Некоторые определения теории

Механизмов и машин

При дальнейшем изучении предмета теоретической механики, в осо­бенности при решении задач, мы столкнемся с новыми понятиями, отно­сящимися к науке, которая называется теорией механизмов и машин.

Теория механизмов и машин занимается приложением законов тео­ретической механики к механизмам и машинам.

Теория механизмов и машин как наука возникла сравнительно не­давно, в XVIII в. Этот и последующий век ознаменовались многими за­мечательными изобретениями, как, например, паровая машина, паровоз, двигатель внутреннего сгорания, самолет. Широкое применение меха­низмов и машин в практической деятельности людей привело к необхо­димости создания новой науки. Основоположником русской школы тео­рии механизмов и машин был П. Л. Чебышев (1821—1894).

Ознакомимся с основными определениями теории механизмов и ма­шин.

Механизмом называется совокупность связанных между собой тел, имеющих определенные движения. Механизмы служат для передачи или преобразования движения.

Машина есть механизм или сочетание механизмов, осуществ­ляющих определенные целесообразные движения для преобразования энергии (энергетические машины), изменения формы, свойств, состояния и положения предмета труда (рабочие машины) или для сбора, переработки и использования информации (информаци­онные машины).

Таким образом, всякая машина состоит из одного или нескольких механизмов, но не всякий механизм является машиной.

Работа механизма или машины обязательно сопровождается тем или иным движением ее органов. Это основной фактор, отличающий меха­низмы и машины от сооружений — мостов, зданий и т. д.

Простейшей частью механизма является звено. Звено — это одно тело или неизменяемое сочетание тел.

Два звена, соединенные между собой и допускающие относительное движение, называются кинематической парой. Кинематические пары бывают низшие и высшие. Звенья низших пар соприкасаются по поверхностям (поступательные, вращательные и винтовые пары), зве­нья высших пар соприкасаются по линиям и точкам (зубчатые пары, подшипники качения).

Совокупность кинематических пар называется кинематиче­ской цепью. Кинематические пары и цепи могут быть плоскими и пространственными.

Механизм получается из ки­нематической цепи путем закреп­ления одного из звеньев. Это не­подвижное звено называется станиной или стойкой.

Звено, вращающееся вокруг неподвижной оси, называется кривошипом. Звено, качаю­щееся вокруг неподвижной оси, называется балансиром или ко­ромыслом. Звено, совершающее сложное движение параллельно ка­кой-то плоскости, называется шатуном. Звено, движущееся возвратно-поступательно по станине, называется ползуном. Подвижное звено, выполненное, например, в виде рейки с пазом и совершающее враща­тельное или иное движение, называется кулисой, в пазу скользит камень кулисы.

Звено, которому извне сообщается определенное движение, называется ведущим. Остальные подвижные звенья называются ведомыми.

Различные звенья и кинематические пары механизмов имеют свои условные обозначения по ГОСТу, которые и применяются в этой книге.

В качестве примера рассмотрим широко распространенный криво-шипно-ползунный механизм, схематически изображенный на рис. 9.1.

Этот механизм служит для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (например, в компрессорах, поршневых на­сосах, эксцентриковых и кривошипных прессах) или, наоборот, для пре­образования возвратно-поступательного движения во вращательное (на­пример, в паровых машинах, двигателях внутреннего сгорания).

Кривошипно-ползунный механизм состоит из четырех звеньев: кри­вошипа ОА,шатуна АВ,ползуна В,станины и четырех кинематических пар: вращательной пары станина—кривошип, вращательной пары криво­шип—шатун, вращательной пары шатун—ползун и поступательной пары ползун—станина.

Кривошипно-ползунный механизм — плоский, его ведущим звеном является либо кривошип, либо ползун.