В пособии изложены законы структуры механизмов и их классификация, методы кинематического анализа и синтеза
механизмов, а также силовой расчет и динамика механизмов. <...> (1707-1783) решил ряд
задач по кинематике и динамике твердого тела, исследовал колебания и
устойчивость упругих тел, исследовал различные профили зубьев зубчатых колес и пришел к выводу о том, что наиболее перспективный профиль
– эвольвентный. <...> Задачи теории механизмов и машин можно сгруппировать по трем
разделам: анализ механизмов, синтез механизмов и теория машин – автоматов. <...> При динамическом анализе изучают методы определения сил, действующих на звенья механизма во время его движения, и взаимосвязи
между движениями звеньев, силами и массами звеньев. <...> Синтез механизмов состоит в проектировании схем механизмов по
заданным их свойствам. <...> Входным звеном называется звено, которому сообщается движение,
преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. <...> Раньше эти звенья называли соответственно ведущими и ведомыми звеньями. <...> Ведомым звеном называется звено, для которого элементарная работа внешних сил, приложенных к нему, является отрицательной или равна нулю. <...> Кинематические пары и их классификация
Кинематической парой называется соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение. <...> В зависимости от геометрии элементов различают высшие и низшие
кинематические пары. <...> Одно из преимуществ низших кинематических пар по сравнению с
высшими – возможность передачи больших сил, поскольку контактная поверхность соприкасающихся звеньев низшей пары может быть весьма значительна. <...> Рисунок 1.5 – Геометрическое
замыкание
Рисунок 1.6 – Силовое
замыкание
Кинематические пары во многом определяют работоспособность и
надежность машины, поскольку через них передаются усилия от одного
звена к другому. <...> Следовательно, число условий связи, наложенных на относительное
движение звеньев, находится в пределах <...>
Курс_теории_механизмов_и_машин.pdf
В. Н. Рудницкий
КУРС
ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ
И МАШИН
Брянск 2011
Стр.1
2
УДК 621.01 (075.8)
ББК 34.41.Я.73
Р.83
Рудницкий В.Н. Курс теории механизмов и машин: учебное пособие
для студентов высших учебных заведений – Брянск, БГИТА, 2011.
Учебное пособие охватывает основные вопросы программы по теории
механизмов и машин. В пособии изложены законы структуры механизмов
и их классификация, методы кинематического анализа и синтеза
механизмов, а также силовой расчет и динамика механизмов. Рассмотрены
вопросы трения в кинематических парах, виброзащиты механизмов, а также
методы проектирования схем основных видов механизмов. Изложение
дано на основе аналитических, графических, графоаналитических методов
определения механизмов.
Рецензент: Профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой
«Детали машин» Брянского государственного технического университета
Тихомиров В.П.
Рудницкий В.Н.
Брянская государственная инженерно-технологическая академия.
2011
Стр.2
343
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.......................................................................................
Введение.......................................................................................
1
Глава
механизмов............................................................
1.1
ция.................................
1.3
цепи...................................................................
1.4
Механизм
схемы..................................................................
ция……………….
да……
мов…………………….
зи…………………….
ми…………..
мов……………………
и
Структура
Основные
определения................................................................
1.2 Кинематические пары и их классификаКинематические
его
1.5
Основные виды механизмов и их классифика1.6
Структурная формула кинематической цепи общего ви1.7
Структурная формула плоских механиз1.8
Лишние степени свободы и пассивные свя1.9
Замена в плоских механизмах высших пар низшиГлава
2 Структурный синтез и анализ механиз2.1
Основной принцип образования механизмов (структурный
синтез)………… ……………......................................................
2.2 Структурный анализ плоских механизмов………………………
стях………………..
мов………………..
за……………………..
2.3
Понятие об избыточных связях и подвижноГлава
3 Кинематический анализ плоских механиз3.1
Задачи и методы кинематического анали3.2
Планы
ма…………………………………….
механизположений
механиз3.3
Кинематическое исследование шарнирно-рычажных
2
9
0
0
9
0
3
4
7
7
0
4
7
7
8
Стр.343
344
мов…………………………………………………………………..
3.3.1 План скоростей и ускорений шарнирного четырехзвенника………………………………………………………….
3.3.2
Планы скоростей и ускорений кривошипноползунного
механизма…………………………………………………..
3.3.3 Планы скоростей и ускорений многозвенного механизма
ний………………….
грамм…………….
грамм..
3.3.4
Свойства планов скоростей и ускоре3.4
Кинематическое исследование методом диа3.5
Последовательность графического интегрирования диа3.6
Аналоги
ний………………………………….
ческим
скоростей
и
дом…………………………………………………………….
мов………………
ми
осями
ния…………………………………………………………….
4.2
Многоступенчатые
мы………………………..
4.3 Зубчатая передача с промежуточными (паразитными)
колесами............................................................................................................
4.4
Кинематика
планетарных
мов………………………….
ма……………………
ношения
ры………………………
Глава
2
механиз4.5
Кинематика дифференциального механиз4.6
Графический метод определения передаточного отпланетарного
ра………………………………………….
4.7
Замкнутые
5
Силовой
мов……………………………………
5.1
Задачи
дифференциальные
расчет
силового
редукторедуктомеханизрасче2
5
6
7
0
0
ускоре3.7
Кинематический анализ плоских механизмов аналитиметоГлава
4 Кинематический анализ зубчатых механиз4.1
Одноступенчатые зубчатые механизмы с неподвижнывращезубчатые
механиз0
1
2
7
9
1
1
4
5
6
8
8
Стр.344
345
та………………………………………….
5.2 Силы, действующие на звенья механизма……………………….
мов……….
тических
5.3
Определение сил инерции звеньев плоских механиз5.4
Условие статической определимости плоских кинемацепей……………………………………………………….............
планов
5.5
Определение реакций в кинематических парах методом
5.6 Определение уравновешивающей силы методом Н.Е.
Жуковского………………………………………………………………..
5.7 Определение реакций в кинематических парах с учетом
сил трения………………………………………………………………
Глава 6
шин………………………………
6.1
ки………………………………………
6.2
Основные
Режимы
мов…………………………………..
модель..
ной
движения.
на………………
6.6 Определение закона движения начального зве6.7
Средняя скорость машины и коэффициент неравномерности
движения………………………………………………………….
6.8 Определение момента инерции махового колеса по диаграмме
масс…………………………………………………………
ствия…………….
Основные
ния……………………………………………..
7.2
Определение коэффициента полезного действия группы
механизмов……………………………………………………………..
энергоГлава
7 Механический коэффициент полезного дей7.1
положедвижения
Динамика
механизмов и мазадачи
6.3
Приведение масс и сил. Одномассовая динамическая
6.4 Законы движения звена приведения в дифференциальформе…………………………………………………………………….
6.5
Графоаналитическое решение основного уравнения
1
1
5
7
4
8
динамимеханиз00
00
00
03
06
07
11
12
17
23
23
Стр.345
346
ма…………………..
Глава
7.3 Холостой ход и самоторможение механиз8
Трение
мах…………………………………………..
8.1
ния………………………………
ре…………………
ре………………..
Трение
Виды
ния………………………………………………………..
8.2
Угол трения и коэффициент
в
механизтретре8.3
Трение в поступательной кинематической па8.4
Трение во вращательной кинематической па8.5
в
ре…………………………………………...
8.6
Трение
ния…………………………………………………….
мах………………………
ний…………………..
Составление
ли………………………………
9.3
Свободные
ния…………………………………………….
9.4
ния…………………………………………
9.5
ев………………………………
Глава
Колебания
10
шин………………………………………….
10.1
Основные
ния……………………………………………
ка………
мы…………………………………….....
10.4
тель…………………………………..
10.5
11
Виброзащитные
Динамический
Вибрационные
ны…………………………………………
Глава
Уравновешивание
Вынужденные
вращающихся
Виброзащита
винтовой
пакачеГлава
9 Колебательные процессы в механиз9.1
Сведения из теории механических колеба9.2
механической
модеколебаколебазвеньмаположе10.2
Влияние вибраций на технические объекты и челове10.3
систевиброгасимашимеханиз23
25
27
27
28
29
31
32
33
35
35
36
39
42
43
46
46
48
49
52
54
Стр.346
347
мов………………………………
11.1 Общие
нии…………………………
ев………
на……………..
11.4
сведения об уравновешива11.2
Статическое уравновешивание вращающихся звень11.3
Полное уравновешивание вращающегося звеБалансировка
жестких
ров………………………………..
мов………………
мов………..
мов……
ротоГлава
12 Уравновешивание масс плоских механиз12.1
Сведения об уравновешивании плоских механиз12.2
Статическое уравновешивание масс плоских механиз12.3
Приближенное статическое уравновешивание масс
плоских механизмов………………………………………………………
Глава 13 Синтез механизмов по методам оптимизации……………….
13.1
Этапы
мов………………………………………
за……………………..
за………………..
синтеза
механиз13.2
Входные и выходные параметры синте13.3
Основные и дополнительные условия синте13.4
Целевые
ции…………………………………………………
13.5
ния………………………………………………………
13.6
Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением
ЭВМ………………………………………………………………
Глава
14
Синтез
мов…………………………….
мов……………………..
кулачковых механиз14.1
Основные типы кулачковых механиз14.2
Изготовление
ков………………………………………….
ма…………….
закона
движения
кулач14.3
Порядок проектирования кулачкового механиз14.4
Выбор
толкатефункОграниче57
57
59
60
62
66
66
67
71
73
73
73
74
74
75
76
80
80
87
89
90
Стр.347
348
ля…………………………….
14.5 Кинематический анализ плоских кулачковых механизмов….
низмов…
кателя..
пательно
14.6
Определение основных размеров кулачковых меха14.7
Построение кинематических диаграмм движения тол14.8
Определение минимального радиуса кулачка с постудвижущимся
лем…………………………………………
14.9
Определение минимального радиуса кулачка с качающимся
толкателем………………………………………………………..
14.10 Определение минимального радиуса кулачка с плоским
толкателем……………………………………………………..
14.11
Построение
ка…………………………………
14.11.1 Центральный кулачковый механизм с поступательно
движущимся острым толкателем (е=0)………............
14.11.2 Центральный кулачковый механизм с поступательно
движущимся толкателем, снабженным роликом…...
14.11.3 Кулачковый механизм с поступательно движущимся
толкателем с дезаксиалом (е≠0)……………………….
14.11.4 Кулачковый механизм с качающимся толкателем…
лем………
ля………………
Глава
14.11.5
Кулачковый механизм с плоским толкате14.12
Определение радиуса ролика толкате15
Синтез
дач……………………………………
чах……………………….
Основная
ния………………………………….
ства…………………………
ства………………………
зубчатых
теорема
зацеплепере15.1
Общие сведения о зубчатых переда15.2
15.3
Эвольвента окружности и ее свой15.4
Эвольвентное зацепление и его свой25
27
28
30
32
32
36
38
40
22
23
профиля
кулач17
21
толкате98
04
07
11
14
Стр.348
349
зуба.
15.5 Методы изготовления колес с эвольвентным профилем
15.6
Геометрия
ки……………………………
15.7
Геометрические
лес………………………………
ния……………...
инструментальной
параметры
Классификация
и
рейко15.8
Станочное зацепление и коэффициент смеще15.9
дач…………………………………………
ния………………..
Подрезание
ба…………………………………
15.12
Определение геометрических параметров зубчатых
колес, нарезанных со смещением…………………………………….
15.13 Качественные показатели зубчатой передачи……………….
ния…………………
15.14
Выбор расчетных коэффициентов смеще15.15
Особенности
внутреннего
ния………………………..
15.16
чи……………………………….
15.18
Косозубые
са………………………………………………
15.17
Конические
Червячная
ча…………………………………
15.19
Волновая
ча……………………………………………..
дач……
парами…
этапы
зубчатые
зубчатая
зацеплеколепередапередапередаГлава
16 Геометрический синтез соосных планетарных переГлава
17 Синтез механизмов с низшими кинематическими
17.1 Синтез плоских рычажных механизмов. Основные
синтеза…………………………………………………………………
17.2
Требования к шарнирным механизмам в связи с их кинематикой…………………………………………………………………
17.3
Условие существования кривошипа в четырехзвенных
62
69
78
81
84
87
90
95
97
02
02
03
15.10 Картина внешнего эвольвентного зацепле15.11
заострение
зупере42
49
51
54
56
58
60
Стр.349
350
механизмах……………………………………………………………..
17.4 Синтез шарнирного четырехзвенника по коэффициенту
изменения средней скорости коромысла…………………………….
17.5 Синтез кулисного механизма по заданному перемещению
выходного звена……………………………………………………
17.6 Синтез кривошипно-ползунного механизма по коэффициенту
изменения средней скорости к, смещению е и ходу ползуна
Н.
Литература…………………………………………………………….
09
30
04
06
08
Стр.350