Уравнение движения машин

Уравнение движения машинного агрегата выражается в форме уравнения кинетической энергии, приращение которой выражается соотношением

∆А_к = А_D- А_с = Σ mV² / 2 – Σ mV0² / 2, (3.23)

где ∆А_к – приращение кинетической энергии,

А_D и А_с –работа движущих сил и сил сопротивления,

m − приведенная к начальному звену масса,

V и V₀ – скорости точки приведения, соответствующие конечному и начальному перемещению.

Рассмотрим основные периоды движения механизма. Полное время движения механизма складывается из 3-х частей:

а) времени разбега, Т_р (0 < V < V_cp;

б) времени установившегося движения T_yд (V = V_cp);

в) времени выбега Тв (V_cp → 0).

Таким образом T = T_p + T_уд + Тв, (3.25)

Т_уд = к · Тц. (3.26)

где Тц – период цикла,

к – количество циклов.

- на участке разбега:

А_D > А_с или Σ mV ² / 2 – mV0² / 2 > 0, (3.27)

- на участке установившегося движения:

А_D = А_с или Σ mV² / 2 – mV0² / 2 = 0, (3.28)

- на участке выбега:

А_D < А_с или Σ mV² / 2 – mV0² / 2 < 0, (23.9)

То есть, за время разбега механизма происходит приращение его кинетической энергии, за время установившегося движения приращение равно 0 и за время выбега происходит отдача накопленной при разбеге кинетической энергии.

3. При установившемся движении ∆А_к = 0 т.е.

∆А_к = Σ mV²/ 2 - Σ mV0² / 2 = 0 (3.30)

тогда:

А_D = А_пс + А_Т (3.31)

Таким образом, за полный цикл установившегося движения работа всех движущих сил равна работе всех производственных А_пс и непроизводственных сил А_Т сопротивления (трения).

6. Коэффициент полезного действия машины

Коэффициентом полезного действия (КПД) машины называется отношение величины роботы производственных (полезных) сил к роботе всех движущих (затраченных) сил за цикл установившегося движения.

η = А_пс / А_D = А_D – А_Т / А_D = 1 – А_Т / А_D (3.32)

Чем меньше работа сил трения А_Т, тем выше КПД.

КПД нескольких последовательно соединенных механизмов равняется произведению КПД отдельных механизмов, составляющих одну общую систему

η _общ = η₁ η₂ η₃… η_n (3.33)

Контрольные вопросы

1. Какую задачу имеет силовой анализ механизма?

2. Какие внешние и внутренние силы действуют на звенья механизма?

3. Как определяются силы инерции звеньев?

4. Какая последовательность действия при силовом анализе механизма?

5. Какова цель построения плана сил?

5. Что называется точкой приведения, приведенной силой?

6. Какой вид имеет уравнение движения машинного агрегата?

7. Из каких периодов составляется время движения машины?

Раздел II Детали машин

Лекция № 4 Общие принципы расчета и

Проектирования машин

План

1. Задачи курса. Основные тенденции машиностроения.

2. Основные понятия и определения. Классификация деталей машин.

3. Критерии работоспособности и надежности машин.

4. Материалы деталей механизмов и машин

5. Стандартизация и взаимозаменяемость деталей машин.

1. Цели и задачи курса. Основные тенденции развития современного машиностроения

Задачей курса «Детали машин» является изучение методов, норм и правил расчета и проектирования деталей машин, обеспечивающий выбор наиболее рациональных материалов, форм, размеров, степени точности и качества поверхности, а также технологии изготовления.

Курс «ТММ и деталей машин» является завершающим в цикле общеинженерных дисциплин и позволяет приступить к изучению цикла специальных дисциплин.

Основными тенденциями современного машиностроения являются:

- повышение мощности и быстроходности машин;

- равномерность хода;

- автоматизация;

- надежность и долговечность;

- удобство и безопасность обслуживания;

- экономичность;

- минимальный вес;

- наименьшая стоимость конструирования и изготовления за счет широкого применения стандартизации и взаимозаменяемости.

С увеличением мощности машины увеличивается ее производительность.

Быстроходные машины более производительны и менее габаритны, чем тихоходные той же мощности.

Равномерность хода машин повышает качество ее работы.

Автоматизация работы увеличивает производительность и качество работы машин и уменьшает до минимума участие в ее обслуживании.

Надежность и долговечность машины зависит от прочности ее деталей, точности изготовления сборки их, а также качества ухода за ними.

Экономичность машины зависит от соответствия конструкции машины законам, на которых основаны ее действия, материала, точности изготовления деталей, правильности монтажа и ухода за машиной.

Увеличение КПД машины достигается рациональным выбором ее кинетической цепи, назначением наиболее современных типов передач, рациональным выбором форм материала, обработки деталей, способа смазки и смазочных материалов.

Машина должна быть проста в обслуживании, не требовать частого и сложного ремонта, удовлетворять требованиям техники безопасности.

При конструировании и проектировании машины экономические соображения должны стоять на первом месте.

Огромное значение для удешевления машин при одновременном повышении их качеств имеет стандартизация их деталей.

Широкое внедрение взаимозаменяемости деталей машин значительно обеспечивает операцию по сборке машин и позволяет перевести их изготовление на передовые методы массового и поточного производства.

Основные понятия и определения. Классификация деталей машин

К основным понятиям курса «Детали машин» относятся понятия: механизм, машина, деталь, узел.

Механизмом называют систему тел, предназначенную для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел.

Машиной называют механизм или систему механизмов, которые служат для облегчения физического или умственного труда человека и повышению его производительности

Различают:

- машины двигатели (электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания и т.д.);

- машины генераторы (компрессоры, динамо-машины и т.д.);

- машины орудия (транспортеры, краны, станки, прессы и т.д.);

- информационные машины (механические интеграторы, бухгалтерские ма-шины, компьютеры и т.д.).

Деталью называют часть машины, изготовленную без применения сборочных операций (болт, зубчатое колесо и др.)

Узел – крупная сборочная единица (коробка передач, муфта, редуктор и т.д.).

Детали и узлы бывают:

- общего назначения, встречающиеся почти во всех механизмах (болты, валы, зубчатые колеса, муфты и т.д.)

- специального назначения, встречающиеся только в одном или нескольких типах машин (поршни, шатуны, коленчатые валы и др.).

Классификация деталей машин.

Все детали и узлы общего назначения делятся на три основные группы:

- соединительные детали, которые могут быть разъемные (резьбовые) и не разъемные (заклепочные, сварные);

- передачи вращательного движения (зубчатые, червячные, ременные);

- детали и узлы, обслуживающие передачи (валы, муфты, подшипники).