Сходства машины и механизмы
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.
Сходства машины и механизмы
Установи часы правильно
§ 22. Понятие о машине и механизме
Вспомните, в зависимости от функций, которые выполняют машины, они делятся на рабочие, энергетические и информационные. Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой. Например, в обычном автомобиле энергетическая машина — бензиновый двигатель, который преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию вращения, электрическую в механическую (стиральная машина) или тепловую в механическую (двигатель в автомобиле). В электрическом двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращающейся части двигателя — ротора.
Машины-генераторы — преобразуют механическую энергию в другой вид энергии, например: турбина электростанции превращает энергию текущей в реке воды в электрическую энергию.
Рис.1. Кассовый аппарат
К рабочим машинам относятся технологические, транспортные, транспортирующие и бытовые машины. Транспортные машины осуществляют перемещение людей и грузов на большие расстояния. К ним относятся самолёты, локомотивы, автомобили (рис.2).
Рис. 2. Карьерный самосвал грузоподъёмностью 610 тонн
Транспортирующие машины перемещают людей, грузы и изделия на малые расстояния. К этой группе относятся эскалаторы, подъёмные краны (рис. 3), лифты, конвейеры.
Рис. 3. 128-метровый портальный кран отечественного производства
Рис.4. Токарный станок по обработке древесины
Бытовые машины используются в домашнем хозяйстве. К этой группе относятся, например, пылесосы, стиральные и посудомоечные машины, миксеры, соковыжималки (рис. 5).
Рис. 5. Соковыжималка и холодильник
Машины состоят из одного или нескольких связанных между собой механизмов. Механизм — это устройство, имеющее несколько деталей, в котором при движении одного элемента (звена) другие звенья выполняют определённые согласованные движения (табл. ).
Таблица 1. Виды механизмов (передач)
В винтовом механизме при вращении винта гайка, удерживаемая от вращения, начинает перемещаться вдоль оси винта, например в винтовом механизме переднего и заднего зажимов столярного верстака.
Фрикционный механизм (фрикционная передача) состоит из двух катков (дисков), которые прижаты друг к другу. При вращении одного катка вращается и другой.
Ремённая передача передаёт вращение от одного шкива 1 к другому 2 с помощью ремня 3 (табл.1). В сверлильном станке, с которым ты ознакомишься в § 25, вращение шпинделю со сверлом передаётся от электродвигателя с помощью ремённой передачи.
Детали, из которых состоят изделия, соединяются между собой тем или иным образом. Соединения деталей могут быть подвижными и неподвижными (табл. 2).
Таблица 2. Виды соединений
Все машины и механизмы состоят из отдельных деталей. Детали могут быть простыми и сложными (табл. 3). Простые детали (болт, гайка, шайба) применяют почти во всех изделиях. Сложными называют детали, которые имеют непростую форму и на их изготовление требуется много времени (например, станина станка, зубчатое колесо ручной дрели и др.).
Таблица 3. Примеры простых и сложных деталей
Знакомимся с профессиями
Машинист — специалист, занимающийся управлением различных машин, например машинист электровоза, тепловоза, экскаватора, подъёмного крана. Эта профессия требует большой ответственности, поскольку связана с перемещением людей или грузов.
Водитель — это специалист, который управляет легковым или грузовым автомобилем. Он знает устройство автомобиля, правила его обслуживания, может выполнять несложный ремонт.
Наладчик — специалист, обслуживающий технологические машины — станки. Это рабочий высокой квалификации, который выполняет наладку и настройку станков, следит за точностью их работы. Оператор ЭВМ — это специалист, который занимается вводом и обработкой информации на электронно-вычислительных машинах. Он должен знать устройство компьютера, уметь обслуживать компьютерную технику, работать с программными комплексами и многое другое.
Лабораторно-практическая работа « Ознакомление с машинами, механизмами, соединениями, деталями»
Задание:
Найди в Интернете информацию о том, какие интересные машины и механизмы помогают человеку в его жизни.
Новые слова и понятия
Машина, технологические машины, информационные машины, механизмы, соединения деталей (подвижные, неподвижные), детали (простые, сложные), машинист, водитель, наладчик, оператор ЭВМ.
Понятия: машина, механизм, агрегат. Классификация машин.
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Кафедра «Техническая механика и детали машин»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
По дисциплине
«МЕХАНИКА»
для студентов, обучающихся по направлению:
Электроэнергетика и электротехника
Профили «Электроснабжение»,
«Электротехнологические установки и системы»
Объем лекций – 18 часов аудиторных занятий
Разработали:
К.т.н., доцент Злобина И.В.
Д.т.н., профессор Бекренев Н.В.
Саратов 2015 г.
Лекция 1 Основные понятия теории механизмов и машин. Основные виды механизмов
Вопросы, рассматриваемые на лекции:
1. Предмет прикладной механики и содержание курса.
2. Понятия: машина, механизм, агрегат. Классификация машин.
3. Кинематические пары и их классификация. Кинематические цепи.
Предмет прикладной механики и содержание курса.
“Техническая механика” –комплексная дисциплина. В общем она состоит из двух крупных разделов: «Теоретическая механика» и «Прикладная механика». Последняя включает в себя разделы курсов: “Теория механизмов и машин”, “Сопротивление материалов”, “Детали машин и основы конструирования”. Поскольку в учебном плане данного направления подготовки предусмотрено изучение отдельного курса теоретической механики, то предлагаемая к изучению дисциплина фактически идентична прикладной механике. Для достижения целостности дисциплины все разделы и темы последовательно излагаются с единых позиций механики, логически дополняя друг друга.
Основными целями изучения дисциплины являются: дать студенту знания, умения и навыки по основам теории механизмов и машин, принципам инженерных расчётов и проектирования механических устройств в объёме необходимом для будущей профессиональной деятельности по своей специальности.
В состав задач изучения дисциплины, поставленных перед студентом, входят:
1. Изучить: основы методов структурного, кинематического, силового и динамического анализа механизмов; принципы инженерных расчётов на прочность типовых элементов изделий.
2. Освоить: основы прочностных расчётов и конструирования деталей машин.
3. Получить представление о последовательности проектирования изделий и основных стадиях выполнения конструкторской разработки; первичные навыки практического проектирования и конструирования механических устройств.
4. Формировать и развивать творческие начала личности при выполнении расчетно-графической работы и углублённой проработке раздела курса в процессе самостоятельной работы.
Понятия: машина, механизм, агрегат. Классификация машин.
Современная машина состоит главным образом из питающих устройств, исполнительных механизмов с рабочими органами, приводного механизма, а также устройств управления, регулирования, защиты и блокировки.
Питающее устройство предназначено для непрерывной или периодической подачи исходной продукции или сырья в машину с возможностью их дозирования по массе или объему в зависимости от требований технологического процесса.
Исполнительный механизм предназначен для передачи движения рабочим органам машины. Этот механизм включает ведомое звено, с которым соединяются рабочие органы, и ведущее звено, которое связано с приводным механизмом.
Рабочие органы машины непосредственно воздействуют на обрабатываемый продукт согласно заданному технологическому процессу. В некоторых случаях технологический процесс в машине осуществляется несколькими рабочими органами, каждый из которых выполняет определенную операцию. Такие машины называются сложными в отличие от простых машин с одним рабочим органом.
Устройства управления осуществляют пуск и остановку машины, а также контроль над ее работой. Механизмы регулирования обеспечивают заданный режим работы машины, а механизмы защиты и блокировки применяются для предотвращения неправильного включения машин и предупреждения производственного травматизма.
Конструкция машин и аппаратов составляется из деталей, узлов, механизмов. Деталь — это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Совокупность одной или нескольких неподвижно соединенных деталей называется узлом.
Система узлов, в которой движение одного или нескольких ведущих узлов вызывает движение остальных, называется механизмом.
В учебной литературе используются несколько определений механизма:
1. Механизмом называется система твердых тел, предназначенная для передачи и преобразования заданного движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел.
3. Механизмом называется устройство для передачи и преобразования движений и энергий любого рода.
К механизмам в технике относят:
— винтовые и клиновые пары;
— передачи с гибкими звеньями (ременные и цепные);
— гидравлические и пневматические механизмы (поршневые группы, насосы, компрессоры, золотниковые пары).
Совокупность механизмов образует машину. Для управления режимом машины и аппараты снабжаются контрольно-измерительными, регулирующими, сигнализирующими, автоматизирующими и управляющими приборами.
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.
Аппаратом называют такую машину, в которой протекают тепловые, химические, биохимические, электрические и другие процессы, причем для их проведения и интенсификации, а также транспортирования перерабатываемой продукции используют различные приспособления, производящие перемешивание, нагревание, охлаждение и проч.
В настоящее время принято различать четыре вида машин.
Машины-двигатели, преобразующие любой вид энергии в механическую. К таким машинам относятся, например, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины, паровые машины
Машины-генераторы, преобразующие механическую энергию в энергию другого вида. Например: электрогенератор преобразующий механическую энергию паровой или гидравлической турбины в электрическую.
Транспортные машины осуществляют только изменение положения объекта воздействия. К транспортным машинам относятся автомобили, погрузчики, конвейеры, лифты, подъемники и др. Эти машины составляют предмет изучения студентами специальностей 150200 и …..
Математические машины, преобразующие входную информацию в математическую модель исследуемого объекта.
Контрольно-управляющие машины, преобразующие входную информацию (программу) в сигналы управления рабочей или энергетической машиной.
§ 18. Понятие о машине и механизме
В современном мире человека окружают различные машины. Многие из них ты видел.
Машина — это устройство, предназначенное для выполнения какой-либо работы путём преобразования одного вида энергии в другой. Машины разделяют на пять классов.
Машины-двигатели — превращают энергию любого вида в механическую, например электрическую в механическую (стиральная машина) или тепловую в механическую (двигатель в автомобиле).
Машины-генераторы — преобразуют механическую энергию в другой вид энергии, например: турбина электростанции превращает энергию текущей в реке воды в электрическую энергию.
Технологические машины предназначены для изменения размеров и форм заготовок, например станки для обработки древесины и металла.
Транспортные и подъёмно-транспортные машины служат для перемещения людей, грузов, изделий, например автомобили, подъёмные краны, лифты.
Информационные машины предназначены для преобразования информации, например электронно-вычислительные машины (ЭВМ) или персональные компьютеры (ПК).
Машины состоят из одного или нескольких связанных между собой механизмов. Механизм — это устройство, имеющее несколько деталей, в котором при движении одного элемента (звена) другие звенх>я выполняют определённые согласованные движения (табл. 3).
Таблица 3
Виды механизмов(передач)
В винтовом механизме при вращении винта гайка, удерживаемая от вращения, начинает перемещаться вдоль оси винта, например в винтовом механизме переднего и заднего зажимов столярного верстака.
Фрикционный механизм (фрикционная передача) состоит из двух катков (дисков), которые прижаты друг к другу. При вращении одного катка вращается и другой.
Ремённая передача передаёт вращение от одного шкива 1 к другому 2 с помощью ремня 3 (см. табл. 3). В сверлильном станке, с которым ты ознакомишься в § 29, вращение шпинделю со сверлом передаётся от электродвигателя с помощью ремённой передачи.
Детали, из которых состоят изделия, соединяются между собой тем или иным образом. Соединения деталей могут быть подвижными и неподвижными (табл. 4).
Таблица 4
Виды соединений
Все машины и механизмы состоят из отдельных деталей. Детали могут быть простыми и сложными (табл. 5). Простые детали (болт, гайка, шайба) применяют почти во всех изделиях. Сложными называют детали, которые имеют непростую форму и на их изготовление требуется много времени (например, станина станка, зубчатое колесо ручной дрели и др.).
Таблица 5
Примеры простых и сложных деталей
Знакомимся с профессиями
Машинист — специалист, занимающийся управлением различных машин, например машинист электровоза, тепловоза, экскаватора, подъёмного крана. Эта профессия требует большой ответственности, поскольку связана с перемещением людей или грузов.
Водитель — это специалист, который управляет легковым или грузовым автомобилем. Он знает устройство автомобиля, правила его обслуживания, может выполнять несложный ремонт.
Наладчик — специалист, обслуживающий технологические машины — станки. Это рабочий высокой квалификации, который выполняет наладку и настройку станков, следит за точностью их работы. Оператор ЭВМ — это специалист, который занимается вводом и обработкой информации на электронно-вычислительных машинах. Он должен знать устройство компьютера, уметь обслуживать компьютерную технику, работать с программными комплексами и многое другое.
Лабораторно-практическая работа № 16
Ознакомление с машинами, механизмами, соединениями, деталями
Найди в Интернете информацию о том, какие интересные машины и механизмы помогают человеку в его жизни.
Новые слова и понятия
Машина, технологические машины, информационные машины, механизмы, соединения деталей (подвижные, неподвижные), детали (простые, сложные), машинист, водитель, наладчик, оператор ЭВМ.
Основные понятия теории механизмов и машин
Лекция 1
Анализ– исследование структурных, кинематических и динамических свойств механизмов. Имеется некоторый готовый механизм, свойства которого исследуются.
Синтез – проектирование механизмов с заданными структурными, кинематическими и динамическими свойствами, для осуществления требуемых движений. Таким образом, при синтезе механизма мы имеем задачу обратную анализу: по заданным свойствам спроектировать механизм.
Теория механизмов и машин – наука о наиболее общих методах исследования машин и механизмов и проектирования их для заданных условий работы.
Введём некоторые основные понятия, используемые при изучении курса теории механизмов и машин.
Машина – это устройство, осуществляющее определённые движения или операции для выполнения полезной работы или преобразования энергии.
Машина представляет собой искусственно созданную человеком совокупность материальных средств, которая воспроизводит его трудовые функции. Машина заменяет человека не только в его физическом, но и в умственном труде, облегчает этот труд и увеличивает производительность труда.
Все машины можно разделить на следующие основные виды:
энергетические машины – преобразующие различные виды энергии (электродвигатели, генераторы, пневмодвигатели, гидродвигатели и др.);
технологические машины – предназначены для преобразования размеров, свойств, формы или состояния материала (металлообрабатывающие станки, прокатные станы, ткацкие станки и др.);
транспортные машины – предназначены для перемещения материалов (автомобили, тепловозы, самолёты, краны, подъёмники);
информационные машины – предназначены для получения и преобразования информации (арифмометры, механические интеграторы, бухгалтерские машины). Электронная вычислительная машина, строго говоря, не является машиной. Название машина сохранено за ней в порядке исторической преемственности.
Для машины характерны три основных признака:
1) искусственное происхождение;
2) наличие подвижных частей;
3) выполнение полезной работы.
Кинематической основой всех машин является механизм.
Механизм – это устройство, предназначенное для преобразования и передачи движения (например, редуктор).
В отличие от машины механизм непосредственно не выполняет полезной работы. Механизм характеризует два основных признака:
1) искусственное происхождение;
2) наличие подвижных частей.
Во всех вопросах кинематики и расчётов машин, где не учитываются силы и энергия, понятие машина и механизм отождествляются.
При анализе механизма используют не реальные чертежи деталей механизма, а его кинематическую схему.
Кинематическая схема механизма – представляет собой абстрактное (условное) изображение механизма, выполненное в виде связанных между собой отрезков прямых линий и других условных обозначений.
Детали механизма заменяются их условными изображениями в соответствии с ГОСТ 2770-68. Поскольку движение любого тела может быть охарактеризовано движением отрезка прямой линии с ним связанного, то звенья механизма могут на кинематической схеме изображаться в виде отрезков прямых линий.