Слайд 2
Тема 1. Вступна лекція
План:
1. Вступ. Основні поняття та
визначення.
2. Класифікація кінематичних пар.
3. Ступінь рухомості механізмів.
Слайд 3
Література:
Артоболевский Н.Н., Эдельштейн Б.В. Сборник задач по
теории механизмов и машин. – М.: Наука, 1975.- 256
с.
Прикладная механика / Путята Т.В., Мошаровский М.С., Соколов Н.Г. и др., - Киев: Вища шк., 1977 – 536 с.
Ключові слова: механізм, машина, ланка, кінематична пара, кінематичний ланцюг, ступінь рухомості механізму, вищі та нижчі кінематичні пари.
Слайд 4
1. Вступ. Основні поняття статики
Теорія механізмів і машин
являє собою один із важливих розділів курсу “Прикладна механіка”.
Це наука про загальні методи дослідження властивостей механізмів і машин та проектування їх схем. Дослідження механізмів і машин – це вивчення руху ланок та їх точок. Побудова або синтез механізмів являє розробку раціональних методів визначення параметрів механізмів і машин за заданими функціями їх руху.
Механізм – механічна система, яка призначена для отримання потрібного руху одного або кількох тіл. Головне призначення механізма – здійснення технологічних операцій.
Слайд 5
Машина – комплекс механізмів, які відтворюють заданий рух
для зміни форми тіла, його положення і т.ін.
Машини, в
яких усі перетворення енергії (матеріалів та інформації) відбуваються без безпосередньої участі людини, називаються машинами-автоматами.
Ланка – одне чи декілька жорстко з’єднаних між собою твердих тіл (деталей).
В механізмі є вхідна і вихідна ланки. Ланка, якій надається рух від двигуна, називається вхідною. Ланка, яка з’єднана з робочим органом машини і змінює вхідний рух в потрібний вихідний, називається вихідною.
Слайд 6
В залежності від характеру руху ланки мають свою
назву: кривошип; коромисло; шатун; повзун; куліса; кулачок; зубчасте колесо.
Кінематична
пара (КП) – з’єднання двох ланок, що дотикаються і обмежують рух одна одної.
Кінематичний ланцюг – система з’єднаних ланок, що створюють між собою КП.
Слайд 7
2. Класифікація кінематичних пар
1. За видами елементів КП
поділяються на:
- вищі (рис. 3.1);
- нижчі (рис. 3.2)
а) б)
Рис. 3.1. Вищі кінематичні пари:
а – циліндр на площині; б – шар на площині
б)
в)
Рис. 3.2. Нижчі кінематичні пари:
а - поступальна пара; б - обертальна пара; в - циліндрична пара
2. За кількістю накладених зв’язків – розрізняють п’ять класів (таблиця 3.1).
Слайд 9
Таблиця 3.1. Класифікація кінематичних пар за кількістю ступенів
вільності
Слайд 11
3. Ступінь рухомості механізмів
Ступінь рухомості просторового механізму визначається
за формулою Малишева:
W = 6n – 5P5 – 4P4
– 3P3 – 2P5 – P1 – 6.
Ступінь рухомості плоского механізму визначається за формулою Чебишева:
W = 3n – 2P5 – P4 – 3.
де n – число ланок;
P5, P4, P3, P2 – число КП 5-го, 4-го, 3-го і 2-го класів відповідно.
Слайд 12
Приклади. Визначити ступінь рухомості механізмів, наведених на рис.
3.3, а, б. Рішення прикладів наведено безпосередньо на рисунках.
Рис.
3.3. До прикладу:
а – механізм з КП тільки 5-го класу; б – механізм з КП
5-го та 4-го класу
Слайд 13
Контрольні питання
1. Що вивчає наука “Теорія механізмів і
машин”?
2. Дайте визначення понять “механізм“, “машина“; яке призначення мають
механізми і машини?
3. Що таке ланка, кінематична пара, кінематичний ланцюг?
4. Наведіть класифікацію кінематичних пар.
5. За якою формулою визначається ступінь рухомості просторового та плоского механізмів?
6. Наведіть приклади кінематичних пар 5-го і 4-го класів.
Слайд 14
Тема 2. Структурний аналіз стержневих механізмів
План:
Розкладання механізму на
структурні групи Ассура.
Заміна вищих кінематичних пар нижчими.
Ключові слова: збігальна
система сил, многокутник сил, проекція сили на вісь, умови рівноваги сил.
Слайд 15
1. Розкладання механізму на структурні групи Ассура
Згідно теорії
Ассура і Артоболевского механізм розглядається як складна система, що
складається з початкового механізму та структурних груп (груп Ассура).
Початковий механізм ‑ ведуча ланка та стояк.
Структурна група Ассура – кінематичний ланцюг, який отримує нульову рухомість після приєднання його елементами зовнішніх кінематичних пар до стояка.
Слайд 16
Групи Ассура поділяються на класи в залежності від
їх структури.
На рис. 3.4, а, б, в, г,
д наведені структурні групи 2-го класу п’яти видів;
а) б) в) г) д)
діада
Слайд 17
На рис. 3.4, е – структурна група 3-го
класу, 3-го порядку.
На рис. 3.4, ж – структурна група
4-го класу, 2-го порядку.
е) 3 кл., 3 пор. ж) 4 кл., 2 пор.
Рис. 3.4. Структурні групи Ассура
Слайд 18
2. Заміна вищих кінематичних пар нижчими
Приклад заміни вищої
кінематичної пари нижчої показаний на рис. 3.5.
а) б)
г)
2 кл., 2 пор. (діада) 2 кл., 2 пор.
е) ж)
2 кл., 2 пор. 2 кл., 1 пор. 1 кл., 2 пор.
Рис. 3.5. Заміна вищої кінематичної пари нижчою: а – заданий механізм; б – замінювальний механізм; в, г, д, е – структурні групи Ассура; ж – початковий механізм
Слайд 21
Контрольні питання
1. У чому полягає структурний аналіз механізмів?
2.
Дайте визначення початкового механізму, структурної групи Ассура.
3. Наведіть структурну
формулу групи Ассура.
4. Наведіть приклади структурних груп 2-го, 3-го і 4-го класів.
5. У чому полягає заміна вищих кінематичних пар нижчими? Наведіть приклади.
Слайд 22
Тема 3. Кінематичний аналіз механізмів
План:
Мета та методи кінематичного
аналізу механізмів.
Побудова плану швидкостей.
Побудова плану прискорень.
Ключові слова: методи кінематичного
аналізу, плани швидкостей та прискорень, кутові швидкості та прискорення.
Слайд 23
1. Мета та методи кінематичного аналізу механізмів
Рух реальних
механізмів і машин відбувається під дією різних сил та
є змінним у часі відповідно до змін режимів руху машин. Кінцевою метою дослідження механізмів є визначення можливих режимів їх руху, для чого необхідно визначити переміщення, швидкості і прискорення руху ланок та їх окремих точок.
Методи кінематичного аналізу механізмів: графічний метод, метод діаграм, аналітичний метод.
Слайд 24
Найбільш розповсюдженими є два перших (за переліком) методи.
Графічний
метод полягає у побудові планів швидкостей і прискорень механізму
в будь – якому його положенні.
Побудова планів швидкостей і прискорень наведена у методичній розробці [2].
Метод діаграм полягає в побудові графіка S = S(t) для будь-якої точки з подальшим його графічним диференцію-ванням. У результаті отримуємо графіки зміни швидкості і прискорення у часі, тобто υ = υ (t) і а = а(t).
Слайд 25
Рис. 3.6. Приклади побудови графіків
s = s(t),
υ = υ(t) і а = а(t) методом діаграм:
а
– кінематична схема механізму; б, в, г – діаграми пройденого путі, швидкостей та прискорень відповідно