Материал: Техническая механика. учебное пособие. Жилин Р.А., Жулай В.А

ВВЕДЕНИЕ

Слово «механика» имеет древнегреческое происхождение. Mechane – первоначально означало подъёмные машины и остальные механизмы, которые могли высоко поднимать большие тяжести.

Вантичное время использовались мощные подъёмные устройства, такие как «вороны», «Лапа Архимеда», «журавль», «краних» и другие. С их помощью осаждённые в го- родах-крепостях, при атаке с моря переворачивали и ломали корабли. Штурмующие при помощи таких устройств поднимали на платформах-ящиках лучников, которые обстреливали осаждённых. Уже в V веке до нашей эры в афинской армии применялись огромные тараны. Для метания больших стрел пользовались катапультами; прототипом пулемёта был полибол для непрерывного метания стрел; балисты служили для метания камней. Были созданы специальные прицельные приспособления и приборы для изменения траектории.

Всё это привело к тому, что термин «mechane» распространился на метательные и вообще на любые искусно придуманные машины и механизмы.

Внастоящее время «механикой» называют науку о всех видах механического движения.

Курс «Механика» включает разделы смежных дисицплин: «Теория механизмов и машин», «Сопротивление материалов» и «Детали машин и основы проектирования». В данном пособии также рассмотрены некоторые вопросы дискетного моделирования, реализуемые в современных системах автоматизированного проектирования.

3

1.СТРУКТУРА МЕХАНИЗМОВ

1.1.Основные понятия и определения

Машина состоит из отдельных механизмов, а механизм состоит из отдельных деталей. Одни из деталей приняты за неподвижные, а другие движутся относительно них. Так, в двигателе машины за неподвижные принимаются те детали, которые соединены жестко с корпусом машины. Это корпус двигателя, подшипники коленчатого вала. Подвижные детали – коленчатый вал (кривошип), шатуны, поршни и другие детали.

Каждая подвижная деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел (пример – ша-

тун с разъемными крышками), носит название подвижного звена механизма. Все неподвижные детали образуют одну неподвижную систему тел, называемую неподвижным звеном или стойкой. Например, корпус самолета, с ним жестко связан корпус двигателя – все это одно звено – стойка. В любом механизме всегда есть одно неподвижное звено и одно или несколько подвижных. Следовательно, механизм – это есть со-

вокупность неподвижного и подвижных звеньев.

Из подвижных звеньев в механизме необходимо выделить входные и выходные звенья.

Входным называется звено, которому сообщается заданное движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев.

Выходным называется звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Все остальные звенья называются соединительными или промежуточными.

Подвижные звенья соединены между собой и со стойкой так, что возможно движениеодного звенаотносительно другого.

Соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Например,

кинематическими парами являются места соединения коленчатого вала с корпусом, кривошипа и шатуна, шатуна и ползуна. Поверхности, линии, точки, по которым соприкасаются звенья, называются элементами кинематической пары.

4

Связанная система звеньев, образующих кинематические пары, называется кинематической цепью.

В основе всякого механизма лежит кинематическая цепь, но не всякая кинематическая цепь является механизмом. Кинематическая цепь, обладающая определенным заданным движением, является механизмом.

1.2. Классификация кинематических пар

Классификацию кинематических пар можно провести по числу степеней свободы и по числу условий связи.

Числом степеней свободы механической системы назы-

вается число независимых перемещений.

Твердое тело имеет в пространстве шесть независимых движений (рис. 1.1): три вращательных и три поступательных, т.е. Н – число степеней свободы такого тела равно 6, Н = 6.

z

Если тело (звено) подвижно соединить с другим телом (звеном), то на движение этих звеньев будут наложены ограничения, которые носят названия условий связи в кинематической паре. Число условий связи зависит от способа соединения звеньев в кинематические пары и изменяется от 1 до 5, т.е. 1 S 5. Если на тело налагается шесть условий связи, то тело лишается возможности двигаться. Степень свободы звена в кинематической паре можно определить как H = 6 – S, т.е.

1 H 5.

5