Curso de teoría de mecanismos y máquinas.

Conceptos básicos de la teoría de mecanismos y máquinas.

Introducción

El curso sobre teoría de mecanismos y máquinas es un paso de transición en la cadena de formación mecánica de un ingeniero: se basa en los conocimientos fundamentales adquiridos por el estudiante durante el estudio de matemáticas, física, mecánica teórica y es la base para el estudio práctico posterior. (especiales) disciplinas del ciclo mecánico (principalmente para el curso “Detalles”) máquinas y principios de diseño").

El propósito del estudio de la disciplina "Teoría de Mecanismos y Máquinas" es formar la base de conocimientos inicial necesaria sobre los métodos generales de análisis y síntesis de sistemas mecánicos que forman la base de los equipos tecnológicos utilizados en el campo de la futura actividad profesional de los graduados de la educación superior. instituciones de educación técnica.

Auto

Una máquina es un dispositivo que realiza movimientos mecánicos para transformar energía, materiales e información con el fin de reemplazar o facilitar el trabajo físico y mental humano.

Desde el punto de vista de las funciones realizadas, las máquinas se pueden dividir en las siguientes clases:

Máquinas de energía (máquinas de motor, máquinas generadoras).

Máquinas de trabajo (transporte y tecnológicas).

Máquinas de información (para recibir y convertir información).

Máquinas cibernéticas (que reemplazan o imitan diversos procesos mecánicos, fisiológicos o biológicos inherentes al hombre y a la naturaleza viva, y que poseen elementos de inteligencia artificial: robots, autómatas).

Un dispositivo de máquina desarrollado, que consta de un motor, mecanismos de transmisión y una máquina de trabajo (y, en algunos casos, dispositivos de control e informática) se denomina unidad de máquina.

Conceptos básicos de elementos de máquinas.

Una pieza es una parte integral de un dispositivo mecánico, realizada sin el uso de operaciones de ensamblaje (por ejemplo: un perno, una tuerca, un eje, una bancada de máquina producida por fundición, etc.).

Un enlace es una parte o un grupo de partes que, desde un punto de vista cinemático, representa un todo único (es decir, un grupo de partes conectadas rígidamente entre sí y que se mueven como un solo cuerpo sólido).

Un diagrama cinemático es una representación convencional de los eslabones y de todo el mecanismo, realizada estrictamente a escala.

En la elaboración de un diagrama cinemático se identifican los principales elementos del eslabón, con los que se conecta a otros eslabones del mecanismo (orificios, guías, etc.). Estos elementos se representan de forma convencional (por ejemplo, agujeros, en forma de círculos de radio arbitrario) y están conectados mediante varillas rígidas.

En la teoría de los mecanismos y las máquinas, se entiende por escala el “precio” de un milímetro. Esta comprensión de la escala (a veces llamada factor de escala) es muy conveniente al analizar el funcionamiento de un mecanismo, porque es universal y permite representar cualquier cantidad física en forma de segmento, lo cual es muy importante cuando se utilizan métodos de investigación gráficos y gráfico-analíticos.

Del mismo modo, puede representar cualquier cantidad (desplazamiento de enlaces, velocidad, aceleración, tiempo, fuerza, etc.) en forma de segmentos en planos, diagramas, gráficos varios, etc.

Dependiendo de la naturaleza del movimiento, los enlaces pueden tener nombres propios, por ejemplo:

Manivela: un eslabón que realiza un movimiento de rotación alrededor de un eje fijo y realiza una revolución completa;

Balancín: un eslabón que realiza un movimiento de rotación alternativo;

Control deslizante: un enlace que avanza;

La biela es un eslabón que realiza un movimiento complejo plano-paralelo;

Balancín: un balancín (o, a veces, una manivela) a lo largo del cual se mueve el control deslizante;

Un soporte es un eslabón tomado como fijo (según la definición de eslabón, solo puede haber un soporte en un mecanismo; todas las partes fijas están necesariamente unidas a un determinado marco, carrocería, cárter, base y representan una estructura rígida, es decir. un enlace).

En un diagrama cinemático, la cremallera generalmente se representa en forma de fragmentos separados en aquellos lugares donde se le unen otros eslabones del mecanismo, lo que simplifica enormemente este diagrama.

Un par cinemático es una conexión móvil de dos eslabones.

Los pares cinemáticos se clasifican según varios criterios:

1) por el número de conexiones impuestas al movimiento relativo de los enlaces conectados en un par cinemático. Según esta característica, los pares cinemáticos se dividen en clases. Se aceptan las siguientes notaciones:

W – número de grados de libertad

S es el número de conexiones impuestas al movimiento relativo de los enlaces.

Un enlace libre en el espacio tiene seis grados de libertad. Cuando los enlaces están conectados, algunos de estos grados de libertad se eliminan ("los enlaces se superponen"). La relación entre el número de conexiones superpuestas y el número restante de grados de libertad en el movimiento relativo de los enlaces es obvia:

W=6–S o S=6–W,

Por tanto, hay cinco clases de pares cinemáticos (si restas los seis grados de libertad, obtienes una conexión fija).

Ejemplos de pares cinemáticos:

La bola con respecto al plano, sin separarse de él, puede realizar movimientos de rotación alrededor de los tres ejes de coordenadas, así como moverse a lo largo de los ejes "X" e "Y". Al moverse a lo largo del eje "Z", la bola se separará del plano, es decir. habrá dos enlaces libres: el par cinemático dejará de existir. Por lo tanto, al movimiento relativo de los eslabones se superpone una conexión: este es un par cinemático de clase I.

El cilindro está en relación con el plano; sin romper la naturaleza del contacto, el cilindro no se puede mover a lo largo del eje "Z" ni girar alrededor del eje "Y", es decir. el número de bonos es dos: un par de clase II.

Un plano con respecto a otro plano, sin alterar la naturaleza del contacto, puede moverse traslacionalmente a lo largo de los ejes "X" e "Y", así como girar alrededor del eje "Z". Los movimientos de traslación a lo largo del eje "Z" y los movimientos de rotación alrededor de los ejes "X" e "Y" son imposibles. Por tanto, el número de conexiones es tres: un par cinemático de clase III.

W=5 W=4 W=3

S = 1 => I clase. S = 2 => II clase. S = 3 => III clase.

Ejemplos de pares cinemáticos.

Por ejemplo, un perno y una tuerca forman un par cinemático de quinta clase. En este caso, hay dos movimientos de la tuerca con un perno estacionario: un movimiento de rotación alrededor del eje del perno y un movimiento de traslación a lo largo de este eje, pero no se puede mover la tuerca a lo largo del eje sin girarla o girar la tuerca. para que no se mueva a lo largo del eje. Estos dos movimientos forman un movimiento complejo (en este caso, un tornillo). Determina un grado de libertad en el movimiento relativo de estos enlaces, es decir el número de conexiones es cinco;

2) por la naturaleza del contacto de los enlaces conectados en un par cinemático. Sobre esta base, los pares cinemáticos se dividen en superiores e inferiores. Los pares superiores tienen contacto puntual o lineal de los eslabones que forman este par cinemático. En el par inferior, los eslabones están en contacto entre sí a lo largo de alguna superficie (en el caso particular, a lo largo de un plano).

Los pares cinemáticos más bajos tienen mayor capacidad de carga, porque tienen un área de contacto grande (en el par superior, el área de contacto es teóricamente cero, pero en realidad se obtiene debido a la deformación de los elementos del par cinemático: el "parche de contacto"), pero en los pares inferiores, durante. Durante la operación, una superficie se desliza respecto de la otra, mientras que en los pares superiores pueden ocurrir tanto deslizamiento como rodadura.

Como regla general, la resistencia al deslizamiento es mayor que la resistencia a la rodadura de una superficie con respecto a otra, es decir Las pérdidas por fricción en el par superior (si solo se utilizan rodamientos) son menores en comparación con el par inferior (por lo tanto, para aumentar la eficiencia, generalmente se instalan rodamientos en lugar de cojinetes lisos).

Pares cinemáticos: bola y plano, cilindro y plano son los más altos, y el par plano y plano son los más bajos.

3) a lo largo de la trayectoria de movimiento de los puntos pertenecientes a los eslabones que forman el par cinemático. En base a esta característica, se distinguen pares cinemáticos espaciales y planos.

En un par cinemático plano, todos los puntos se mueven en planos iguales o paralelos, y las trayectorias de su movimiento son curvas planas. En pares espaciales, los puntos se mueven en diferentes planos y tienen trayectorias en forma de curvas espaciales.

Un número importante de mecanismos utilizados en la práctica son mecanismos planos, por lo que es necesario considerar con más detalle los pares cinemáticos planos.

Un eslabón libre colocado en un plano tiene tres grados de libertad (movimientos de traslación a lo largo de los ejes de coordenadas y movimientos de rotación alrededor de un eje perpendicular al plano dado). Por lo tanto, colocar un vínculo en un plano le quita tres grados de libertad (impone tres conexiones). Pero la conexión de un eslabón dado con otro en un par cinemático impone conexiones adicionales al movimiento relativo (número mínimo - 1). Como resultado, en el plano sólo pueden existir pares cinemáticos que tengan dos o un grado de libertad en el movimiento relativo.

Según la clasificación general, se trata de parejas de cuarta y quinta clase. Los pares más simples de la quinta clase proporcionan solo un movimiento: rotacional o traslacional (un par cinemático rotacional en tecnología se llama bisagra; un par traslacional, por analogía con un eslabón que se mueve traslacionalmente, a veces también se llama control deslizante).

Dos perfiles en contacto suelen proporcionar dos grados de libertad en el movimiento relativo en un plano (en un diagrama cinemático, el contacto se produce en un punto; en un mecanismo real, posiblemente sea una línea que se proyecta en un punto). Por tanto, los pares cinemáticos planos de quinta clase (bisagras y correderas) son simultáneamente pares inferiores y los pares cinemáticos de cuarta clase son pares superiores.

Ejemplos de pares cinemáticos:

4) por la naturaleza del cierre de los enlaces conectados en un par cinemático. Existen dos tipos de pares cinemáticos que se diferencian entre sí a este respecto. Pares cinemáticos con cierre geométrico y pares cinemáticos con cierre de fuerza.

En pares con cierre positivo, la configuración de los eslabones evita su separación durante el funcionamiento. Por ejemplo, conectar la biela al cigüeñal mediante una tapa de biela o cualquier otra bisagra (puerta con jamba, ventana con marco de ventana, etc.).

En el caso del cierre forzado, el contacto de los eslabones durante el funcionamiento está garantizado por una fuerza que actúa constantemente. El peso actúa como fuerza de cierre. Si el peso no es suficiente, se suelen utilizar varios elementos elásticos (la mayoría de las veces resortes) para crear fuerza de presión.

Una cadena cinemática es una combinación de eslabones conectados en pares cinemáticos.

Existe una cierta clasificación de cadenas cinemáticas: las cadenas pueden ser simples y complejas, cerradas (cerradas) y abiertas (abiertas), espaciales y planas.

Un mecanismo es una cadena cinemática que tiene un soporte (es decir, un eslabón tomado como fijo), en el que el movimiento de uno o más eslabones determina completamente la naturaleza del movimiento de los eslabones restantes de esta cadena.

Los enlaces cuyas leyes de movimiento se especifican se denominan enlaces de entrada.

Los enlaces cuyas leyes es necesario determinar se denominan salidas. El número de eslabones de entrada está determinado por el número de grados de libertad de la cadena cinemática subyacente a este mecanismo.

Los conceptos de entrada y salida (entrada y salida) son una característica cinemática. Esto no debe confundirse con los conceptos de vínculo principal y vínculo conducido. El eslabón principal es el eslabón al que se suministra energía; enlace impulsado: un enlace al que se le quita la energía (para realizar un trabajo útil).

Por lo tanto, los conceptos de vínculo líder e impulsado son una característica de poder (energía). Sin embargo, en la inmensa mayoría de los casos, el eslabón de entrada es también el eslabón principal y el eslabón de salida es el eslabón impulsado.

Principales tipos de mecanismos.

Según su finalidad funcional, los mecanismos se suelen dividir en los siguientes tipos:

Mecanismos de motores y convertidores (convierten varios tipos de energía en trabajo mecánico o viceversa);

Mecanismos de transmisión (transmite el movimiento del motor a una máquina o actuador tecnológico, convirtiendo este movimiento en el necesario para el funcionamiento de una determinada máquina o actuador tecnológico);

Actuadores (cambios en la forma, estado, posición y propiedades del entorno u objeto procesado);

Mecanismos de control, seguimiento y regulación (para asegurar y controlar el tamaño de los objetos procesados);

Mecanismos para alimentar, transportar, alimentar y clasificar medios y objetos procesados ​​(mecanismos para sinfines, raspadores y elevadores de cangilones para transportar y alimentar materiales a granel, mecanismos para cargar tolvas para piezas de trabajo, mecanismos para clasificar productos terminados por tamaño, peso, configuración, etc. );

Mecanismos para contar, pesar y envasar automáticamente productos terminados (utilizados en muchas máquinas, que producen principalmente productos en piezas en masa).

Según los métodos generales de síntesis y análisis del trabajo, se distinguen los siguientes tipos de mecanismos:

Mecanismos con pares inferiores (mecanismos de palanca)

Mecanismos de leva

Mecanismos de engranajes

Mecanismos de fricción

Mecanismos con enlaces flexibles

Mecanismos con enlaces deformables (transmisiones de ondas)

Mecanismos hidráulicos y neumáticos.

Problemas cinemáticos

El análisis cinemático es el estudio del movimiento de los eslabones de un mecanismo sin tener en cuenta las fuerzas que provocan este movimiento. En el análisis cinemático se resuelven los siguientes problemas:

Determinar las posiciones de los eslabones que ocupan durante el funcionamiento del mecanismo, así como construir las trayectorias de movimiento de los puntos individuales del mecanismo;

Determinación de las velocidades de puntos característicos del mecanismo y determinación de las velocidades angulares de sus eslabones;

Determinación de aceleraciones de puntos individuales del mecanismo y aceleraciones angulares de sus eslabones.

Al resolver problemas de análisis cinemático, se utilizan todos los métodos existentes: gráfico, gráfico-analítico (método de planes de velocidad y aceleración) y analítico. En el análisis cinemático, el eslabón de entrada (el eslabón cuya ley de movimiento se especifica) se toma como eslabón inicial, es decir el vínculo de entrada con el stand constituye el mecanismo inicial: con él comienza la solución al problema.

Dinámica de mecanismos y máquinas.

Problemas de dinámica

Esta sección estudia el movimiento de los eslabones del mecanismo teniendo en cuenta las fuerzas que actúan sobre ellos. En este caso, se consideran los siguientes principales problemas de dinámica:

1) estudio de las fuerzas que actúan sobre los eslabones del mecanismo y determinación de fuerzas desconocidas para una determinada ley de movimiento en la entrada;

2) el problema del balance energético de la máquina;

3) establecimiento de la verdadera ley del movimiento bajo la influencia de fuerzas dadas;

4) regulación de la velocidad de la máquina;

5) equilibrar las fuerzas de inercia;

6) dinámica de conducción.

Cálculo de potencia de mecanismos.

El cálculo de fuerzas de mecanismos se relaciona con la solución del primer problema de la dinámica. Como puede verse en el contenido de los problemas de dinámica presentados anteriormente, la primera tarea incluye dos partes: el estudio de las fuerzas que actúan sobre los eslabones del mecanismo; determinación de fuerzas desconocidas para una determinada ley de movimiento en la entrada (esta segunda parte es la tarea del cálculo de fuerzas).

Para comprender mejor la terminología y sistematizar el material, es recomendable repetir la información sobre fuerzas conocidas de la física y la mecánica teórica, así como introducir algunos conceptos nuevos (utilizados en la teoría de mecanismos y máquinas). Desde el punto de vista de la resolución de problemas de dinámica de fuerzas (en este caso, bajo la fuerza se entiende el concepto generalizado de factor de fuerza, fuerza o momento real) se puede clasificar de la siguiente manera:

a) sobre la interacción de un mecanismo de enlace con otros objetos. Sobre esta base, las fuerzas se dividen en externas e internas:

Las fuerzas externas son las fuerzas de interacción de un mecanismo vinculado con algunos cuerpos o campos que no forman parte del mecanismo;

Las fuerzas internas son las fuerzas de interacción entre los eslabones del mecanismo (reacciones en pares cinemáticos);

La fuerza impulsora es la fuerza que ayuda al vínculo a moverse y desarrolla poder positivo;

b) según la potencia desarrollada por la fuerza. Según esta característica, las fuerzas se dividen en fuerzas impulsoras y fuerzas de resistencia (Figura 16):

La fuerza de resistencia impide el movimiento del eslabón y desarrolla poder negativo.

A su vez, las fuerzas de resistencia se pueden dividir en fuerzas de resistencia útil y fuerzas de resistencia dañina:

Las fuerzas de resistencia útil son las fuerzas para superar las cuales se creó el mecanismo. Al superar las fuerzas de resistencia útil, el mecanismo crea trabajo útil (por ejemplo, al superar la resistencia al corte en una máquina, logran el cambio necesario en la forma de una pieza; o, al superar la resistencia del aire en un compresor, lo comprimen al presión requerida, etc.);

Las fuerzas de resistencia dañina son fuerzas para superar cuyo poder se gasta y este poder se pierde irremediablemente. Normalmente, las fuerzas dañinas de resistencia son las fuerzas de fricción, la resistencia hidráulica y aerodinámica. El trabajo para vencer estas fuerzas se convierte en calor y se disipa en el espacio, por lo que la eficiencia de cualquier mecanismo es siempre menor que uno;

c) las fuerzas de peso son las fuerzas de interacción entre los eslabones del mecanismo y el campo gravitacional de la tierra;

d) fuerzas de fricción: fuerzas que resisten el movimiento relativo de las superficies en contacto;

e) fuerzas de inercia: fuerzas que surgen durante el movimiento desigual de un eslabón y resisten su aceleración (desaceleración). La fuerza de inercia actúa sobre el cuerpo y hace que el eslabón dado se acelere (desacelere). En el caso general, con un movimiento desigual, surgen una fuerza de inercia y un momento de fuerza de inercia:

Fin=-m. como, Min=-Es. mi,

Fin es el vector principal de las fuerzas de inercia aplicadas en el centro de masa del eslabón;

Min – momento principal de las fuerzas de inercia;

m – masa del enlace;

Is – momento de inercia del eslabón con respecto al centro de masa;

as – aceleración del centro de masa del eslabón;

e es la aceleración angular del enlace.

El signo menos en las fórmulas muestra que la fuerza de inercia se dirige en sentido opuesto a la aceleración del centro de masa del eslabón, y el momento de las fuerzas de inercia se dirige en sentido opuesto a la aceleración angular del eslabón. El signo de la fuerza o el momento se tiene en cuenta sólo al establecer la verdadera dirección de la fuerza o el momento en el diagrama de diseño, y en los cálculos analíticos se utilizan sus valores absolutos.

Durante el análisis de fuerzas de mecanismos, pueden surgir varios casos en los que uno o ambos factores de inercia de fuerza pueden tener un valor cero. La Figura 17 anterior muestra algunos casos de aparición de fuerzas y momentos de fuerzas de inercia durante el movimiento de los eslabones del mecanismo.

El cálculo de la fuerza en sí se reduce a determinar las fuerzas desconocidas que actúan sobre los eslabones del mecanismo. Como se sabe por la mecánica teórica, para determinar fuerzas desconocidas se utilizan ecuaciones estáticas.

El mecanismo es un sistema de desequilibrio, porque la mayoría de sus eslabones tienen un movimiento desigual y los puntos que pertenecen a estos eslabones se mueven a lo largo de trayectorias curvilíneas complejas (recuerde: el estado de equilibrio es un estado de reposo o movimiento uniforme rectilíneo).

Por tanto, para solucionar el problema se utiliza el método cinetostático. El método cinetostático se basa en el principio de d'Alembert: si a todas las fuerzas externas que actúan sobre los eslabones del mecanismo se suman fuerzas de inercia y momentos de fuerzas de inercia, entonces este mecanismo estará en un estado de equilibrio estático. Es decir, se trata de una técnica artificial que lleva un sistema en desequilibrio a un estado de equilibrio.

La artificialidad de la técnica radica en el hecho de que las fuerzas de inercia no se aplican a aquellos cuerpos que hacen que los eslabones se muevan más rápido (lentamente), sino a los eslabones mismos.

Una vez aplicada esta técnica, en el futuro será posible realizar cálculos de fuerzas mediante ecuaciones estáticas. Sin embargo, para resolver un problema utilizando únicamente ecuaciones de equilibrio, el sistema debe estar estáticamente determinado.

Condición para la definibilidad estática de una cadena cinemática plana:

Para cada eslabón ubicado en un plano, se pueden compilar tres ecuaciones estáticas independientes. Si hay “n” eslabones móviles en una cadena cinemática, entonces en total se pueden escribir 3n ecuaciones estáticas (de equilibrio) independientes para esta cadena. Estas ecuaciones se utilizan para determinar reacciones en pares cinemáticos y fuerzas externas desconocidas.

En el avión solo hay pares cinemáticos de quinta y cuarta clase. Los pares de quinta clase están representados por un par cinemático rotacional (bisagra) y un par traslacional (conexión del control deslizante con la guía). En una bisagra, la fuerza entre los eslabones se puede transmitir en cualquier dirección, por lo tanto se desconocen la magnitud y la dirección (dos componentes) de la reacción en la bisagra, es decir, Para determinar la reacción total en un par rotacional, se deben utilizar dos ecuaciones estáticas.

Como primera aproximación, el cálculo se realiza sin tener en cuenta las fuerzas de fricción. En este caso, nada impide que el control deslizante se mueva a lo largo de la guía. El control deslizante no puede moverse a través de la guía y girar, por lo que en el par traslacional la reacción se dirige perpendicular a la guía y surge un momento reactivo que impide que el control deslizante gire.

En los cálculos de fuerza, el par reactivo generalmente no se determina, pero se encuentra el punto condicional de aplicación de la reacción (el producto de la reacción por la distancia a su punto condicional de aplicación es el par reactivo). Para determinar la reacción en un par traslacional, también es necesario utilizar dos ecuaciones estáticas (para determinar dos componentes: la magnitud y el punto de aplicación). Por tanto, para determinar la reacción total en un par cinemático de quinta clase, es necesario realizar dos ecuaciones estáticas.

Los pares de cuarta clase (pares más altos) en el plano representan perfiles en contacto entre sí. En el par más alto, la fuerza entre los eslabones se transmite a lo largo de la normal común a los perfiles en contacto (sin tener en cuenta las fuerzas de fricción). Por lo tanto, en el par más alto de la cuarta clase, la reacción se desconoce solo en magnitud (el punto de aplicación de la reacción en el punto de contacto de los perfiles, la dirección a lo largo de la normal común a estos perfiles).

Por lo tanto, para determinar la reacción en un par de cuarta clase, es necesario utilizar una ecuación estática (para determinar un componente: la magnitud de la reacción).

Si en una cadena cinemática el número de pares de quinta clase es igual a P5, entonces se deben gastar 2P5 ecuaciones estáticas para determinar las reacciones en todos estos pares. Para determinar reacciones en todos los pares de cuarta clase, se utiliza un número de ecuaciones igual al número de estos pares P4.

Por lo tanto, de 3n ecuaciones estáticas independientes, 2P5 se usan para determinar reacciones en pares de quinta clase y P4 se usan para determinar reacciones en pares de cuarta clase. Las ecuaciones restantes se utilizan para determinar las fuerzas externas desconocidas que actúan sobre los eslabones del mecanismo.

Sea X el número de ecuaciones restantes para determinar las fuerzas externas desconocidas, entonces

X=3n–2Р5–Р4,

pero esta fórmula coincide con la fórmula de Chebyshev para determinar el número de grados de libertad de una cadena cinemática plana. Como resultado, podemos formular la condición para la definibilidad estática de una cadena cinemática de la siguiente manera: una cadena cinemática está estáticamente determinada en el caso de que el número de fuerzas externas desconocidas que actúan sobre sus eslabones no exceda el número de grados de libertad de esta cadena.

Dado que se han desarrollado métodos de solución para los grupos Assur, es necesario formular una condición para la definibilidad estática del grupo Assur. El grupo Assur es una cadena cinemática que tiene su propio grado de libertad igual a cero. Por lo tanto, el grupo Assur está estáticamente determinado si sus vínculos no se ven afectados por fuerzas externas desconocidas. Las ecuaciones del grupo Assur son suficientes sólo para determinar reacciones en pares cinemáticos. Esta circunstancia predetermina el orden de cálculo de potencia del mecanismo:

Dividen el mecanismo en grupos Assur, tomando como eslabón inicial el eslabón sobre el que actúa una fuerza externa desconocida;

La solución comienza con el último grupo unido y termina con el enlace inicial.

Con este enfoque, solo las fuerzas externas conocidas siempre actuarán sobre los grupos de Assur y considerando su equilibrio se determinarán las reacciones en pares cinemáticos, y considerando las condiciones de equilibrio de los eslabones iniciales se determinarán las reacciones restantes y las fuerzas externas desconocidas.

Dado que la solución se basa en grupos Assur, el principio de cálculo de fuerzas de grupos se considera a continuación utilizando el ejemplo de grupos de segunda clase.

Especies del grupo 1

Componga: ∑ mB(2)=0; ∑ mB(3)=0; ∑F(2,3)=0; ∑F(2)=0

Definir: R12t; R43t; R12n; R43n; R32

Reemplace la reacción R12 con los componentes R12n II AB y R12t⊥ AB

Tipos del grupo 2

Componga: ∑ mB(2)=0; ∑F(2,3)=0; ∑ mB(3)=0; ∑F(2)=0

Definir: R12t; R12n; R43; R43; R32

Reemplace la reacción R12 con los componentes R12n II AC y R12t⊥ AC

Tipos del grupo 3

Componga: ∑ mC(2,3)=0; ∑F(2)=0; ∑mC(3)=0; ∑F(3)=0

Definir: R12t; R12n; R32n; h23; R43

Especies del grupo 4

Componga: ∑ F(2,3)=0; ∑ mB(2)=0; ∑ mB(3)=0; ∑F(2)=0

Definir: R12; R43; h12; h43; R32

Especies del grupo 5

Componga: ∑ F(3)=0; ∑mA(2)=0; ∑mA(2,3)=0; ∑F(2)=0

Definir: R23; R43; h32; h43; R12

En la tabla se utilizan las siguientes notaciones y simplificaciones:

Los vínculos del grupo de estudio se designan con los números 2 y 3;

El enlace 1 está desconectado del enlace 2, por lo tanto se aplica la reacción R12 (la acción del enlace 1 desconectado sobre el enlace 2 en cuestión);

El enlace 4 se desconecta del enlace 3, por lo que la reacción R43 se aplica al enlace 3;

La línea sobre la designación de la reacción significa que en este punto la reacción está determinada tanto en magnitud como en dirección (es decir, hay una imagen de este vector en el plano de fuerza);

Para reducir el desorden del dibujo y mejorar la claridad, las fuerzas externas aplicadas a los enlaces del grupo considerado no se muestran en la figura (solo hay que tener en cuenta que todas las fuerzas externas que actúan sobre los enlaces del Assur grupo son conocidos (esto está determinado por el orden de cálculo de la fuerza del mecanismo).

Contabilización de la fricción en los mecanismos.

Según las características físicas, la fricción se distingue entre interna y externa.

La fricción interna son los procesos que ocurren en cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos durante su deformación y que conducen a una disipación irreversible de energía mecánica. La fricción interna se manifiesta en la amortiguación de las vibraciones libres.

La fricción externa es la resistencia al movimiento relativo que se produce entre dos cuerpos en zonas de contacto de superficies, es decir, en pares cinemáticos. Según las características cinemáticas, se distinguen: fricción por deslizamiento, que se produce cuando un cuerpo se desliza sobre la superficie de otro, y fricción por rodadura, que se produce cuando un cuerpo rueda sobre la superficie de otro.

Fricción del muñón

Primera hipótesis. La presión específica sobre la superficie de apoyo se distribuye uniformemente, es decir q=constante (Figura 25a).

Seleccionemos un elemento de superficie infinitesimal, determinado por el ángulo central dα, a una distancia α del eje vertical. Este elemento está sujeto a una reacción normal dRN, que se determina a través de la presión específica y el área del elemento seleccionado:

La suma de reacciones normales elementales en proyección sobre el eje vertical equilibra la fuerza radial que actúa sobre el eje:

Se obtiene un resultado intermedio que determina el valor de la presión específica:

Sin embargo, este resultado es de gran importancia independiente. Muestra que la presión específica (y en los cálculos de resistencia, esta es la tensión de apoyo en la superficie de las piezas en contacto) se determina dividiendo la fuerza radial por la proyección del área de contacto sobre el plano diametral del eje (y no por la valor total del área de contacto). Esta disposición se utiliza ampliamente en los cálculos de piezas de máquinas.

Determinemos la magnitud de la fuerza de fricción elemental que actúa sobre el elemento seleccionado y el momento de fricción elemental de esta fuerza:

Sumando los momentos elementales de la fuerza de fricción en toda el área de contacto, obtenemos el valor del momento de fricción en la superficie del eje según esta hipótesis:

Aquí fI" es el coeficiente de fricción reducido calculado según la primera hipótesis.

Segunda hipótesis. El cálculo se realiza teniendo en cuenta el desgaste de la superficie de contacto. En este caso, se hace la siguiente suposición: el rodamiento se desgasta, pero el eje permanece sin cambios. Esta suposición corresponde plenamente a la situación real, porque el eje absorbe todas las cargas de los engranajes, funciona con cargas pesadas, generalmente está hecho de acero de alta calidad y las superficies de soporte a menudo están sujetas a endurecimiento térmico.

Para reducir las pérdidas por fricción (para formar un par antifricción), los cojinetes deslizantes están hechos de materiales más blandos que, cuando se combinan con un eje de acero, tienen coeficientes de fricción reducidos (bronce, Babbitt, etc.). Está claro que es el material más blando el que se desgastará primero.

Como resultado del desgaste del rodamiento, el eje se “hundirá” en cierta medida (Figura 25b). De la teoría del desgaste se sabe que la cantidad de desgaste es proporcional a la presión específica y la velocidad relativa de las superficies de fricción. Pero en este caso la velocidad relativa es la velocidad periférica en la superficie del eje, que es la misma en todos los puntos. Por tanto, la cantidad de desgaste será mayor en aquellos lugares donde la presión específica sea mayor, es decir. la cantidad de desgaste es proporcional a la presión específica.

La Figura 25b muestra dos posiciones del eje: al comienzo de la operación y después de que se haya producido el desgaste de la superficie. La capa desgastada tiene forma de media luna. Pero como el desgaste es proporcional a la presión específica, esta figura en forma de media luna se puede tomar como un diagrama de la presión específica, realizado en una escala determinada.

Como puede verse, como resultado del desgaste se produce una redistribución de la presión específica sobre la superficie de fricción. La presión máxima qmax se sitúa en la línea de acción de la carga radial que actúa sobre el eje.

Dado que el eje ha caído una cierta cantidad como resultado del desgaste del cojinete, la distancia vertical para cualquier punto del eje entre sus posiciones original y nueva es la misma (e igual a qmax). Por lo tanto, el valor actual de la presión específica sobre el elemento seleccionado se puede expresar aproximadamente a partir de un triángulo rectángulo curvilíneo (Figura 25 b):

El curso posterior para resolver el problema no es diferente de la solución según la primera hipótesis. Como resultado, se obtienen las siguientes dependencias para determinar el momento de las fuerzas de fricción según la segunda hipótesis:

Por lo tanto, el coeficiente de fricción reducido disminuye (aproximadamente un 20%) y, en consecuencia, las pérdidas por fricción disminuyen y la eficiencia aumenta. Por eso todos los coches nuevos deben rodarse a potencia parcial.

Como resultado del rodaje, se produce un desgaste primario de la superficie (suavizado de microirregularidades) y las superficies se rompen (“esmerilado” de superficies entre sí). Sólo entonces se podrá utilizar la máquina a su máxima capacidad.

Fricción del talón

Primera hipótesis. Dado que en este caso la superficie de soporte es un plano, la presión específica constante (Figura 26a) se determina simplemente dividiendo la fuerza axial por el área del anillo de soporte:

Seleccionemos un elemento de superficie anular de espesor dρ a una distancia ρ del centro del talón (Figura 26c). La reacción normal elemental que actúa sobre este elemento se determina multiplicando la presión específica por su área:

Determinemos la fuerza de fricción elemental y el momento a partir de esta fuerza de fricción:

Integrando sobre toda la superficie de apoyo, obtenemos el momento de fricción total:

Sustituyendo el valor de q, finalmente obtenemos:

Segunda hipótesis. Como muestra la práctica, con el tiempo se produce un desgaste uniforme de la superficie de apoyo del talón, es decir, el producto de la presión específica y la velocidad relativa es un valor constante:

En este caso, la velocidad en diferentes puntos de la superficie de contacto es diferente:

Pero como la velocidad angular es la misma para el eje, el desgaste será proporcional al producto q⋅ρ, en otras palabras, este producto es una constante k:

Por tanto, el diagrama de presión específico es una dependencia hiperbólica (Figura 26b). Como resultado del desgaste de la superficie, la presión específica se redistribuye de tal manera que cuando se acerca al eje de rotación del eje aumenta bruscamente (teóricamente aumenta hasta el infinito en el centro de la superficie de apoyo). Es por eso que los tacones macizos prácticamente no se utilizan en tecnología.

La solución adicional se lleva a cabo de manera similar a la solución según la primera hipótesis. Como resultado, se obtiene la siguiente dependencia para determinar el momento a partir de las fuerzas de fricción sobre la superficie de apoyo del talón:

De esta forma, es difícil comparar hipótesis entre sí. Por tanto, para evaluar los resultados se consideran puntos sólidos (d=0):

Una comparación muestra que al correr sobre las superficies del talón se logra un efecto similar al que ocurre en los ejes: la magnitud de las fuerzas de fricción se reduce en un 20...25%.

Fricción de cuerpos flexibles.

Las cintas flexibles, correas, cuerdas y otros materiales similares que proporcionan una baja resistencia a la flexión se utilizan ampliamente en máquinas en forma de transmisiones por correas y cables, así como en los mecanismos de las máquinas elevadoras y en los frenos de banda.

Introducción

El objeto y producto de la teoría de mecanismos y máquinas (TMM) es el diagrama cinemático u otro diagrama de la máquina. El diagrama refleja las propiedades fundamentales más importantes de la máquina.

La teoría de mecanismos y máquinas es la ciencia de los métodos más generales de análisis y síntesis de mecanismos y máquinas. El análisis y la síntesis se llevan a cabo a nivel de circuitos: cinemáticos y otros.

Conceptos básicos de TMM

Una máquina es un dispositivo que transforma energía, materiales e información mediante movimientos mecánicos. En consecuencia, distinguen: a) energía, b) tecnología y transporte, c) máquinas de información.

Un mecanismo es un convertidor del movimiento de algunos cuerpos sólidos en los movimientos requeridos de otros.

Por lo general, el mecanismo se ve como una especie de cadena articulada, de ahí que los componentes del mecanismo en su diagrama cinemático o de otro tipo se llamen

se dividen en enlaces.

ENLACE: una pieza o un grupo de piezas conectadas rígidamente entre sí (enlace sólido). Además, existen eslabones flexibles (cables, correas, cadenas).

Figura 1 El eslabón fijo del mecanismo se llama cremallera y se designa

número 0 (Fig. 1). El enlace al que se comunica el movimiento se denomina enlace de entrada, generalmente designado – 1 (Fig. 1). El eslabón del que se elimina el movimiento requerido por el mecanismo se llama salida; por regla general, su designación tiene el mayor peso algebraico (en la Fig. 1 se designa con - 3).

2 El profesor Sadovets V.Yu.

EN Dependiendo de la naturaleza del movimiento con respecto a la cremallera, los eslabones móviles reciben los siguientes nombres:

MANIVELA: un eslabón en un mecanismo de palanca que hace un completo

La revolución alrededor de un eje fijo (en la Fig. 1, a), b) yc) se denomina – 1). BRAZO BALANCÍN: eslabón de un mecanismo de palanca que hace que el movimiento sea parcial.

rotación alrededor de un eje fijo (destinado a realizar un movimiento de balanceo; en la Fig. 1, c) indicado - 3).

BIELA: un eslabón de un mecanismo de palanca que realiza un movimiento plano-paralelo y forma pares cinemáticos solo con eslabones móviles (no hay pares asociados con el soporte; en la Fig. 1, a) yc) designados - 2).

DESLIZADOR: un eslabón de un mecanismo de palanca, que forma un par de traslación con un soporte (por ejemplo, un pistón - cilindro en un motor de combustión interna; en la Fig. 1, a) se denomina - 3).

SLINGER: un eslabón de un mecanismo de palanca que gira alrededor de un eje fijo y forma un par de traslación con otro eslabón móvil (en la Fig. 1, b) indicado - 2).

PIEDRA COHETE - eslabón del mecanismo de palanca, desplazándose progresivamente a lo largo del balancín (en la Fig. 1, b) indicado - 3).

Enlace CAM, cuyo perfil, que tiene una curvatura variable, determina el movimiento del enlace accionado (en la Fig. 2, a) se denomina - 1).

RUEDA DE ENGRANAJE: se indica un eslabón con un sistema cerrado de dientes que asegura el movimiento continuo de otro eslabón (en la Fig. 2, b)

Figura 2 Se distingue entre mecanismos planos y espaciales. El mecanismo es

Se llama plano si todos sus eslabones se mueven paralelos al mismo plano. De lo contrario, el mecanismo se llama espacial.

nom.

El profesor Sadovets V.Yu.

Los mecanismos planos se pueden estudiar utilizando modelos tanto tridimensionales como bidimensionales. modelo 3d– este es el mecanismo en sí con algunas simplificaciones que no afectan el número de dimensiones. modelo 2D– esta es la proyección del mecanismo en el plano paralelo al que se mueven los eslabones del mecanismo.

Por su simplicidad, el modelo bidimensional se utiliza como primera etapa de análisis y síntesis de mecanismos. También se pueden construir modelos bidimensionales para algunos mecanismos espaciales.

Una conexión móvil que consta de dos enlaces en contacto directo se llama par cinemático. Por ejemplo, los mecanismos presentados en la Figura 1 tienen cuatro pares cinemáticos. Están formados por los enlaces 0-1, 1-2, 2-3, 3-0.

Según la naturaleza del contacto de los eslabones, los pares cinemáticos se dividen en inferiores y superiores. Un par se considera inferior si sus eslabones se tocan en una o más superficies. Estos son todos los pares de mecanismos de palanca presentados en la Figura 1. Notemos de paso que una característica necesaria de un mecanismo de palanca es la presencia solo de pares inferiores en él.

Si el contacto de los enlaces se produce a lo largo de líneas o puntos (no a lo largo de superficies), se llama más alto.

Los más altos son los pares de levas y engranajes (Fig. 2, a) y b)). Los eslabones de estos pares se tocan en línea recta.

Una conexión móvil de más de dos enlaces se llama cadena cinemática. Una cadena, cada eslabón del cual no forma más de dos pares con eslabones vecinos, se llama simple (Fig. 3, a). Si la cadena cinemática incluye un eslabón que contiene más de 2 pares cinemáticos, entonces dicha cadena se llama compleja (Fig. 3, b).

todos los demás enlaces (esclavos) realizan movimientos definidos de forma única.

Los mecanismos pueden estar formados por cadenas cinemáticas tanto cerradas como abiertas. Un mecanismo en el que el eslabón de salida (pinza) no forma un par cinemático con el soporte se denomina mecanismo con cadena cinemática abierta. Un ejemplo es el mecanismo de un manipulador elemental (Fig. 4,a). La mayoría de los mecanismos están formados por cadenas cinemáticas cerradas, en las que el eslabón de salida está conectado mediante un par cinemático a un soporte (Fig. 4b).

Figura 4 Al considerar la teoría, hay que analizar el movimiento no

sólo puntos reales, sino también imaginarios del mecanismo. Supongamos que algún lugar en el diagrama o al costado del diagrama está designado con la letra K (Fig. 2, b). Entonces K 0 es un punto K perteneciente al enlace 0, K 1 es un punto K perteneciente al enlace 1, etc. – cuántos eslabones, cuántos puntos K puede haber en un mecanismo.

El movimiento de los eslabones, considerado relativo a la cremallera, se toma como absoluto en el TMM. Al indicar velocidades absolutas y relativas, nos adheriremos a la siguiente notación:

v K 2 - velocidad absoluta del punto K 2;

v K 2 1 - velocidad del punto K 2 en relación con el enlace 1;

ω 2 - velocidad angular absoluta del enlace 2; ω 21 - velocidad angular del eslabón 2 con respecto al eslabón 1.

Las aceleraciones lineales y angulares se designan de manera similar: a y ε. Algunos problemas relacionados con la teoría del engranaje y la leva.

Los mecanismos se resuelven más fácilmente si los pares superiores se reemplazan por otros inferiores. Veamos las reglas de reemplazo. Hagamos esto usando modelos bidimensionales como ejemplo.

Y la dinámica de mecanismos y máquinas durante su análisis y síntesis.

Debido a la brevedad de nuestro curso, nos centraremos únicamente en el estudio estructural y cinemático de mecanismos. El objetivo de estos estudios es estudiar la estructura de los mecanismos y analizar el movimiento de sus eslabones, independientemente de las fuerzas que provocan este movimiento.

En TMM se estudian los mecanismos ideales: absolutamente indeformables; sin espacios en las juntas móviles.

Las disposiciones básicas del TMM son comunes a los mecanismos para diversos fines. Se utilizan en la primera etapa de diseño, es decir, al desarrollar un diagrama de mecanismo y calcular sus parámetros cinemáticos y dinámicos. Después de completar esta etapa de diseño, verá el "esqueleto" de su futuro producto, las ideas incorporadas en él. En el futuro, implemente sus ideas en forma de documentación de diseño y en forma de productos reales.

Análisis estructural de mecanismos.

Conceptos básicos y definiciones.

Detalle- una parte separada e indivisible del mecanismo (la pieza no se puede desmontar en partes).

Enlace- una parte o varias partes unidas fijamente entre sí.

Par cinemático (KP)- una conexión móvil de dos enlaces. kp no es una cantidad material, caracteriza la conexión de dos eslabones que están en contacto directo.

elemento kp- el punto, línea o superficie a lo largo del cual un eslabón entra en contacto con otro. Si el elemento kp es un punto o una línea - ¿es CP más alto, si la superficie es CP más bajo.

Por la naturaleza del movimiento de los enlaces. kp hay: rotacional, traslacional, con movimiento de tornillo. Según el tipo de superficies de contacto de las cajas de cambios, existen: planos, cilíndricos, esféricos, etc.

Clase de caja de cambios determinado por el número de restricciones de movimiento o el número de conexiones impuestas S.

Total de 6 grados de libertad. Denotaremos N como el número de grados de libertad. Puedes escribir

N + S = 6 o N = 6 - S, o S = 6 - N

A menudo es más fácil determinar cuántos grados de libertad le quedan a un enlace que cuántas conexiones se han aplicado. Por ejemplo, ¿cuántos grados de libertad tiene una puerta o ventana? uno.¿Qué es un elemento del CP? superficie(sin espacios). ¿Cuál es la naturaleza del movimiento? rotación. Por lo tanto esto es Caja de cambios rotativa inferior de quinta clase.

Muy a menudo hay que tratar con cajas de cambios más altas, por ejemplo: contacto de ruedas dentadas; el cilindro rueda a lo largo de un plano; cilindro por cilindro; empujador de leva, etc. Dicha conexión se muestra en la Fig. 3.1.

La conexión contiene dos componentes de movimiento relativo, es decir, dos grados de libertad. El elemento CP es una línea. Por lo tanto esto es CP superior 4ª clase.

Cadena cinemática- un sistema de enlaces conectados por pares cinemáticos.

Mecanismo- una cadena cinemática en la que, para un movimiento dado de uno o más principal enlaces relativos a la estacionaria

Enlace Fig.3.1 ( bastidores), todos los demás enlaces ( esclavos) hacer un determinado movimiento. Esclavo el eslabón que realiza el movimiento para el cual se crea el mecanismo se llama nivel de trabajo.

Al elaborar diagramas de mecanismos y otras cadenas cinemáticas, se utilizan imágenes convencionales de acuerdo con GOST 2.770-68. En este caso, los pares cinemáticos se designan con letras mayúsculas y los enlaces con números. El enlace principal está indicado por una flecha. Enlace fijo ( estante) indicado por sombreado cerca de pares cinemáticos.

hay conceptos esquema estructural Y diagrama cinemático mecanismo. Los diagramas cinemáticos de mecanismos se diferencian de los estructurales en que deben realizarse estrictamente a escala y en una posición determinada del eslabón principal. En realidad, pocas personas cumplen con este requisito. Llevar el pasaporte de cualquier máquina o electrodoméstico. Escrito - Diagrama cinemático- , pero no se habla de ninguna escala. Para no violar GOST 2.770-68, simplemente lo llamaremos: diagrama del mecanismo.

EN mecanismos de palanca con bisagras los enlaces tienen sus propios nombres:

Enlace giratorio - manivela;

Enlace oscilante - balancín;

Realizar un movimiento plano paralelo - biela;

Movimiento hacia adelante - control deslizante;

Enlaces que forman un par traslacional con controles deslizantes - guías;

Guías móviles - entre bastidores.

Rodillos son las partes de los eslabones giratorios que transmiten el par. Eje- una parte cilíndrica que está cubierta por elementos de otros eslabones y forma pares de rotación con ellos - bisagras. Los ejes no transmiten par.

Grado de movimiento del mecanismo.

El grado de movilidad de un mecanismo es el número de grados de libertad del mecanismo en relación con el eslabón fijo ( bastidores).

El grado de movilidad de un mecanismo plano (todos los eslabones se mueven en planos paralelos) está determinado por la fórmula P.L. Chebysheva

W = 3n - 2P 5 - P 4,

donde n es el número de partes móviles; P 5 - número kp 5to grado; P 4 - número kp Cuarto grado.

Arroz. 3.2 Diagramas de mecanismo

La Figura 3.2 muestra varios diagramas de mecanismos. Anotaremos los nombres de los enlaces, caracterizaremos los pares cinemáticos y determinaremos el grado de movilidad de cada mecanismo.

Esquema 1: 1 - soporte; 1 1 - guía; 2 - manivela; 3 - biela; 4 - control deslizante; A, B, C: cajas de cambios de rotación inferior de quinta clase; D - CP progresivo inferior de 5ª clase.

Esquema 2: 1 - soporte; 2 - manivela; 3 - cordón; 4 - balancín; A, C, D: cajas de cambios de rotación inferior de quinta clase; B - CP progresivo inferior de 5ª clase.

W = 3n - 2P 5 - P 4 = 3*3 - 2*4 = 1.

Esquema 3: 1 - guía; 2, 4 - controles deslizantes (empujadores); 3 - balancín; A, E - CP progresivo inferior de quinta clase; C - caja de cambios rotativa inferior de quinta clase; B, D - CP superior de 4ta clase.

W = 3n - 2P 5 - P 4 = 3*3 - 2*3 - 2 = 1.

Esquema 4: 1 - soporte; 1 1 guía; 2 - leva; 3 - rodillo; 4 - control deslizante (empujador); A, C: cajas de cambios de rotación inferior de quinta clase; D - CP progresivo inferior de quinta clase; B - CP superior 4ta clase.

W = 3n - 2P 5 - P 4 = 3*3 - 2*3 - 1 = 2.

Esquema 5: 1 - soporte; 1 1 guía; 2 - leva; 3 - control deslizante (empujador); A - caja de cambios rotativa inferior de quinta clase; C - CP progresivo inferior de la quinta clase; B - CP superior 4ta clase.

W = 3n - 2P 5 - P 4 = 3*2 - 2*2 - 1 = 1.

Los diagramas 4 y 5 muestran mecanismos de levas que tienen 2 y 1 grados de libertad respectivamente, aunque es obvio que los empujadores de estos mecanismos tienen un grado de libertad. El exceso de movilidad del mecanismo (diagrama 4) se debe a la presencia del eslabón 3 (rodillo), que no afecta la ley del movimiento. nivel de trabajo(arribista). Durante los análisis estructurales y cinemáticos de mecanismos, dichos vínculos se eliminan del diagrama del mecanismo.

Reemplazo de pares cinemáticos superiores por inferiores.

En estudios estructurales, cinemáticos y de potencia de mecanismos, en algunos casos es aconsejable sustituir un mecanismo con pares superiores de 4ª clase por un mecanismo equivalente con pares inferiores de 5ª clase. En este caso, el número de grados de libertad y el movimiento instantáneo de los enlaces. mecanismo de reemplazo equivalente debe ser el mismo que mecanismo de reemplazo.

La Figura 3.3, a) muestra la sustitución del mecanismo de leva, formado por los eslabones 1, 2, 3, por una bisagra de cuatro eslabones, compuesta por los eslabones 1, 4, 5, 6. Par cinemático superior EN reemplazado por pares inferiores re, mi. En la Fig. 3.3, b) se reemplaza el mecanismo de leva 1, 2, 3

Arroz. 3.3 mecanismo de manivela 1, 4, 5, 3. Par más alto EN reemplazado por pares inferiores D, E.

El algoritmo para reemplazar pares cinemáticos superiores por pares cinemáticos inferiores es el siguiente:

1) se traza una normal a través del punto de contacto de los eslabones en la caja de cambios más alta;

2) sobre la normal a distancias de los radios de curvatura (R1 y R2, Fig. 3.3, a) se colocan CP inferiores;

3) los CP resultantes están conectados mediante enlaces a CP inferiores que ya estaban en el mecanismo.

Síntesis estructural y análisis de mecanismos.

La síntesis estructural de mecanismos es la etapa inicial en la elaboración de un diagrama de un mecanismo que satisface condiciones dadas. Los datos iniciales suelen ser los tipos de movimiento de los eslabones motriz y de trabajo del mecanismo. Si un mecanismo elemental de tres o cuatro barras no resuelve el problema de la transformación requerida del movimiento, el diagrama del mecanismo se elabora conectando varios mecanismos elementales en serie.

Los principios básicos de la síntesis estructural y el análisis de mecanismos con CP de clase 5 y la clasificación de dichos mecanismos fueron propuestos por primera vez por el científico ruso L.V. Assur en 1914 y desarrolló las ideas de L.V. Académico Assura I.I. Artobolevsky. Según la clasificación propuesta, los mecanismos se combinan en clases desde la primera y superiores según las características estructurales. El mecanismo de primera clase consta de un eslabón motriz y un bastidor conectados por un par cinemático de quinta clase.

Los mecanismos de clases superiores se forman uniendo secuencialmente al mecanismo de cadenas cinemáticas de primera clase que no cambian el grado de movilidad del mecanismo original, es decir, que tienen un grado de movilidad igual a cero. Esta cadena cinemática se llama grupo estructural. Dado que el grupo estructural incluye solo CP de clase 5 y el grado de movilidad del grupo es cero, podemos escribir

W = 3n - 2P 5 = 0, de donde P 5 = 3/2 n.

Por lo tanto, un grupo estructural sólo puede contener un número par de unidades, ya que P 5 sólo puede ser un número entero.

Los grupos estructurales se distinguen por clase Y en orden. Un grupo de 2.ª clase y 2.º orden consta de dos enlaces y tres puestos de mando. clase grupal(por encima del 2º) está determinado por la cantidad de cajas de cambios internas que forman un circuito cerrado en movimiento a partir de la mayor cantidad de eslabones del grupo.

Orden de grupo está determinado por el número de elementos libres de los enlaces con los que el grupo está unido al mecanismo.

La Figura 3.4 muestra el mecanismo de la primera clase, así como los grupos estructurales de la segunda y tercera clase. Como resultado de la síntesis estructural (unión de grupos estructurales a un mecanismo de primera clase), se obtuvieron mecanismos de cuatro enlaces de segunda clase y un mecanismo de seis enlaces de tercera clase (Fig. 3.4).

El análisis estructural determina el grado de movilidad del mecanismo y la descomposición de su cadena cinemática en grupos estructurales y eslabones principales. En este caso, se eliminan los grados de libertad excesivos (si los hay) y las conexiones pasivas (si las hay).

Análisis cinemático de mecanismos.

El propósito del análisis cinemático. Es el estudio del movimiento de los eslabones de un mecanismo independientemente de las fuerzas que actúan sobre ellos. En este caso, se hacen las siguientes suposiciones: los enlaces son absolutamente rígidos y no hay espacios en los pares cinemáticos.

Se resuelven los siguientes Objetivos principales: a) determinar las posiciones de los enlaces y construir trayectorias de movimiento de puntos individuales o enlaces en su conjunto; b) encontrar las velocidades lineales de los puntos del mecanismo y las velocidades angulares de los eslabones; c) determinación de aceleraciones lineales de puntos del mecanismo y aceleraciones angulares de eslabones.

Datos iniciales son: diagrama cinemático del mecanismo; dimensiones de todos los enlaces; Leyes del movimiento de los eslabones principales.

En el análisis cinemático de mecanismos se utilizan métodos analíticos, gráfico-analíticos y gráficos. Habitualmente se considera el ciclo completo de movimiento del mecanismo.

Los resultados del análisis cinemático permiten, si es necesario, ajustar el diseño del mecanismo, además, son necesarios para resolver problemas de dinámica de mecanismos;

Determinación de posiciones y movimientos de eslabones de mecanismos.

Resolveremos el problema utilizando métodos gráficos y analíticos. Como ejemplo, tomemos un mecanismo de manivela-deslizador.

Dado: longitud de manivela r = 150 mm; longitud de la biela l = 450 mm; manivela de conducción (ω = const.)

La posición de la manivela está determinada por el ángulo φ. El ciclo de movimiento de dicho mecanismo se lleva a cabo en una revolución completa de la manivela. período del ciclo T = 60/n = 2π/ω, s. Donde n es el número de revoluciones por minuto; ω - velocidad angular, s -1. En este caso φ = 2π, rad.

Dibujamos el diagrama cinemático del mecanismo en la escala seleccionada (Fig. 3.5). En la Fig. 3.5, la escala es 1:10. Construimos un diagrama del mecanismo en ocho posiciones de manivela (cuantas más posiciones del mecanismo, mayor será la precisión de los resultados obtenidos). Marque la posición del control deslizante ( enlace de trabajo). Con base en los datos obtenidos, construimos una gráfica de la dependencia del movimiento del punto B del control deslizante del ángulo de rotación de la manivela φ (S B = f(φ)). Esta gráfica se llama diagrama cinemático de los desplazamientos del punto B.

Método analítico

El movimiento del control deslizante se cuenta desde la posición extrema derecha (Fig. 3.5). Analizando la figura, podemos escribir las ecuaciones.

S = (r + l) - (r * cosφ + l * cosβ) (3.1)

r * pecado φ = l * pecado β

Denotando r/ l = λ, podemos escribir

β = arcosen(λ * pecadoφ).

Por lo tanto, para cada ángulo φ no es difícil determinar el ángulo β correspondiente y luego resolver la primera ecuación del sistema (3.1). En este caso, la precisión de los resultados estará determinada únicamente por la precisión especificada de los cálculos.

Se proporciona una fórmula aproximada para determinar los movimientos del control deslizante.

S = r*(1 - cos φ + sen 2 φ* λ /2) (3.2)

Determinación de velocidades y aceleraciones de puntos y eslabones del mecanismo.

Las velocidades y aceleraciones de los eslabones accionados del mecanismo pueden determinarse mediante métodos de planos, diagramas cinemáticos y analíticos. En todos los casos se deben conocer como iniciales: el diagrama del mecanismo en una determinada posición del eslabón motriz, su velocidad y aceleración.

Consideremos la aplicación de estos métodos usando el ejemplo de un mecanismo de manivela-deslizador (Fig. 3.5) con φ = 45 o Y norte = 1200 rpm, respectivamente ω = π*n/30 = 125,7 s-1.

Plan de velocidades (aceleraciones) del mecanismo.

El plan de velocidad (aceleración) de un mecanismo es la figura formada por los vectores de velocidad (aceleración) de los puntos de los eslabones en una posición determinada del mecanismo.

Construyendo un plan de velocidad

Conocido

Por tamaño VAO = ω* r= 125,7*0,15 = 18,9 m/s.

Seleccione la escala de construcción, por ejemplo, 1m/(s*mm).

Marca algún punto como un poste. R al construir un plan de velocidad (Fig. 3.6).

Despedimos el vector del polo,

Arroz. 3.6 perpendiculares JSC. Vector de velocidad puntual EN encontramos resolviendo gráficamente la ecuación. Se conoce la dirección de los vectores. El vector se encuentra sobre una recta horizontal y el vector es perpendicular. VIRGINIA. Desde el polo y el final del vector trazamos las rectas correspondientes y cerramos la ecuación vectorial. Midiendo la distancia Pb Y licenciado en Letras y, teniendo en cuenta la escala, encontramos

VV= 16,6 m/s, V VA= 13,8 m/s.

Construyendo un plan de aceleración(Figura 3.7)

Aceleración puntual A es igual desde = 0. . Magnitud de la aceleración normal un norte AO = ω 2 * r =

= 125,7 2 *0,15 = 2370 m/s 2.

aceleración tangencial a t AO = ε* r = 0, desde la aceleración angular ε = 0, porque el ω = constante.

Seleccione la escala de construcción, por ejemplo, 100 m/(s 2 *mm). Apartado del poste ra vectorial, paralelo JSC de A A ACERCA DE. Vector de aceleración puntual EN encontramos resolviendo gráficamente la ecuación. El vector se dirige paralelo. Virginia de EN A A, su valor es igual a n VA = V VA 2 / l = 13,8 2 /0,45 = 423 m/s 2 .

una B = 1740 m/s2; en VA = 1650m/s2.

Método del diagrama cinemático (Fig. 3.8)

El método del diagrama cinemático es un método gráfico. Incluye diferenciación gráfica primero de la gráfica de desplazamiento y luego de la gráfica de velocidad. En este caso, las curvas de desplazamiento y velocidad se reemplazan por una línea discontinua. El valor de la velocidad media en un tramo elemental de la vía se puede expresar como

µ S - escala de desplazamiento.

µ t - escala de tiempo.

En nuestro caso

µS = 0,01 m/mm;

µt = 0,000625 s/mm.

La escala de velocidad es:

µ V = µ S /(µ t *H V) =

0,01/(0,000625*30) =

0,533 m/(s*mm).

La escala de aceleración es:

µ a = µ V /(µ t * H a) =

0,533/(0,000625*30) =

28,44 m/(s 2 *mm).

El procedimiento para construir un diagrama de velocidad.

A una distancia H V (20-40 mm) se coloca el punto O: el poste de construcción. Desde el polo se dibujan líneas rectas, paralelas a los segmentos de la línea discontinua del gráfico de desplazamiento, hasta que se cruzan con el eje de ordenadas. Las ordenadas se transfieren al gráfico de velocidad en el medio de las secciones correspondientes. A partir de los puntos obtenidos se dibuja una curva: este es el diagrama de velocidad.

El diagrama de aceleración se construye de manera similar, solo que el diagrama de velocidad se convierte en el gráfico original, reemplazado por una línea discontinua.

Para indicar los valores numéricos de velocidad y aceleración, la escala de trazado se calcula como se muestra arriba.

Las velocidades y aceleraciones del control deslizante también se pueden determinar analíticamente, derivando secuencialmente la ecuación aproximada (3.2).

El conocimiento de las velocidades y aceleraciones de los eslabones del mecanismo es necesario para el análisis dinámico del mecanismo, en particular, para determinar las fuerzas de inercia que pueden ocurrir a altas aceleraciones.(como en nuestro caso) exceder las cargas estáticas muchas veces, por ejemplo, el peso de un eslabón.

Debido a la brevedad de nuestro curso, no realizamos un estudio de fuerza de los mecanismos, pero puede familiarizarse con él a partir de la literatura, en particular, los recomendados en esta sección.

La teoría de mecanismos y máquinas aborda cuestiones de geometría de engranajes, así como cuestiones de fricción en pares cinemáticos. También consideraremos estas cuestiones, pero en el apartado “piezas de la máquina”, en relación a casos y tareas específicas.

Literatura

1. Pervitsky Yu.D. Cálculo y diseño de mecanismos precisos. - L.: Ingeniería mecánica,

2. Zablonsky K.I. Mecánica Aplicada. - Kiev: Escuela Vishcha, 1984. - 280 p.

3. Korolev P.V. Teoría de mecanismos y máquinas. Notas de lectura. - Irkutsk: Editorial

El desarrollo de la humanidad va acompañado de la creación continua de máquinas, mecanismos y engranajes que facilitan el trabajo de humanos y animales y aumentan su productividad. La creación de nuevas máquinas, mecanismos, diversos dispositivos e instalaciones que cumplan con los requisitos modernos se basa en los logros de las ciencias fundamentales y aplicadas.

Teoría de mecanismos y máquinas.– una ciencia que estudia métodos generales para estudiar las propiedades de mecanismos y máquinas y su diseño. Los métodos descritos en la teoría de mecanismos y máquinas son adecuados para el diseño de cualquier mecanismo y no dependen de su finalidad técnica, ni de la naturaleza física del proceso de trabajo de la máquina.

Auto– un dispositivo que realiza movimientos mecánicos para transformar energía, materiales e información con el fin de reemplazar o facilitar el trabajo físico y mental humano. Se entiende por materiales los objetos procesados, las cargas transportadas y otros objetos de trabajo.

La máquina realiza su proceso de trabajo realizando movimientos mecánicos regulares. El portador de estos movimientos es el mecanismo. Por eso, mecanismo- un sistema de cuerpos sólidos, conectados de forma móvil por contacto y que se mueven de una manera determinada y requerida con respecto a uno de ellos, tomado como estacionario. Muchos mecanismos cumplen la función de transformar el movimiento mecánico de cuerpos sólidos.

Los mecanismos más simples (palanca, engranaje, etc.) se conocen desde la antigüedad; el proceso de su investigación, mejora e implementación en la práctica se llevó a cabo gradualmente con el fin de facilitar el trabajo humano y aumentar la productividad laboral.

Así, se sabe que la destacada figura cultural del Renacimiento y científico Leonardo da Vinci (1452-1519) diseñó los mecanismos de las máquinas de tejer, imprimir y trabajar la madera, e intentó determinar experimentalmente el coeficiente de fricción. El médico y matemático italiano D. Cardan (1501-1576) estudió el movimiento de los mecanismos de relojes y molinos. Los científicos franceses G. Amonton (1663-1705) y C. Coulomb (1736-1806) fueron los primeros en proponer fórmulas para determinar la fuerza de fricción estática y deslizante.

El destacado matemático y mecánico L. Euler (1707-1783), suizo de nacimiento, vivió y trabajó en Rusia durante treinta años, profesor y luego miembro de pleno derecho de la Academia de Ciencias de San Petersburgo, autor de 850 artículos científicos, resolvió un resolvió una serie de problemas en la cinemática y dinámica de un cuerpo rígido, estudió las vibraciones y la estabilidad de cuerpos elásticos, abordó cuestiones de mecánica práctica, estudió, en particular, varios perfiles de dientes de engranajes y llegó a la conclusión de que el perfil más prometedor es evolvente.

El famoso mecánico e inventor ruso I.I. Polzunov (1728-1766) fue el primero en desarrollar un diseño para el mecanismo de una máquina de vapor de dos cilindros (que, lamentablemente, no logró implementar), diseñó un regulador automático para alimentar la caldera con agua, un dispositivo para suministrar agua y vapor, y otros mecanismos. Mecánico destacado I.I. Kulibin (1735-1818) creó el famoso reloj con forma de huevo, que era el mecanismo automático más complejo de aquella época.

En relación con el desarrollo de la ingeniería mecánica como rama de la industria, surgió la necesidad de desarrollar métodos científicos generales para estudiar y diseñar los mecanismos que componen las máquinas. Estos métodos contribuyeron a la creación de las máquinas más avanzadas para su época, realizando las funciones requeridas mejor definidas. Se sabe que la ingeniería mecánica como rama de la industria comenzó a gestarse en el siglo XVIII y en el XIX. comenzó a desarrollarse rápidamente, especialmente en Inglaterra y Estados Unidos.

En Rusia, las primeras fábricas de construcción de maquinaria aparecieron en el siglo XVIII; en 1861 ya había más de 100, y en 1900, aproximadamente 1410. Sin embargo, a principios del siglo XX. La ingeniería mecánica nacional se quedó atrás tanto en términos de desarrollo como de escala de producción: la mitad de todas las máquinas se importaron del extranjero. Recién en los años 30 y 50 comenzó a desarrollarse en nuestro país una poderosa ingeniería mecánica, creando con éxito diversas máquinas y mecanismos que no son inferiores a los mejores modelos del mundo y, en algunos casos, superiores a ellos.

La ingeniería mecánica nacional altamente desarrollada fue uno de los factores que aseguró la victoria en la Gran Guerra Patria.

Como ciencia, la teoría de mecanismos y máquinas bajo el nombre de "Mecánica Aplicada" comenzó a tomar forma a principios del siglo XIX, y luego se desarrollaron principalmente métodos de análisis estructural, cinemático y dinámico de mecanismos. Y sólo desde mediados del siglo XIX. En la teoría de mecanismos y máquinas se están desarrollando métodos generales para la síntesis de mecanismos. Así, el célebre científico, matemático y mecánico ruso, académico P.L. Chebyshev (1821-1894) publicó 15 trabajos sobre la estructura y síntesis de mecanismos de palanca, mientras que, basándose en los métodos desarrollados, inventó y construyó más de 40 nuevos mecanismos diferentes que siguen una trayectoria determinada, detienen algunos eslabones mientras otros se mueven, etc.; La fórmula estructural de los mecanismos planos ahora se llama fórmula de Chebyshev.

El científico alemán F. Grashof (1826-1893) dio una formulación matemática de la condición para la rotación de un eslabón en un mecanismo de palanca plana, que es necesaria en su síntesis. Los matemáticos ingleses D. Sylvester (1814-1897) y S. Roberts (1827-1913) desarrollaron la teoría de los mecanismos de palanca para transformar curvas (pantógrafos).

I A. Vyshnegradsky (1831-1895), conocido como uno de los fundadores de la teoría del control automático, diseñó varias máquinas y mecanismos (prensas automáticas, máquinas elevadoras, reguladores de bombas) y, como profesor del Instituto Tecnológico de San Petersburgo , creó una escuela científica de diseño de máquinas.

Los métodos para sintetizar los mecanismos de engranajes utilizados en diversas máquinas se caracterizan por una cierta complejidad. Muchos científicos han trabajado en esta área. El geómetra francés T. Olivier (1793-1858) fundamentó el método de sintetizar superficies conjugadas en compromisos planos y espaciales utilizando una superficie generadora. El científico inglés R. Willis (1800-1875) demostró el teorema básico del engranaje plano y propuso un método analítico para estudiar los mecanismos de engranaje planetario. El ingeniero mecánico alemán F. Reuleaux (1829-1905) desarrolló un método gráfico para sintetizar perfiles conjugados, actualmente conocido como “método de las normales”. Releaux es también autor de trabajos sobre estructura (estructura) y cinemática de mecanismos. El científico ruso H.I. Gokhman (1851-1916) fue uno de los primeros en publicar un trabajo sobre la teoría analítica del engranaje.

El "padre de la aviación rusa", N.E., hizo una contribución significativa a la dinámica de las máquinas. Zhukovsky (1847-1921). No sólo fue el fundador de la aerodinámica moderna, sino también el autor de numerosos trabajos sobre mecánica aplicada y teoría del control de máquinas.

El desarrollo de la mecánica de máquinas fue facilitado por el trabajo de N.P. Petrov (1836-1920), quien sentó las bases de la teoría hidrodinámica de la lubricación; vicepresidente Goryachkin (1868-1935), quien desarrolló los fundamentos teóricos para el cálculo y construcción de máquinas agrícolas, cuya complejidad radica en el hecho de que sus actuadores deben reproducir los movimientos de la mano humana.

El científico ruso L.V. Assur (1878-1920) descubrió un patrón general en la estructura de los mecanismos planos multienlace, que todavía se utiliza en su análisis y síntesis. También desarrolló el método del “punto singular” para el análisis cinemático de mecanismos de palanca complejos; AP Malyshev (1879-1962) propuso la teoría del análisis y la síntesis estructurales aplicadas a mecanismos planos y espaciales complejos.

I.I. hizo una contribución significativa al desarrollo de la mecánica de máquinas como teoría integral de la ingeniería mecánica. Artobolevsky (1905-1977). Fue el organizador de la escuela nacional de teoría de mecanismos y máquinas; Escribió numerosos trabajos sobre estructura, cinemática y síntesis de mecanismos, dinámica de máquinas y teoría de las máquinas automáticas, así como libros de texto que recibieron reconocimiento universal.

Discípulos y seguidores de I.I. Artobolevsky - A.P. Bessonov, V.A. Zinoviev (1899-1975), N.I. Levitsky, N.V. UMNOV, S.A. Cherkudinov y otros, con su trabajo en el campo de la dinámica de máquinas (incluidas la acústica y la no holonómica), la optimización de la síntesis de mecanismos, la teoría de las máquinas automáticas y en otras áreas de la teoría de los mecanismos y las máquinas, contribuyeron a su mayor desarrollo.

En los años 30 y años siguientes, N.G. con sus investigaciones hizo una gran contribución a la teoría de los mecanismos y las máquinas. Bruevich (1896-1987), uno de los creadores de la teoría de la precisión de los mecanismos, G.G. Baranov (1899-1968), autor de trabajos sobre cinemática de mecanismos espaciales, S.N. Kozhevnikov (1906-1988), quien desarrolló métodos generales para el análisis dinámico de mecanismos con enlaces elásticos y mecanismos de máquinas muy cargadas.

Cabe destacar los trabajos de los científicos: F.E. Orlova (1843–1892), D.S. Zernova (1860-1922): amplió la teoría de los engranajes; N.I. Mertsalova (1866-1948): complementó el estudio cinemático de los mecanismos planos con la teoría de los mecanismos espaciales y desarrolló un método simple y confiable para calcular el volante; LP Smirnova (1877-1954): incorporó a un estricto sistema unificado métodos gráficos para estudiar la cinemática de los mecanismos y la dinámica de las máquinas; VIRGINIA. Gavrilenko (1899-1977): desarrolló la teoría geométrica de los engranajes; LN Reshetova (1906-1998): desarrolló la teoría de la corrección de engranajes, así como los mecanismos planetarios y de levas y sentó las bases para la teoría de los mecanismos de autoalineación.

El concepto más importante de "máquina" se mencionó anteriormente. Añadamos que las máquinas no sólo reemplazan o facilitan el trabajo humano, sino que también multiplican por mil su productividad. Lo esencial es que la transformación de energía, materiales e información se produzca gracias al movimiento mecánico. Teniendo esto en cuenta, exploremos el concepto de "máquina" en detalle utilizando ejemplos específicos.

El motor eléctrico toma electricidad de la red y la convierte en energía mecánica, que entrega al consumidor. Puede ser un compresor que convierte la energía mecánica recibida en energía de aire comprimido. Lo principal es que la conversión de energía se produce debido al movimiento mecánico de las piezas de trabajo: en un motor eléctrico, esta es la rotación del rotor. 1 (Fig. 1.1) en el compresor - movimiento del pistón 3 arriba y abajo (Fig. 1.2).

Arroz. 1.1. Motor eléctrico

Arroz. 1.2. Compresor

El consumidor de energía mecánica de un motor eléctrico también puede ser una máquina herramienta, una prensa o alguna otra máquina tecnológica. En este caso, la energía mecánica se gasta en realizar el trabajo provocado por el proceso tecnológico. Una máquina o prensa también transforma, pero no de energía, sino del tamaño y la forma del producto que se procesa: la máquina - por corte, la prensa - por presión. Y en estos ejemplos se muestra que la transformación se realiza mediante movimiento mecánico: en una máquina - una herramienta o producto de corte, en una prensa - un sello.

En un transportador, se utiliza energía mecánica para mover la carga. El proceso de transformación inherente a la máquina consiste en transportar la carga (cambiando su ubicación) y se realiza, naturalmente, gracias al movimiento mecánico de la cinta transportadora sobre la que reposa la carga.

Un consumidor de energía mecánica también incluye una máquina de imprimir. En él, la información se convierte en productos impresos reproducidos repetidamente mediante el movimiento mecánico realizado por las partes de trabajo de la máquina.

El proceso de trabajo en una máquina se realiza mediante movimiento mecánico, por lo que debe contar con un portador para este movimiento. El mecanismo es tal portador. En consecuencia, el concepto de "máquina" está indisolublemente ligado al concepto de "mecanismo". El mecanismo, por simple que sea, es necesariamente parte de la máquina; es su base cinemática y, por tanto, el estudio de la mecánica de las máquinas está indisolublemente ligado al estudio de las propiedades de sus mecanismos.

Recordemos que el mecanismo, al ser un sistema de cuerpos sólidos conectados de forma móvil y en contacto, transforma el movimiento de unos en los movimientos requeridos de otros.

Exploremos esta definición en detalle utilizando ejemplos específicos.

El mecanismo del motor eléctrico es un sistema de dos cuerpos sólidos: un rotor. 1, girando dentro de un estator estacionario, y el estator mismo 2 (ver figura 1.1); estos sólidos se llaman enlaces del mecanismo. El rotor gira con respecto al estator, lo que significa que los eslabones están conectados entre sí de forma móvil. Esta conexión se realiza estructuralmente mediante cojinetes y se realiza por contacto. De hecho, dejemos que el motor eléctrico tenga cojinetes lisos; luego, la superficie cilíndrica del eje del rotor entra en contacto con la superficie cilíndrica de los revestimientos del cojinete del estator estacionario. Esta conexión de enlaces en contacto, que permite su movimiento relativo, se llama par cinemático. En este caso, el rotor 1 y estator 2 formar un par cinemático 1/2. Finalmente, observamos que el movimiento de rotación del rotor es el movimiento necesario para transferir energía mecánica del motor a su consumidor (compresor, máquina herramienta, máquina de forjar, grúa, máquina de imprimir, etc.). En consecuencia, el sistema rotor-estator tiene todas las características que, por definición, son inherentes a cualquier mecanismo y es, por tanto, un mecanismo.

El ejemplo considerado muestra claramente que el mecanismo de un motor eléctrico, que consta de solo dos eslabones: el rotor y el estator, tiene una estructura simple o, como dicen, una estructura. Los mecanismos de muchas máquinas tienen la misma estructura simple: turbinas de vapor, gas e hidráulicas, compresores axiales, ventiladores, sopladores, bombas centrífugas, generadores eléctricos y otras máquinas llamadas giratorio.

Tenga en cuenta que muchos mecanismos tienen una estructura más compleja. La necesidad de complicación surge cuando, para realizar los movimientos requeridos, el mecanismo debe realizar las funciones de transmisión y conversión de movimiento. Para ilustrar esto, veamos otro ejemplo.

En un compresor de pistón, que está diseñado para producir aire comprimido, la energía mecánica necesaria para este proceso se suministra a un cigüeñal giratorio. 1 y a través de la biela 2 transferido al pistón 3, reciprocidad hacia arriba y hacia abajo dentro del cilindro de trabajo C(ver figura 1.2). Cuando el pistón se mueve hacia abajo, se aspira aire de la atmósfera; cuando se mueve hacia arriba, el aire primero se comprime y luego se bombea a un depósito especial. Los movimientos necesarios aquí son el movimiento giratorio continuo del eje y el movimiento alternativo del pistón. Por tanto, para implementarlos es necesario transformar el movimiento del eje en movimiento del pistón, que es realizado por el mecanismo compresor, llamado manivela-corredera. Por tanto, el mecanismo del compresor es mucho más complejo que el mecanismo del motor eléctrico, que no convierte el movimiento. El mecanismo de manivela-corredera ya no consta de dos, sino de cuatro eslabones: tres móviles 1, 2, 3 y una cosa fija, que es el cuerpo 4 compresor (ver Fig. 1.2).

Los eslabones del mecanismo manivela-corredera, interconectados, forman pares. 1/4, 1/2, 2/3, 3/4. Los eslabones se tocan entre sí en rodamientos. A, EN Y CON y, además, el pistón está en contacto con la superficie estacionaria del cilindro de trabajo. C. Todas estas conexiones permiten que los enlaces se muevan entre sí: enlace 1 gira en relación con el enlace 4, enlace 2 gira en relación con el enlace 1, desde el ángulo A B C cambios durante el movimiento, etc. Por tanto, el sistema de cuerpos rígidos. (1 – 2 – 3 – 4) Posee todas las características que, por definición, deben ser inherentes a un mecanismo y, por tanto, es un mecanismo.

El mecanismo de manivela-deslizador considerado se usa ampliamente: se utiliza en motores de combustión interna estacionarios y marinos, expansores de pistón y bombas hidráulicas, tecnología, transporte (automóviles, tractores, locomotoras diesel) y muchas otras máquinas.

Por tanto, el concepto de "mecanismo" es más amplio que el de "base cinemática de la máquina". En primer lugar, el mecanismo es la base cinemática no sólo de las máquinas, sino también de muchos instrumentos y aparatos (giroscopios, reguladores, relés, contactores, instrumentos de medida eléctricos, dispositivos de protección automática, etc.). Además, muchos mecanismos existen de forma independiente, sin relacionarse con ninguna máquina en particular, ni ser parte integral de ella. Estos incluyen mecanismos de transmisión (reductores, variadores, engranajes y otras transmisiones), que conectan máquinas individuales en unidades enteras.

En conclusión, damos definiciones de algunos términos de la teoría de mecanismos y máquinas. Enlace– un cuerpo rígido que participa en una determinada transformación de movimiento. Un eslabón puede constar de una parte o de varias partes que no tienen movimiento relativo entre sí. Detalle- un producto que no se puede dividir en partes más pequeñas sin impedir que realicen sus funciones. Elemento del mecanismo- un componente sólido, líquido o gaseoso de un mecanismo que asegura la interacción de sus partes que no están en contacto directo entre sí. par cinemático– una conexión de dos cuerpos rígidos de un mecanismo, que permite su movimiento relativo especificado.