бегельзака Г., Бейера Р., Крауса Р., Кросли Ф. и многих других.

Основы стандартизации, организация работ по стандартизации в .

. международными и национальными нормами. Стандартизация, сертификация и метрология в том виде как это было в плановой экономике СССР, не только не вписывались в новые условия работы, но и тормозили, либо просто делали невозможной интеграцию Казахстана в .

машина механизм агрегат

1. Инженерное проектирование

Инженерное проектирование — это процесс, в котором научная и техническая информация используется для создания новой системы, устройства или машины, приносящих обществу определенную пользу.

Проектирование (по ГОСТ 22487-77) — это процесс составления описания, необходимого для создания еще несуществующего объекта (алгоритма его функционирования или алгоритма процесса), путем преобразования первичного описания, оптимизации заданных характеристик объекта (или алгоритма его функционирования), устранения некорректности первичного описания и последовательного представления (при необходимости) описаний на различных языках.

Проект (от латинского projectus — брошенный вперед) — совокупность документов и описаний на различных языках (графическом — чертежи, схемы, диаграммы и графики; математическом — формулы и расчеты; инженерных терминов и понятий — тексты описаний, пояснительные записки), необходимая для создания какого-либо сооружения или изделия.

Прямые аналитические методы синтеза (разработаны для ряда простых типовых механизмов);
Эвристические методы проектирования — решение задач проектирования на уровне изобретений (например, алгоритм решения изобретательских задач);
Синтез методами анализа — перебор возможных решений по определенной стратегии (на пример, с помощью генератора случайных чисел — метод Монте-Карло) с проведением сравнительного анализа по совокупности качественных и эксплуатационных показателей (часто используются методы оптимизации — минимизация сформулированной разработчиком целевой функции, определяющей совокупность качественных характеристик изделия);

— Системы автоматизированного проектирования или САПР — компьютерная программная среда моделирует объект проектирования и определяет его качественные показатели, после принятия решения — выбора проектировщиком параметров объекта, система в автоматизированном режиме выдает проектную документацию.

Основные этапы процесса проектирования

Осознание общественной потребности в разрабатываемом изделии

Техническое задание на проектирование (первичное описание)

Анализ существующих технических решений

Разработка функциональной схемы

Разработка структурной схемы

Метрический синтез механизма (синтез кинематической схемы)

Статический силовой расчет

Кинетостатический силовой расчет

Силовой расчет с учетом трения

Расчет и конструирование деталей и кинематических пар (прочностные расчеты, уравновешивание, балансировка, виброзащита)

Рабочий проект (разработка рабочих чертежей деталей, технологии изготовления и сборки)

Изготовление опытных образцов

Испытания опытных образцов

Технологическая подготовка серийного производства

Серийное производство изделия

2. Техническая система и ее элементы

Техническая система — ограниченная область реальной действительности, взаимодействующая с окружающей средой U, выполняющая определенные функции F и имеющая структуру S.

Рис. 1.1 Ef, Af — параметры, характеризующие функции F системы; En An — параметры, не относящиеся к функциям прибора (условия работы, внешние и дополнительные воздействия); Z — системный оператор; M — элементы системы; R — отношения между элементами системы

Окружающая среда U — совокупность внешних объектов, взаимодействующих с системой.

Функция F — свойство системы, используемое для преобразования входных величин Ef, при внешних и дополнительных воздействиях An и условиях работы En, в выходные величины Af. Функция является объективно измеряемое свойство, которое может быть охарактеризовано параметрами системы. Количество реализуемых системой функций соответствует количеству используемых системой физических свойств. Если система выполняет несколько функций, то различают общую и частные функции. Общая функция охватывает множество всех входных и выходных величин, которое характеризует рассматриваемую систему как одно целое. Частные функции делятся на: главные и вспомогательные — по их значению в выполнении задачи; основные и элементарные — по типу изменения изменений функций в процессе их выполнения.

Структура S — совокупность элементов М и отношений R между ними внутри системы S=(M,R).

Элемент системы при проектировании рассматривается, как одно целое, хотя он может иметь различную степень сложности. Если при рассмотрении элемента, не принимается во внимание его форма и внутреннее строение, а рассматривается только выполняемая им функция, то такой элемент называется функциональным. Для механической системы элементами могут быть: деталь, звено, группа, узел, простой или типовой механизм. Деталь — элемент конструкции не имеющий в своем составе внутренних связей (состоящий из одного твердого тела).

Звено — твердое тело или система жестко связанных твердых тел (может состоять из одной или нескольких деталей) входящая в состав механизма. Группа — кинематическая цепь, состоящая из подвижных звеньев, связанных между собой кинематическими парами (отношениями), и удовлетворяющая некоторым заданным условиям. Узел — несколько деталей связанных между собой функционально, конструктивно или каким-либо другим образом. С точки зрения системы узлы, группы, простые или типовые механизмы рассматриваются как подсистемы. Самым низким уровнем разбиения системы при конструировании является уровень деталей ; при проектировании — уровень звеньев. Элементы из системы можно выделить только после определения взаимосвязей между ними, которые описываются отношениями. Для механических систем интерес представляют отношения определяющие структуру системы и ее функции, т.е. расположения и связи. Расположения — такие отношения между элементами, которые описывают их геометрические относительные положения. Связи — отношения между элементами, предназначенные для передачи материала, энергии или информации между элементами. Связи могут осуществляться с помощью различных физических средств: механических соединений, жидкостей, электромагнитных или других полей, упругих элементов. Механические соединения могут быть подвижными(кинематические пары) и неподвижными. Неподвижные соединения делятся на разъемные (винтовые, штифтовые) и неразъемные (сварные, клеевые).

3. Машины и их классификация

Машина — техническое устройство, выполняющее преобразование энергии, материалов и информации с целью облегчения физического и умственного труда человека, повышения его качества и производительности.

Существуют следующие виды машин:

1. Энергетические машины — преобразующие энергию одного вида в энергию другого вида. Эти машины бывают двух разновидностей:

Двигатели (рис.1.2), которые преобразуют любой вид энергии в механическую (например, электродвигатели преобразуют электрическую энергию, двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию расширения газов при сгорании в цилиндре).

Генераторы (рис.1.3), которые преобразуют механическую энергию в энергию другого вида (например, электрогенератор преобразует механическую энергию паровой или гидравлической турбины в электрическую).

2. Рабочие машины — машины использующие механическую энергию для совершения работы по перемещению и преобразованию материалов. Эти машины тоже имеют две разновидности:

Транспортные машины (рис.1.4), которые используют механическую энергию для изменения положения объекта (его координат).

Технологические машины (рис.1.5), использующие механическую энергию для преобразования формы, свойств, размеров и состояния объекта.

3. Информационные машины — машины, предназначенные для обработки и преобразования информации. Они подразделяются на:

Математические машины (рис.1.6), преобразующие входную информацию в математическую модель исследуемого объекта.

Контрольно-управляющие машины (рис.1.7), преобразующие входную информацию (программу) в сигналы управления рабочей или энергетической машиной.

4. Кибернетические машины (рис.1.8) — машины управляющие рабочими или энергетическими машинами, которые способны изменять программу своих действий в зависимости от состояния окружающей среды (т.е. машины обладающие элементами искусственного интеллекта).

4. Понятие о машинном агрегате

Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одной или нескольких соединенных последовательно или параллельно машин и предназначенная для выполнения каких-либо требуемых функций. Обычно в состав машинного агрегата входят : двигатель, передаточный механизм и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включается контрольно-управляющая или кибернетическая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим для согласования механических характеристик двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.

Рис.1.9 Схема машинного агрегата

5. Механизм и его элементы

В учебной литературе используются несколько определений механизма:

Первое : Механизмом называется система твердых тел, предназначенная для передачи и преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел.

Второе : Механизм — кинематическая цепь, в состав которой входит неподвижное звено (стойка) и число степеней свободы которой равно числу обобщенных координат, характеризующих положение цепи относительно стойки.

Третье : Механизмом называется устройство для передачи и преобразования движений и энергий любого рода.

Четвертое

В этих определениях использованы раннее не определенные понятия:

Звено — твердое тело или система жестко связанных тел, входящих в состав механизма. Кинематическая цепь — система звеньев, образующих между собой кинематические пары. Кинематическая пара — подвижное соединение двух звеньев, допускающее их определенное относительное движение. Стойка — звено, которое при исследовании механизма принимается за неподвижное. Число степеней свободы или подвижность механизма — число независимых обобщенных координат однозначно определяющее положение всех его звеньев на плоскости или в пространстве.

Из теоретической механики: Системы материальных тел (точек), положения и движения которых подчинены некоторым геометрическим или кинематическим ограничениям, заданным наперед и не зависящим от начальных условий и заданных сил, называется несвободной. Эти ограничения наложенные на систему и делающие ее несвободной называются связями. Положения точек системы допускаемые наложенными на нее связями называются возможными. Независимые друг от друга величины q1,q2, … qn, вполне и однозначно определяющие возможные положения системы в произвольный момент времени называются обобщенными координатами системы.

Недостатками этих определений являются: первое не отражает способности механизма преобразовывать не только движение, но и силы; второе не содержит указания выполняемой механизмом функции. Оба определения входят в противоречия с определением технической системы. Учитывая сказанное, дадим следующую формулировку понятия механизм:

Механизмом называется система, состоящая из звеньев и кинематических пар, образующих замкнутые или разомкнутые цепи, которая предназначена для передачи и преобразования перемещений входных звеньев и приложенных к ним сил в требуемые перемещения и силы на выходных звеньях.

Здесь: входные звенья — звенья, которым сообщается заданное движение и соответствующие силовые факторы (силы или моменты); выходные звенья — те, на которых получают требуемое движение и силы.

Начальное звено — звено, координата которого принята за обобщенную. Начальная кинематическая пара — пара, относительное положение звеньев в которой принято за обобщенную координату.

Механизмы классифицируются по следующим признакам:

1. По области применения и функциональному назначению:

o механизмы летательных аппаратов;
o механизмы станков;
o механизмы кузнечных машин и прессов;
o механизмы двигателей внутреннего сгорания;
o механизмы промышленных роботов (манипуляторы);
o механизмы компрессоров;
o механизмы насосов и т.д.

2. по виду передаточной функции на механизмы:

o с переменной передаточной функцией:

§ со ступенчатым регулированием (коробки передач);
§ с бесступенчатым регулированием (вариаторы).

3. по виду преобразования движения на механизмы преобразующие :

o вращательное во вращательное:

7. по виду кинематических пар (КП):

o с низшими КП ( все КП механизма низшие );
o с высшими КП ( хотя бы одна КП высшая );
o шарнирные (все КП механизма вращательные — шарниры).

8. по способу передачи и преобразования потока энергии:

o фрикционные ( сцепления );
o зацеплением;
o волновые (создание волновой деформации);
o импульсные.

9. по форме, конструктивному исполнению и движению звеньев:

o рычажные ( рис.1.14);
o зубчатые ( рис.1.15);
o кулачковые ( рис. 1.16);
o планетарные ( рис. 1.17);
o манипуляторы ( рис.1.11-1.12).

Список используемой литературы

1. Теория механизмов и машин. Под ред. К.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1987.

2. Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. — М.: Высшая школа, 1986.

3. Артоболевкий И.И. Теория механизмов и машин. — М.: Наука, 1988.

4. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. — М. Наука, 1990.

5. Теория механизмов. Под ред. В.А. Гавриленко. М.: Высшая школа, 1973.

6. Заблонский К.И. и др. Теория механизмов и машин. — Киев.: Выша школа, 1989.

7. П. Хилл Наука и искусство проектирования. Методы проектирования, научное обоснование решений. Пер. с англ., Под ред. Венды В.Ф., М.: Мир, 1973.

8. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М.: Московский рабочий, 1973.

9. Джонс Дж. К. Методы проектирования. / Пер. с англ. 2-е изд. М.: Мир. 1986.

10. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход. Пер. с польск. — М.: Мир, 1981.

11. Конструирование приборов. В 2-х книгах. / Под ред. В. Краузе. — М.: Машиностроение. 1987.

12. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. — М.: Машиностроение. 1981.

13. Р.Бейер Кинематический синтез механизмов: Основы теории метрического синтеза плоских механизмов. / Пер. с нем. М.: Машгиз. 1959.

14. Теория механизмов и механика машин. Под ред. К.В. Фролова. М.: Высшая школа, 1998.

Примеры похожих учебных работ

Курсовая работа проектирование электроснабжение потребителей

. контроль. Проектирование электрической сети, включая разработку конфигурации сети и схемы подстанции, является одной из основных задач развития энергетических систем, обеспечивающих надёжное и качественное электроснабжение потребителей. В .

Технологии и машины лесосечных работ

. для стоянки тракторов и хранения оборудования, установку помещения для обогрева рабочих, средств связи и осветительных приборов. 3. Технология лесосечных работ 3.1 Описание выполняемых технологических операций и выбор оборудования для их выполнения .

Овощерезательная машина

. 7-10) к приводам универсальных кухонных машин. Дисковые овощерезательные машины имеют принципиально одинаковое устройство и . прямолинейными ножами. По расположению рабочих органов овощерезательные машины подразделяются на горизонтальные, наклонные и .

Разработка технологической карты на производство монтажных работ

. производить в соответствии с графиком грузоподъёмности. Монтажные работы не производить при ветре более 6 баллов. . допускать лишь лиц имеющих на это право. Погрузочно-разгрузочные работы выполнять с помощью крана. Кузова автомобилей, предназначенные .

Технология и методика обучения работе на швейной машине, как средство овладения основами .

. дешёвая рабочая сила. Заменить ручной тяжелый и малопроизводительный труд машинным – такую задачу стремилась осуществить творческая мысль человека. А . о т е з а – мы предполагаем, что работы по данной курсовой будут успешны при следующих условиях: если .

Значение знания истории сельскохозяйственных машин

. мы изучаем, собственно говоря, базу общественного развития в целом История развития сельскохозяйственной техники влияет на формирование у студентов знаний по истории зарождения и развития сельскохозяйственных машин, применяемых в АПК, а также .

Читайте также: