인류의 발전은 인간과 동물의 작업을 촉진하고 생산성을 높이는 기계, 메커니즘 및 기어의 지속적인 생성을 동반합니다. 현대 요구 사항을 충족하는 새로운 기계, 메커니즘, 다양한 장치 및 설비의 생성은 기초 과학 및 응용 과학의 성과를 기반으로 합니다.

메커니즘 및 기계 이론– 메커니즘과 기계의 특성과 그 설계를 연구하는 일반적인 방법을 연구하는 과학입니다. 메커니즘 및 기계 이론에 설명된 방법은 모든 메커니즘의 설계에 적합하며 기술적 목적뿐만 아니라 기계 작동 프로세스의 물리적 특성에 의존하지 않습니다.

자동차– 인간의 육체적, 정신적 노동을 대체하거나 촉진하기 위해 에너지, 재료 및 정보를 변환하는 기계적 움직임을 수행하는 장치입니다. 재료는 가공된 물건, 운송된 화물 및 기타 노동 대상으로 이해됩니다.

기계는 규칙적인 기계적 움직임을 수행하여 작업 프로세스를 수행합니다. 이러한 움직임의 전달자는 메커니즘입니다. 따라서, 기구- 접촉에 의해 이동 가능하게 연결되고 고정된 것으로 간주되는 그 중 하나에 대해 특정하고 필요한 방식으로 움직이는 고체 시스템. 많은 메커니즘이 솔리드 바디의 기계적 동작을 변환하는 기능을 수행합니다.

가장 간단한 메커니즘(레버, 기어 등)은 고대부터 알려져 왔습니다. 인간 노동을 촉진하고 노동 생산성을 높이기 위해 연구, 개선 및 실행 과정이 점차적으로 이루어졌습니다.

따라서 르네상스의 뛰어난 문화적 인물이자 과학자인 레오나르도 다빈치(1452-1519)는 직기, 인쇄 및 목공 기계의 메커니즘에 대한 설계를 개발했으며 마찰 계수를 실험적으로 결정하려고 시도한 것으로 알려져 있습니다. 이탈리아의 의사이자 수학자인 D. Cardan(1501~1576)은 시계와 방앗간 메커니즘의 움직임을 연구했습니다. 프랑스 과학자 G. Amonton(1663~1705)과 C. Coulomb(1736~1806)은 정지 마찰력과 미끄럼 마찰력을 결정하는 공식을 최초로 제안한 사람입니다.

뛰어난 수학자이자 기계공인 L. 오일러(1707~1783)는 스위스 태생으로 러시아에서 30년 동안 살면서 일했으며, 교수이자 상트페테르부르크 과학 아카데미의 정회원이자 850개의 과학 논문을 집필한 저자입니다. 강체의 운동학 및 역학에 관한 수많은 문제, 탄성체의 진동 및 안정성 연구, 실제 역학 문제 다루기, 특히 기어 톱니의 다양한 프로파일 연구를 통해 가장 유망한 프로파일은 다음과 같다는 결론에 도달했습니다. 복잡한.

유명한 러시아 기계공이자 발명가 I.I. Polzunov (1728-1766)는 2 기통 증기 엔진 메커니즘에 대한 설계를 최초로 개발했으며 (불행히도 구현하지 못했습니다) 보일러에 물을 공급하는 자동 조절기, 물 공급 장치를 설계했습니다. 증기 및 기타 메커니즘. 뛰어난 정비공 I.I. Kulibin(1735-1818)은 당시 가장 복잡한 자동 메커니즘이었던 유명한 달걀 모양 시계를 만들었습니다.

기계공학이 산업으로 발전함에 따라 전반적인 발전이 필요하다. 과학적 방법기계에 포함된 메커니즘을 연구하고 설계합니다. 이러한 방법은 가장 잘 정의되고 필요한 기능을 수행하면서 당시 가장 진보된 기계를 만드는 데 기여했습니다. 산업의 한 분야인 기계공학은 18세기와 19세기에 구체화되기 시작한 것으로 알려져 있습니다. 특히 영국과 미국에서 빠르게 발전하기 시작했습니다.

러시아에서는 18세기에 최초의 기계 제조 공장이 등장했습니다. 1861년에는 이미 100개 이상이 있었고, 1900년에는 대략 1410개였습니다. 그러나 20세기 초에 있었습니다. 국내 기계 공학은 개발 및 생산 규모 측면에서 뒤쳐졌습니다. 전체 기계의 절반이 해외에서 수입되었습니다. 30~50년대에야 우리나라에서 강력한 기계 공학이 발전하기 시작하여 최고의 세계 모델보다 열등하지 않고 어떤 경우에는 그보다 우수한 다양한 기계와 메커니즘을 성공적으로 만들었습니다.

고도로 발달된 국내 기계공학은 대조국전쟁에서 승리를 보장한 요인 중 하나였습니다.

과학으로서 '응용역학'이라는 이름으로 메커니즘과 기계에 관한 이론이 19세기 초부터 구체화되기 시작했으며, 그 후 주로 메커니즘의 구조적, 운동학적, 동적 분석 방법이 개발되었습니다. 그리고 19세기 중반부터였습니다. 메커니즘과 기계 이론에서는 메커니즘을 합성하는 일반적인 방법이 개발되고 있습니다. 따라서 유명한 러시아 과학자, 수학자 및 기계공, 학자 P.L. Chebyshev(1821-1894)는 레버 메커니즘의 구조와 합성에 관한 15개의 작품을 출판했으며, 개발된 방법을 기반으로 특정 궤적을 수행하고 다른 링크가 움직이는 동안 일부 링크를 멈추는 40개 이상의 서로 다른 새로운 메커니즘을 발명하고 구축했습니다. 등.; 평면 메커니즘의 구조식은 이제 체비쇼프 공식이라고 불립니다.

독일 과학자 F. Grashof(1826-1893)는 합성에 필요한 플랫 레버 메커니즘의 링크 회전 조건에 대한 수학적 공식을 제시했습니다. 영국 수학자 D. 실베스터(1814~1897)와 S. 로버츠(1827~1913)는 곡선 변환(팬터그래프)을 위한 레버 메커니즘 이론을 개발했습니다.

I.A. 자동 제어 이론의 창시자 중 한 명으로 알려진 비슈네그라드스키(1831-1895)는 수많은 기계와 메커니즘(자동 프레스, 리프팅 기계, 펌프 조절기)을 설계했으며, 상트페테르부르크 공과대학 교수로 재직했습니다. , 기계 설계 과학 학교를 만들었습니다.

다양한 기계에 사용되는 기어 메커니즘의 합성 방법은 어느 정도 복잡하다는 특징이 있습니다. 많은 과학자들이 이 분야에서 연구해왔습니다. 프랑스의 기하학자인 T. Olivier(1793-1858)는 생성 표면을 사용하여 평면 및 공간 맞물림에서 접합 표면을 합성하는 방법을 입증했습니다. 영국의 과학자 R. Willis(1800-1875)는 평면 기어링의 기본 정리를 증명하고 유성 기어 메커니즘을 연구하기 위한 분석 방법을 제안했습니다. 독일의 기계 엔지니어 F. Reuleaux(1829-1905)는 현재 "법선 방법"으로 알려진 접합 프로파일을 합성하기 위한 그래픽 방법을 개발했습니다. Releaux는 메커니즘의 구조(구조) 및 운동학에 관한 연구의 저자이기도 합니다. 러시아 과학자 H.I. Gokhman(1851-1916)은 기어링의 분석 이론에 대한 연구를 최초로 발표한 사람 중 한 명입니다.

"러시아 항공의 아버지"인 N.E는 기계의 역학에 크게 기여했습니다. 주콥스키(1847~1921). 그는 현대 공기역학의 창시자일 뿐만 아니라 응용 역학과 기계 제어 이론에 관한 여러 작품의 저자이기도 합니다.

기계 역학의 개발은 N.P.의 작업으로 촉진되었습니다. 윤활의 유체 역학 이론의 기초를 놓은 Petrov (1836-1920); V.P. 농업 기계의 계산 및 구성을 위한 이론적 기초를 개발한 Goryachkin(1868-1935). 계산의 전체 복잡성은 작동 장치가 인간 손의 움직임을 재현해야 한다는 사실에 있습니다.

러시아 과학자 L.V. Assur(1878-1920)는 다중 링크 플랫 메커니즘 구조의 일반적인 패턴을 발견했으며, 이는 여전히 분석 및 합성에 사용됩니다. 그는 또한 복잡한 레버 메커니즘의 운동학적 분석을 위한 "특이점" 방법을 개발했습니다. AP Malyshev(1879-1962)는 복잡한 평면과 공간 메커니즘에 적용되는 구조 분석 및 합성 이론을 제안했습니다.

기계 공학의 통합 이론으로서 기계 역학의 발전에 크게 기여한 I.I. 아르토볼렙스키(1905-1977). 그는 국립 메커니즘 및 기계 이론 학교의 조직자였습니다. 그는 메커니즘의 구조, 운동학 및 합성, 기계 역학 및 자동 기계 이론에 관한 수많은 작품과 보편적인 인정을 받은 교과서를 썼습니다.

I.I. Artobolevsky-A.P. Bessonov, V. A. Zinoviev (1899-1975), N.I. 네바다주 레비츠키 움노프, S.A. Cherkudinov 및 기타 - 기계 역학(음향 및 비홀로노믹 포함), 메커니즘 최적화 합성, 자동 기계 이론 및 메커니즘 및 기계 이론의 기타 영역 분야에서의 작업을 통해 추가 개발에 기여했습니다.

30년대 이후 N.G.는 연구를 통해 메커니즘과 기계 이론에 큰 공헌을 했습니다. Bruevich (1896-1987), 메커니즘 정확성 이론의 창시자 중 한 명인 G.G. Baranov (1899-1968), 공간 메커니즘의 운동학에 관한 작품의 저자 S.N. Kozhevnikov(1906-1988)는 탄성 링크가 있는 메커니즘과 고하중 기계 메커니즘의 동적 분석을 위한 일반적인 방법을 개발했습니다.

과학자들의 작품에 주목할 가치가 있습니다. F.E. 오를로바(1843-1892), D.S. Zernova(1860-1922) – 기어 이론을 확장했습니다. N.I. Mertsalova(1866-1948) - 공간 메커니즘 이론으로 평면 메커니즘의 운동학 연구를 보완하고 플라이휠 계산을 위한 간단하고 신뢰할 수 있는 방법을 개발했습니다. L.P. Smirnova(1877-1954) - 메커니즘의 운동학과 기계의 역학을 연구하기 위해 엄격한 통합 시스템 그래픽 방법을 도입했습니다. V.A. Gavrilenko (1899-1977) - 기어의 기하학적 이론을 개발했습니다. L.N. Reshetova(1906-1998) - 기어 수정 이론과 유성 및 캠 메커니즘을 개발하고 자동 정렬 메커니즘 이론의 기초를 마련했습니다.

"기계"의 가장 중요한 개념은 위에 나와 있습니다. 기계가 인간의 노동을 대체하거나 용이하게 할 뿐만 아니라 생산성도 천 배나 증가시킨다는 점을 덧붙여 보겠습니다. 중요한 것은 기계적 움직임을 통해 에너지, 물질, 정보의 변형이 일어난다는 점이다. 이를 염두에 두고 구체적인 예를 통해 "기계"의 개념을 자세히 살펴보겠습니다.

전기 모터는 네트워크에서 전기를 가져와 기계 에너지로 변환하여 소비자에게 전달합니다. 받은 기계적 에너지를 압축공기 에너지로 변환하는 압축기일 수 있다. 가장 중요한 것은 작동 부품의 기계적 움직임으로 인해 에너지 변환이 발생한다는 것입니다. 전기 모터에서 이는 로터의 회전입니다. 1 (그림 1.1) 압축기에서 - 피스톤 운동 3 위아래로(그림 1.2).

쌀. 1.1. 전기 모터

쌀. 1.2. 압축기

전기 모터의 기계적 에너지 소비자는 공작 기계, 프레스 또는 기타 기술 기계일 수도 있습니다. 이 경우 기술 프로세스로 인해 발생하는 작업을 수행하는 데 기계적 에너지가 소비됩니다. 기계나 프레스도 변환을 수행하지만 에너지가 아니라 가공되는 제품의 크기와 모양을 변환합니다. 기계는 절단으로, 프레스는 압력으로 변환합니다. 그리고 이러한 예에서는 기계적 움직임, 즉 기계-절단 도구 또는 제품, 프레스-스탬프를 통해 변형이 수행되는 것으로 나타났습니다.

컨베이어에서는 기계적 에너지가 부하를 이동하는 데 사용됩니다. 기계 고유의 변환 프로세스는 하중을 운반하는 것(위치 변경)으로 구성되며 하중이 놓여 있는 컨베이어 벨트의 기계적 움직임 덕분에 자연스럽게 수행됩니다.

기계 에너지 소비자에는 인쇄기도 포함됩니다. 그 안에서 정보는 기계의 작동 부품에 의해 수행되는 기계적 움직임을 통해 반복적으로 재생산되는 인쇄물로 변환됩니다.

기계의 작업 과정은 기계적 움직임을 통해 수행되므로 이 움직임을 위한 캐리어가 있어야 합니다. 메커니즘은 그러한 캐리어입니다. 결과적으로 "기계"의 개념은 "메커니즘"의 개념과 불가분의 관계가 있습니다. 메커니즘은 아무리 단순하더라도 반드시 기계의 일부입니다. 그것은 운동학적 기초이므로 기계 역학에 대한 연구는 기계 메커니즘의 속성에 대한 연구와 불가분의 관계가 있습니다.

이동 가능하게 연결되고 접촉하는 고체 시스템인 메커니즘이 일부의 움직임을 다른 사람의 필수 움직임으로 변환한다는 점을 기억해 봅시다.

구체적인 예를 사용하여 이 정의를 자세히 살펴보겠습니다.

전기 모터 메커니즘은 두 개의 견고한 몸체, 즉 로터로 구성된 시스템입니다. 1, 고정된 고정자 내부에서 회전하는 것과 고정자 자체 2 (그림 1.1 참조) 이 고체를 불린다. 메커니즘의 링크.로터는 고정자를 기준으로 회전합니다. 이는 링크가 서로 이동 가능하게 연결되어 있음을 의미합니다. 이 연결은 구조적으로 베어링을 사용하여 이루어지며 접촉에 의해 수행됩니다. 실제로, 전기 모터에 일반 베어링이 있다고 가정해 보겠습니다. 그러면 회전자 샤프트의 원통형 표면이 고정 고정자 베어링 라이너의 원통형 표면과 접촉하게 됩니다. 상대적인 움직임을 허용하는 접촉 링크의 연결을 호출합니다. 운동학적 쌍.안에 이 경우축차 1 고정자와 2 운동학적 쌍을 형성하다 1/2. 마지막으로, 로터의 회전 운동은 엔진에서 소비자(압축기, 공작 기계, 단조 기계, 크레인, 인쇄 기계 등)로 기계적 에너지를 전달하는 데 필요한 운동입니다. 결과적으로 로터-고정자 시스템은 정의에 따라 모든 메커니즘에 내재된 모든 기능을 갖추고 있으므로 메커니즘입니다.

고려 된 예는 회 전자와 고정자라는 두 개의 링크로만 구성된 전기 모터의 메커니즘이 간단한 구조 또는 소위 말하는 구조를 가지고 있음을 분명히 보여줍니다. 많은 기계의 메커니즘은 증기, 가스 및 수력 터빈, 축류 압축기, 팬, 송풍기, 원심 펌프, 발전기 및 기타 기계와 같이 동일한 단순한 구조를 가지고 있습니다. 회전하는.

많은 메커니즘은 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 필요한 움직임을 수행하기 위해 메커니즘이 움직임을 전달하고 변환하는 기능을 수행해야 할 때 복잡성이 발생합니다. 이를 설명하기 위해 또 다른 예를 살펴보겠습니다.

압축공기를 생산하도록 설계된 피스톤 압축기의 경우, 이 과정에 필요한 기계적 에너지가 회전하는 크랭크샤프트에 공급됩니다. 1 그리고 커넥팅로드를 통해서 2 피스톤으로 옮겨졌다 3, 작동 실린더 내부에서 위아래로 왕복 이동 씨(그림 1.2 참조) 피스톤이 아래로 움직일 때 대기로부터 공기가 흡입되고, 위로 움직일 때 공기가 먼저 압축된 후 특수 저장소로 펌핑됩니다. 여기서 필요한 움직임은 샤프트의 지속적인 회전 운동과 피스톤의 왕복 운동입니다. 따라서 이를 구현하려면 샤프트의 움직임을 크랭크 슬라이더라고 하는 압축기 메커니즘에 의해 수행되는 피스톤의 움직임으로 변환해야 합니다. 따라서 압축기 메커니즘은 동작을 변환하지 않는 전기 모터 메커니즘보다 훨씬 더 복잡합니다. 크랭크 슬라이더 메커니즘은 더 이상 2개가 아닌 4개의 링크로 구성됩니다. 1, 2, 3 그리고 하나의 고정된 것, 바로 신체입니다. 4 압축기 (그림 1.2 참조).

상호 연결된 크랭크 슬라이더 메커니즘의 링크는 쌍을 형성합니다. 1/4, 1/2, 2/3, 3/4. 링크는 베어링에서 서로 접촉합니다. ㅏ, 안에그리고 와 함께, 또한 피스톤은 작업 실린더의 고정 표면과 접촉합니다. 씨. 이러한 모든 연결을 통해 링크는 서로 상대적으로 이동할 수 있습니다. 1 링크를 기준으로 회전합니다. 4, 링크 2 링크를 기준으로 회전합니다. 1, 각도부터 알파벳이동 중 변화 등 따라서 강체 시스템은 (1 – 2 – 3 – 4) 정의에 따라 메커니즘에 고유해야 하는 모든 기능을 보유하므로 메커니즘입니다.

고려된 크랭크 슬라이더 메커니즘은 널리 사용됩니다. 고정식 및 해양 내연 기관, 피스톤 확장기 및 유압 펌프, 기술, 운송(자동차, 트랙터, 디젤 기관차) 및 기타 여러 기계에 사용됩니다.

따라서 "메커니즘"의 개념은 "기계의 운동학적 기초"보다 더 광범위합니다. 우선, 메커니즘은 기계뿐만 아니라 많은 기기 및 장치(자이로, 조정기, 계전기, 접촉기, 전기 측정 기기, 자동 보호 장치 등)의 운동학적 기초입니다. 또한 많은 메커니즘이 특정 기계와 관련되지 않고 기계의 필수 부분이 아닌 독립적으로 존재합니다. 여기에는 개별 기계를 전체 장치에 연결하는 변속기 메커니즘(감속기, 변속기, 기어 및 기타 변속기)이 포함됩니다.

결론적으로 우리는 메커니즘과 기계 이론의 일부 용어에 대한 정의를 제공합니다. 링크– 주어진 운동 변형에 참여하는 강체. 링크는 하나의 부분 또는 서로 상대적인 움직임이 없는 여러 부분으로 구성될 수 있습니다. 세부 사항- 기능 수행을 방해하지 않으면서 더 작은 부품으로 나눌 수 없는 제품. 메커니즘 요소- 서로 직접 접촉하지 않는 부품의 상호 작용을 보장하는 메커니즘의 고체, 액체 또는 기체 구성 요소입니다. 운동학적 쌍– 메커니즘의 두 강체를 연결하여 지정된 상대 운동을 허용합니다.

메커니즘 및 기계 이론 강좌

메커니즘 및 기계 이론의 기본 개념

소개

메커니즘 및 기계 이론 과정은 엔지니어의 기계 교육 체인에서 전환 단계입니다. 이는 학생이 수학, 물리학, 이론 역학을 공부하면서 습득한 기본 지식을 기반으로 하며 후속 실습을 공부하기 위한 기초입니다. (특별) 기계 사이클 분야(주로 "세부 사항" 과정의 경우) 기계 및 설계 원리").

"기계 및 기계 이론" 분야를 연구하는 목적은 고등 대학 졸업생의 미래 전문 활동 분야에서 사용되는 기술 장비의 기초를 형성하는 기계 시스템의 일반적인 분석 및 합성 방법에 필요한 초기 지식 기반을 형성하는 것입니다. 기술 교육 기관.

자동차

기계란 인간의 육체적, 정신적 노동을 대체하거나 촉진하기 위해 에너지, 물질, 정보를 변환하는 기계적 움직임을 수행하는 장치입니다.

수행되는 기능의 관점에서 기계는 다음 클래스로 나눌 수 있습니다.

에너지 기계(엔진 기계, 발전기 기계).

작업 기계(운송 및 기술).

정보 기계(정보 수신 및 변환용).

사이버네틱 기계(인간과 살아있는 자연에 내재된 다양한 기계적, 생리학적 또는 생물학적 과정을 대체하거나 모방하고 인공 지능 요소(로봇, 오토마타)를 소유함).

엔진, 변속기 메커니즘 및 작업 기계(경우에 따라 제어 및 컴퓨팅 장치)로 구성된 개발된 기계 장치를 기계 장치라고 합니다.

기계 요소의 기본 개념

세부 사항 - 요소조립 작업을 사용하지 않고 제작된 기계 장치(예: 볼트, 너트, 샤프트, 기계 베드, 주조 방식 등).

링크는 운동학적 관점에서 볼 때 단일 전체(즉, 서로 단단히 연결되어 단일 솔리드 본체처럼 움직이는 부품 그룹)를 나타내는 부품 또는 부품 그룹입니다.

운동학 다이어그램은 링크와 전체 메커니즘을 엄격하게 비율에 맞게 표현한 일반적인 표현입니다.

운동학 다이어그램을 작성할 때 링크의 주요 요소가 식별되어 메커니즘의 다른 링크(구멍, 가이드 등)에 연결됩니다. 이러한 요소는 일반적으로 표시되며(예: 구멍 - 임의 반경의 원 형태) 단단한 막대로 연결됩니다.

메커니즘과 기계 이론에서 규모는 1밀리미터의 "가격"으로 이해됩니다. 축척(축척 계수라고도 함)에 대한 이러한 이해는 메커니즘의 작동을 분석할 때 매우 편리합니다. 보편적이며 세그먼트 형태로 모든 물리량을 표현할 수 있습니다. 이는 그래픽 및 그래픽 분석 연구 방법을 사용할 때 매우 중요합니다.

마찬가지로 도면, 다이어그램, 다양한 그래프 등의 세그먼트 형태로 모든 수량(링크 변위, 속도, 가속도, 시간, 힘 등)을 표현할 수 있습니다.

동작의 성격에 따라 링크에 고유한 이름이 있을 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

크랭크 - 고정 축을 중심으로 회전 운동을 수행하고 완전히 회전하는 링크입니다.

로커암 - 왕복 회전 운동을 수행하는 링크입니다.

슬라이더 – 앞으로 이동하는 링크입니다.

커넥팅로드는 복잡한 평면 평행 운동을 수행하는 링크입니다.

로커 - 슬라이더가 움직이는 로커 암(또는 때로는 크랭크)입니다.

스탠드는 고정된 링크로 간주되는 링크입니다(링크 정의에 따라 메커니즘에는 스탠드가 하나만 있을 수 있습니다. 모든 고정 부품은 반드시 특정 프레임, 본체, 크랭크케이스, 베이스에 부착되어야 하며 하나의 견고한 구조를 나타냅니다. 하나의 링크).

운동학 다이어그램에서 랙은 일반적으로 메커니즘의 다른 링크가 연결된 위치에 별도의 조각 형태로 표시되므로 이 다이어그램을 크게 단순화합니다.

운동학적 쌍은 두 링크의 이동 가능한 연결입니다.

운동학적 쌍은 다양한 기준에 따라 분류됩니다.

1) 운동학적 쌍으로 연결된 링크의 상대 운동에 부과된 연결 수에 따라 결정됩니다. 이 기능을 기반으로 운동학적 쌍은 클래스로 구분됩니다. 다음 표기법이 허용됩니다.

W - 자유도 수

S는 링크의 상대적 이동에 부과된 연결 수입니다.

공간의 자유 링크에는 6개의 자유도가 있습니다. 링크가 연결되면 이러한 자유도 중 일부가 사라집니다("결합이 겹쳐집니다"). 중첩된 연결 수와 링크 상대적 이동의 나머지 자유도 수 사이의 관계는 분명합니다.

W=6–S 또는 S=6–W,

따라서 운동학 쌍에는 다섯 가지 클래스가 있습니다(6개의 자유도를 모두 빼면 고정된 연결을 얻습니다).

운동학적 쌍의 예:

평면을 기준으로 한 공은 이탈하지 않고 세 좌표축을 중심으로 회전 운동을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 "X" 및 "Y" 축을 따라 이동할 수 있습니다. "Z"축을 따라 움직일 때 공은 평면에서 이탈됩니다. 두 개의 무료 링크가 있습니다. 운동학적 쌍은 더 이상 존재하지 않습니다. 따라서 하나의 연결이 링크의 상대적 움직임에 겹쳐집니다. 이는 클래스 I의 운동학적 쌍입니다.

원통은 평면을 기준으로 합니다. 접촉 특성을 깨지 않으면 원통은 "Z" 축을 따라 이동하거나 "Y" 축을 중심으로 회전할 수 없습니다. 결합 수는 2개입니다(클래스 II 쌍).

접촉 특성을 방해하지 않고 다른 평면을 기준으로 하는 평면은 "X" 및 "Y" 축을 따라 병진 이동할 수 있을 뿐만 아니라 "Z" 축을 중심으로 회전할 수도 있습니다. "Z" 축을 따른 병진 이동과 "X" 및 "Y" 축을 중심으로 한 회전 이동은 불가능합니다. 따라서 연결 수는 3개입니다(클래스 III의 운동학적 쌍).

W=5 W=4 W=3

S = 1 => 나 클래스. S = 2 => II급. S = 3 => III급.

운동학적 쌍의 예

예를 들어, 볼트와 너트는 5등급 운동학 쌍을 구성합니다. 이 경우 고정 볼트가 있는 너트의 두 가지 움직임, 즉 볼트 축을 중심으로 한 회전 움직임과 이 축을 따른 병진 움직임이 있지만 회전하지 않고 축을 따라 너트를 움직이거나 너트를 회전시킬 수 없습니다 축을 따라 움직이지 않도록 합니다. 이 두 가지 움직임은 하나의 복잡한 움직임(이 경우 나사)을 형성합니다. 이는 이러한 링크의 상대적 이동에서 자유도를 결정합니다. 연결 수는 5개입니다.

2) 운동학적 쌍으로 연결된 링크의 접촉 특성에 따라. 이 기능을 기반으로 운동학적 쌍은 상위 및 하위로 구분됩니다. 더 높은 쌍에는 이 운동학적 쌍을 구성하는 링크의 점 또는 선형 접촉이 있습니다. 아래쪽 쌍에서 링크는 일부 표면(특별한 경우 평면을 따라)을 따라 서로 접촉합니다.

낮은 운동학적 쌍은 더 큰 하중 지지 능력을 갖습니다. 큰 접촉 면적을 가집니다(가장 높은 쌍에서 접촉 면적은 이론적으로 0이지만 실제로는 운동학적 쌍 요소("접촉 패치")의 변형으로 인해 얻어집니다.) 그러나 낮은 쌍에서는 작동 시 한 표면이 다른 표면에 비해 미끄러지는 반면, 더 높은 쌍에서는 미끄러짐과 롤링이 모두 발생할 수 있습니다.

일반적으로 미끄러짐에 대한 저항은 한 표면이 다른 표면에 비해 롤링에 대한 저항보다 큽니다. 높은 쌍의 마찰 손실(압연만 사용하는 경우)은 낮은 쌍에 비해 적습니다(따라서 계수를 높이려면 유용한 행동롤링 베어링은 일반적으로 일반 베어링 대신 설치됩니다.

운동학적 쌍: 볼과 평면, 원통과 평면이 가장 높고 평면과 평면 쌍이 가장 낮습니다.

3) 운동학적 쌍을 구성하는 링크에 속하는 점의 이동 궤적을 따라. 이 기능을 기반으로 공간 및 평면 운동학 쌍이 구별됩니다.

평평한 운동학 쌍에서 모든 점은 동일하거나 평행한 평면에서 이동하며 이동 궤적은 평평한 곡선입니다. 공간 쌍에서 점은 서로 다른 평면에서 이동하고 공간 곡선 형태의 궤적을 갖습니다.

실제로 사용되는 상당수의 메커니즘은 평면 메커니즘이므로 평면 기구학 쌍을 더 자세히 고려할 필요가 있습니다.

평면에 배치된 자유 링크는 세 가지 자유도(좌표축을 따른 병진 이동 및 주어진 평면에 수직인 축을 중심으로 한 회전 이동)를 갖습니다. 따라서 평면에 링크를 배치하면 3개의 자유도가 제거됩니다(3개의 연결이 부과됨). 그러나 주어진 링크를 다른 링크와 운동학적 쌍으로 연결하면 상대 운동에 추가 연결이 적용됩니다(최소 수 - 1). 결과적으로 평면에는 상대 운동의 자유도가 2개 또는 1개인 기구학적 쌍만 존재할 수 있습니다.

일반적인 분류에 따르면 이들은 네 번째와 다섯 번째 클래스의 커플입니다. 다섯 번째 클래스의 가장 간단한 쌍은 회전 또는 병진이라는 하나의 동작만 제공합니다(기술에서 회전 운동학 쌍을 힌지라고 하며 병진 쌍은 병진 이동 링크와 유사하게 슬라이더라고도 함).

평면에서 상대 운동의 두 자유도는 일반적으로 두 개의 접촉 프로파일에 의해 제공됩니다(운동학 다이어그램에서 접촉은 한 점에 있지만 실제 메커니즘에서는 점으로 투영된 선일 수 있음). 따라서 다섯 번째 클래스(힌지 및 슬라이더)의 평면 운동학 쌍은 동시에 낮은 쌍이고 네 번째 클래스의 운동학 쌍은 더 높은 쌍입니다.

운동학적 쌍의 예:

4) 운동학적 쌍으로 연결된 링크가 닫히는 특성에 따라. 이 점에서 서로 다른 두 가지 유형의 운동학적 쌍이 있습니다. 기하학적 폐쇄가 있는 운동학적 쌍과 힘 폐쇄가 있는 운동학적 쌍.

포지티브 클로저 쌍으로 구성된 링크 구성은 작동 중 분리를 방지합니다. 예를 들어, 커넥팅 로드 캡이나 기타 힌지(잼이 있는 문, 창틀이 있는 창 등)를 사용하여 커넥팅 로드를 크랭크샤프트에 연결합니다.

강제 폐쇄와 쌍으로 작동 중 링크의 접촉은 지속적으로 작용하는 힘에 의해 보장됩니다. 무게는 닫는 힘으로 작용합니다. 무게가 충분하지 않으면 일반적으로 다양한 탄성 요소(대부분 스프링)를 사용하여 누르는 힘을 생성합니다.

운동학적 체인은 운동학적 쌍으로 연결된 링크의 조합입니다.

운동학적 체인에는 특정한 분류가 있습니다. 체인은 단순하고 복잡하며, 닫혀 있고(닫혀 있고) 열려 있고, 공간적이며 평평할 수 있습니다.

메커니즘은 하나 이상의 링크의 움직임이 이 체인의 나머지 링크의 움직임 특성을 완전히 결정하는 스탠드(즉, 고정된 링크로 간주되는 링크)가 있는 운동학적 체인입니다.

운동 법칙이 지정된 링크를 입력 링크라고 합니다.

법칙을 결정해야 하는 링크를 출력이라고 합니다. 입력 링크의 수는 이 메커니즘의 기본이 되는 운동학적 체인의 자유도 수에 따라 결정됩니다.

입력과 출력(입력과 출력)의 개념은 운동학적 특성입니다. 이를 선행 링크 및 피동 링크의 개념과 혼동해서는 안 됩니다. 선행 링크는 전원이 공급되는 링크입니다. 구동 링크 - (유용한 작업을 수행하기 위해) 전원이 제거되는 링크입니다.

따라서 선도 및 종동 링크의 개념은 전력(에너지) 특성입니다. 그러나 대부분의 경우 입력 링크는 선도 링크이고 출력 링크는 구동 링크입니다.

주요 메커니즘 유형

기능적 목적에 따라 메커니즘은 일반적으로 다음 유형으로 나뉩니다.

엔진 및 변환기의 메커니즘(다양한 유형의 에너지를 기계 작업으로 변환하거나 그 반대로 변환)

전송 메커니즘(엔진의 움직임을 기술 기계 또는 액추에이터로 전달하여 이 움직임을 특정 기술 기계 또는 액추에이터의 작동에 필요한 움직임으로 변환)

액추에이터(처리된 환경 또는 물체의 모양, 상태, 위치 및 속성의 변화)

제어, 모니터링 및 규제를 위한 메커니즘(처리된 개체의 크기를 보장하고 제어하기 위해)

처리된 매체 및 물체를 공급, 운반, 공급 및 분류하는 메커니즘(벌크 재료를 운반하고 공급하기 위한 스크류 오거, 스크레이퍼 및 버킷 엘리베이터용 메커니즘, 조각 작업물용 호퍼 로딩 메커니즘, 분류 메커니즘) 완성 된 제품크기, 무게, 구성 등에 따라)

완제품의 자동 계수, 중량 측정 및 포장을 위한 메커니즘(주로 대량 제품을 생산하는 많은 기계에 사용됨)

작업의 일반적인 합성 및 분석 방법에 따르면 다음과 같은 유형의 메커니즘이 구별됩니다.

하부 쌍이 있는 메커니즘(레버 메커니즘)

캠 메커니즘

기어 메커니즘

마찰 메커니즘

유연한 링크를 갖춘 메커니즘

변형 가능한 링크가 있는 메커니즘(파동 전송)

유압 및 공압 메커니즘.

운동학 문제

운동학적 분석은 이러한 움직임을 유발하는 힘을 고려하지 않고 메커니즘 링크의 움직임을 연구하는 것입니다. 운동학적 분석에서는 다음 문제가 해결됩니다.

메커니즘 작동 중에 차지하는 링크의 위치를 ​​결정하고 메커니즘의 개별 지점의 이동 궤적을 구성합니다.

메커니즘의 특징점 속도 결정 및 링크의 각속도 결정

메커니즘의 개별 지점의 가속도와 링크의 각가속도를 결정합니다.

운동학 분석 문제를 해결할 때 그래픽, 그래픽 분석(속도 및 가속도 계획 방법) 및 분석 등 기존의 모든 방법이 사용됩니다. 운동학적 해석에서는 입력 링크(운동 법칙이 지정된 링크)가 초기 링크로 간주됩니다. 스탠드와의 입력 링크는 초기 메커니즘을 구성합니다. 문제에 대한 해결책은 스탠드에서 시작됩니다.

메커니즘과 기계의 역학

역학 문제

이 섹션에서는 메커니즘 링크에 작용하는 힘을 고려하여 메커니즘 링크의 움직임을 연구합니다. 이 경우 다음과 같은 역학의 주요 문제가 고려됩니다.

1) 메커니즘의 링크에 작용하는 힘에 대한 연구와 입력 시 주어진 운동 법칙에 대한 알려지지 않은 힘의 결정

2) 기계의 에너지 균형 문제;

3) 주어진 힘의 영향을 받아 실제 운동 법칙을 확립합니다.

4) 기계 속도 조절;

5) 관성력의 균형을 맞추는 것;

6) 드라이브 다이내믹스.

메커니즘의 전력 계산

메커니즘의 힘 계산은 역학의 첫 번째 문제 해결과 관련이 있습니다. 위에 제시된 역학 문제의 내용에서 볼 수 있듯이 첫 번째 작업은 두 부분으로 구성됩니다. 메커니즘의 링크에 작용하는 힘에 대한 연구입니다. 입력에서 주어진 운동 법칙에 대해 알려지지 않은 힘을 결정합니다(이 두 번째 부분은 힘 계산 작업입니다).

용어를 더 잘 이해하고 자료를 체계화하려면 물리학 및 이론 역학에서 알려진 힘에 대한 정보를 반복하고 몇 가지 새로운(메커니즘 및 기계 이론에 사용되는) 개념을 도입하는 것이 좋습니다. 힘 역학 문제를 해결하는 관점에서(이 경우 힘은 힘 계수(실제 힘 또는 모멘트)의 일반화된 개념으로 이해됨)는 다음과 같이 분류될 수 있습니다.

a) 메커니즘 링크와 다른 개체의 상호 작용. 이를 바탕으로 힘은 외부와 내부로 구분됩니다.

외부 힘은 메커니즘의 일부가 아닌 일부 몸체 또는 필드와 메커니즘 링크가 상호 작용하는 힘입니다.

내부 힘은 메커니즘 링크(운동학적 쌍의 반응) 사이의 상호 작용 힘입니다.

원동력은 링크가 움직이도록 돕고 긍정적인 힘을 키우는 힘입니다.

b) 힘에 의해 발전된 힘에 의해. 이 기능을 기반으로 힘은 추진력과 저항력으로 구분됩니다(그림 16).

저항력은 링크의 움직임을 방해하고 부정적인 힘을 발생시킵니다.

저항력은 유용한 저항력과 유해한 저항력으로 나눌 수 있습니다.

유용한 저항력은 메커니즘이 생성된 극복하기 위한 힘입니다. 메커니즘은 유용한 저항력을 극복함으로써 유용한 작업을 생성합니다(예: 기계의 절단 저항을 극복하여 부품 모양에 필요한 변화를 달성하거나 압축기의 공기 저항을 극복하여 부품을 압축합니다). 필요한 압력 등);

유해한 저항력은 권력이 소비되고 이 힘이 회복 불가능하게 상실되는 것을 극복하기 위한 힘입니다. 일반적으로 유해한 저항력은 마찰력, 유압 및 공기 역학적 저항입니다. 이러한 힘을 극복하기 위한 작업은 열로 변환되어 공간으로 소산되므로 모든 메커니즘의 효율성은 항상 1보다 작습니다.

c) 중량력은 메커니즘의 링크와 지구의 중력장 사이의 상호 작용력입니다.

d) 마찰력 - 접촉면의 상대적인 움직임에 저항하는 힘

e) 관성력 - 링크의 고르지 않은 움직임 중에 발생하고 가속(감속)에 저항하는 힘입니다. 관성력은 몸체에 작용하여 주어진 링크를 가속(감속)시킵니다. 일반적인 경우 고르지 않은 움직임으로 인해 관성력과 관성력 모멘트가 발생합니다.

핀=-m. , Min=-Is . 이자형,

핀은 링크의 질량 중심에 적용되는 관성력의 주요 벡터입니다.

최소 - 관성력의 주요 순간;

m – 링크 질량;

Is - 질량 중심에 대한 링크의 관성 모멘트;

as - 링크 질량 중심의 가속도;

e는 링크의 각가속도입니다.

공식의 빼기 기호는 관성력이 링크의 질량 중심 가속도와 반대 방향으로 향하고 관성 모멘트가 링크의 각가속도와 반대 방향으로 향함을 나타냅니다. 힘 또는 모멘트의 부호는 설계 다이어그램에서 힘 또는 모멘트의 실제 방향을 설정할 때만 고려되며 분석 계산에서는 절대 값이 사용됩니다.

메커니즘의 힘 분석 중에 힘 관성 요소 중 하나 또는 둘 모두가 0 값을 가질 수 있는 다양한 경우가 발생할 수 있습니다. 위의 그림 17은 메커니즘 링크의 이동 중에 힘과 관성력의 모멘트가 발생하는 일부 사례를 보여줍니다.

힘 계산 자체는 메커니즘의 링크에 작용하는 알려지지 않은 힘을 결정하는 것입니다. 이론 역학에서 알 수 있듯이 정적 방정식은 알려지지 않은 힘을 결정하는 데 사용됩니다.

메커니즘은 비평형 시스템입니다. 대부분의 링크는 고르지 않은 움직임을 가지며 이러한 링크에 속한 점은 복잡한 곡선 궤적을 따라 이동합니다(평형 상태는 정지 상태 또는 직선 등속 운동 상태임을 기억하십시오).

따라서 문제를 해결하기 위해 운동정지적 방법이 사용됩니다. 운동 정역학 방법은 d'Alembert의 원리를 기반으로 합니다. 관성력과 관성력의 모멘트가 메커니즘의 링크에 작용하는 모든 외부 힘에 추가되면 이 메커니즘은 정적 평형 상태에 있게 됩니다. 즉, 비평형계를 평형상태로 만드는 인위적인 기술이다.

이 기술의 인위성은 링크를 더 빠르게 (천천히) 움직이게 만드는 몸체가 아니라 링크 자체에 관성력이 적용된다는 사실에 있습니다.

이 기술을 적용하면 앞으로는 정적 방정식을 사용하여 힘 계산을 수행할 수 있습니다. 그러나 평형 방정식만을 사용하여 문제를 해결하려면 시스템이 정적으로 결정적이어야 합니다.

평면 운동학적 체인의 정적 정의 가능성에 대한 조건:

평면에 위치한 각 링크에 대해 세 개의 독립적인 정적 방정식을 컴파일할 수 있습니다. 운동학적 체인에 "n"개의 이동 링크가 있는 경우 이 체인에 대해 총 3n개의 독립적인 정적(평형) 방정식을 작성할 수 있습니다. 이러한 방정식은 운동학적 쌍과 알려지지 않은 외부 힘의 반응을 결정하는 데 사용됩니다.

비행기에는 다섯 번째와 네 번째 클래스의 운동학적 쌍만 있습니다. 다섯 번째 클래스의 쌍은 회전 운동학적 쌍(힌지)과 병진 쌍(슬라이더와 가이드의 연결)으로 표시됩니다. 힌지에서는 링크 사이의 힘이 어느 방향으로든 전달될 수 있으므로 힌지에서 반응의 크기와 방향(두 성분)은 알 수 없습니다. 회전 쌍의 전체 반응을 결정하려면 두 개의 정적 방정식을 사용해야 합니다.

첫 번째 근사값으로 마찰력을 고려하지 않고 계산이 수행됩니다. 이 경우 슬라이더가 가이드를 따라 움직이는 것을 방해하는 것은 없습니다. 슬라이더는 가이드를 가로질러 이동하고 회전할 수 없으므로 병진 쌍에서 반응은 가이드에 수직으로 향하고 슬라이더가 회전하는 것을 방지하는 반응 모멘트가 발생합니다.

힘 계산에서 반응 토크는 일반적으로 결정되지 않지만 반응 적용 조건 지점은 발견됩니다(반응의 곱과 조건 적용 지점까지의 거리는 반응 토크입니다). 병진 쌍의 반응을 결정하려면 두 가지 정적 방정식을 사용해야 합니다(두 가지 구성 요소(크기와 적용 지점)를 결정하기 위해). 따라서 다섯 번째 클래스의 운동쌍에서 완전한 반응을 결정하려면 두 개의 정적 방정식을 사용해야 합니다.

평면의 네 번째 클래스 쌍(가장 높은 쌍)은 서로 접촉하는 프로파일을 나타냅니다. 가장 높은 쌍에서 링크 사이의 힘은 공통 법선을 따라 접촉 프로파일에 전달됩니다(마찰력을 고려하지 않음). 따라서 네 번째 클래스의 가장 높은 쌍에서 반응은 크기(프로파일의 접촉 지점에서 반응 적용 지점, 이러한 프로파일에 대한 공통 법선을 따르는 방향)만 알 수 있습니다.

따라서 네 번째 클래스 쌍의 반응을 결정하려면 하나의 정적 방정식을 사용해야 합니다(하나의 구성 요소, 즉 반응의 크기를 결정하려면).

운동 사슬에서 다섯 번째 클래스 쌍의 수가 P5와 같으면 2P5 정적 방정식을 사용하여 이러한 모든 쌍의 반응을 결정해야 합니다. 네 번째 클래스의 모든 쌍에서 반응을 결정하기 위해 이러한 쌍 P4의 수와 동일한 수의 방정식이 사용됩니다.

따라서 3n개의 독립 정적 방정식 중 2P5 방정식은 5등급 쌍의 반응을 결정하는 데 사용되고 P4 방정식은 4등급 쌍의 반응을 결정하는 데 사용됩니다. 나머지 방정식은 메커니즘의 링크에 작용하는 알려지지 않은 외부 힘을 결정하는 데 사용됩니다.

X를 알려지지 않은 외부 힘을 결정하기 위해 남은 방정식의 수로 설정하면

X=3n–2Р5–Р4,

그러나 이 공식은 평면 운동 사슬의 자유도 수를 결정하는 체비쇼프 공식과 일치합니다. 결과적으로, 우리는 운동학적 체인의 정적 정의 가능성에 대한 조건을 다음과 같이 공식화할 수 있습니다. 링크에 작용하는 알려지지 않은 외부 힘의 수가 다음과 같은 자유도 수를 초과하지 않는 경우 운동학적 체인은 정적으로 결정됩니다. 이 체인.

Assur 그룹에 대한 해법이 개발되었기 때문에 Assur 그룹의 정적 정의를 위한 조건을 공식화하는 것이 필요합니다. Assur 그룹은 자체 자유도가 0인 운동학적 체인입니다. 따라서 Assur 그룹은 해당 링크가 알려지지 않은 외부 힘에 의해 작용하지 않는 경우 정적으로 결정됩니다. Assur 그룹의 방정식은 운동학적 쌍의 반응을 결정하는 데에만 충분합니다. 이 상황은 메커니즘의 전력 계산 순서를 미리 결정합니다.

그들은 알려지지 않은 외부 힘이 작용하는 링크를 초기 링크로 사용하여 메커니즘을 Assur 그룹으로 나눕니다.

솔루션은 마지막으로 결합된 그룹에서 시작하여 초기 링크로 끝납니다.

이 접근 방식을 사용하면 알려진 외부 힘만 항상 Assur 그룹에 작용하며 평형을 고려하여 운동학적 쌍의 반응이 결정되고 초기 링크의 평형 조건을 고려하여 나머지 반응과 알려지지 않은 외부 힘이 결정됩니다.

솔루션은 Assur 그룹을 기반으로 하기 때문에 그룹의 힘 계산 원리는 두 번째 클래스 그룹의 예를 사용하여 아래에서 고려됩니다.

그룹 1종

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

정의: R12t ; R43t; R12n; R43n; R32

반응 R12를 성분 R12n II AB 및 R12t⊥ AB로 대체하십시오.

그룹 2 유형

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

정의: R12t ; R12n; R43; R43; R32

반응 R12를 성분 R12n II AC 및 R12t⊥ AC로 교체하십시오.

그룹 3 유형

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

정의: R12t ; R12n; R32n; h23 ; R43

그룹 4종

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

정의: R12; R43; h12 ; h43 ; R32

그룹 5 종

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

정의: R23; R43; h32; h43 ; R12

표에는 다음 표기법과 단순화가 사용됩니다.

연구 그룹의 링크는 숫자 2와 3으로 지정됩니다.

링크 1이 링크 2에서 연결이 끊어졌으므로 반응 R12가 적용됩니다(해당 링크 2에서 링크 1의 연결이 끊어진 동작).

링크 4는 링크 3에서 연결이 끊어져 있으므로 반응 R43이 링크 3에 적용됩니다.

반응 지정 위의 선은 이 시점에서 반응의 크기와 방향이 모두 결정됨을 의미합니다(즉, 힘 계획에 이 벡터의 이미지가 있음).

도면의 혼란을 줄이고 명확성을 높이기 위해 고려 중인 그룹의 링크에 적용되는 외부 힘은 그림에 표시되지 않습니다. (단지 Assur의 링크에 작용하는 모든 외부 힘을 명심하면 됩니다.) 그룹이 알려져 있습니다. 이는 메커니즘의 힘 계산 순서에 따라 결정됩니다.

메커니즘의 마찰 고려

물리적 특성에 따라 마찰은 내부와 외부로 구분됩니다.

내부 마찰은 변형 중에 고체, 액체 및 기체에서 발생하고 기계적 에너지가 돌이킬 수 없이 소산되는 과정입니다. 내부 마찰은 자유 진동의 감쇠로 나타납니다.

외부 마찰은 표면 접촉 영역, 즉 운동학적 쌍에서 두 몸체 사이에서 발생하는 상대 운동에 대한 저항입니다. 운동학적 특성에 따라 한 몸체가 다른 몸체의 표면 위로 미끄러질 때 발생하는 미끄럼 마찰과 한 몸체가 다른 몸체의 표면 위로 굴러갈 때 발생하는 롤링 마찰로 구분됩니다.

트러니언 마찰

첫 번째 가설. 지지 표면 위의 특정 압력은 고르게 분포됩니다. q=const(도 25a).

수직축으로부터 거리 α만큼 중심각 dα에 의해 결정되는 극소 표면 요소를 선택해 보겠습니다. 이 요소는 선택한 요소의 특정 압력과 면적을 통해 결정되는 정상적인 반응 dRN의 적용을 받습니다.

수직 축에 투영할 때 기본적인 법선 반응의 합은 축에 작용하는 방사형 힘의 균형을 유지합니다.

특정 압력의 값을 결정하는 중간 결과가 얻어집니다.

그러나 이 결과는 독립적으로 매우 큰 의미를 갖는다. 이는 특정 압력(강도 계산에서 이는 접촉 부품 표면의 베어링 응력임)이 반경 방향 힘을 샤프트의 직경 평면에 대한 접촉 영역의 투영으로 나누어 결정됨을 보여줍니다. 접촉 면적의 전체 값). 이 조항은 기계 부품 계산에 널리 사용됩니다.

선택한 요소에 작용하는 기본 마찰력의 크기와 이 힘의 기본 마찰 모멘트를 결정해 보겠습니다.

전체 접촉 영역에 대한 마찰력의 기본 모멘트를 합산하면 다음 가설에 따라 축 표면의 마찰 모멘트 값을 얻습니다.

여기서 fI"는 첫 번째 가설에 따라 계산된 감소된 마찰 계수입니다.

두 번째 가설. 계산은 접촉면의 마모를 고려하여 수행됩니다. 이 경우 다음과 같이 가정합니다. 베어링은 마모되지만 샤프트는 변경되지 않습니다. 이 가정은 실제 상황과 완전히 일치합니다. 샤프트는 기어의 모든 하중을 견디고, 고강도로 작동하며, 일반적으로 고품질 강철로 만들어지며, 지지 표면은 종종 열경화 처리됩니다.

마찰 손실을 줄이기 위해(마찰 쌍 형성) 슬라이딩 베어링은 강철 샤프트와 결합할 때 마찰 계수(청동, 배빗 등)가 감소되는 보다 부드러운 재질로 만들어집니다. 부드러운 소재가 먼저 ​​닳는다는 것은 분명합니다.

베어링 마모로 인해 샤프트가 일정량만큼 "처짐"됩니다(그림 25b). 마모 이론에 따르면 마모량은 마찰 표면의 특정 압력 및 상대 속도에 비례하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이 경우 상대 속도는 축 표면의 주변 속도이며 모든 지점에서 동일합니다. 따라서 비압력이 더 큰 곳, 즉 마모량은 특정 압력에 비례합니다.

그림 25b는 샤프트의 두 위치, 즉 작동 시작 시와 표면 마모가 발생한 후를 보여줍니다. 착용된 레이어는 초승달 모양의 모양입니다. 그러나 마모는 특정 압력에 비례하기 때문에 이 초승달 모양의 그림은 특정 규모로 만들어진 특정 압력의 다이어그램으로 간주될 수 있습니다.

보시다시피, 마모로 인해 마찰 표면에 특정 압력이 재분배됩니다. 최대 압력 qmax는 샤프트에 작용하는 반경방향 하중의 작용선에 위치합니다.

베어링 마모로 인해 샤프트가 일정량 떨어졌기 때문에 원래 위치와 새 위치 사이의 샤프트에 있는 모든 지점의 수직 거리는 동일합니다(그리고 qmax와 같습니다). 따라서 선택한 요소에 대한 특정 압력의 현재 값은 대략 곡선 직각 삼각형으로 표현될 수 있습니다(그림 25b).

문제를 해결하는 추가 과정은 첫 번째 가설에 따른 해결 방법과 다르지 않습니다. 결과적으로 두 번째 가설에 따라 마찰력 모멘트를 결정하기 위해 다음과 같은 종속성이 얻어집니다.

따라서 감소된 마찰계수는 약 20% 감소하며, 이에 따라 마찰손실은 감소하고 효율은 증가합니다. 그렇기 때문에 모든 신차는 부분 출력으로 길들여야 합니다.

길들이기의 결과로 표면의 주요 마모가 발생하고(미세 불규칙성이 부드러워짐) 표면이 부서집니다(표면이 서로 "연삭"). 그래야만 기계를 최대 성능으로 사용할 수 있습니다.

발뒤꿈치 마찰

첫 번째 가설. 이 경우 지지 표면은 평면이므로 축 방향 힘을 지지 링의 면적으로 나누어 일정한 비압(그림 26a)이 결정됩니다.

힐 중심으로부터 거리 ρ에 있는 두께 dρ의 링 표면 요소를 선택하겠습니다(그림 26c). 이 요소에 작용하는 기본 정상 반응은 비압력에 해당 면적을 곱하여 결정됩니다.

기본 마찰력과 이 마찰력의 순간을 결정해 보겠습니다.

전체 지지 표면에 걸쳐 통합하여 총 마찰 모멘트를 얻습니다.

q의 값을 대체하면 최종적으로 다음을 얻습니다.

두 번째 가설. 실습에서 알 수 있듯이 시간이 지남에 따라 발 뒤꿈치 지지 표면이 균일하게 마모됩니다. 특정 압력과 상대 속도의 곱은 일정한 값입니다.

이 경우 접촉 표면의 여러 지점에서의 속도는 다릅니다.

그러나 샤프트의 각속도가 동일하기 때문에 마모는 q⋅ρ 곱에 비례합니다. 즉, 이 곱은 상수 k입니다.

따라서 비압 다이어그램은 쌍곡선 의존성입니다(그림 26b). 표면 마모로 인해 특정 압력은 샤프트의 회전축에 접근할 때 급격히 증가하는 방식으로 재분배됩니다(이론적으로 지지 표면 중심에서 무한대로 증가). 이것이 바로 견고한 발 뒤꿈치가 실제로 기술에 사용되지 않는 이유입니다.

추가 솔루션은 첫 번째 가설에 따른 솔루션과 유사하게 수행됩니다. 결과적으로, 발뒤꿈치 지지 표면의 마찰력으로부터 모멘트를 결정하기 위해 다음과 같은 의존성이 얻어집니다.

이 형태에서는 가설을 서로 비교하기가 어렵습니다. 따라서 결과를 평가하기 위해 고체 지점(d=0)이 고려됩니다.

비교 결과에 따르면 뒤꿈치 표면을 달리면 축에서 발생하는 것과 유사한 효과가 달성됩니다. 즉, 마찰력의 크기가 20~25% 감소합니다.

유연체의 마찰

굽힘 저항이 낮은 유연한 테이프, 벨트, 로프 및 기타 유사한 재료는 벨트 및 로프 드라이브 형태의 기계뿐만 아니라 리프팅 기계 메커니즘 및 밴드 브레이크에도 널리 사용됩니다.

소개

메커니즘 및 기계 이론(TMM)의 대상과 제품은 기계의 운동학 또는 기타 다이어그램입니다. 다이어그램은 기계의 가장 중요하고 기본적인 속성을 반영합니다.

메커니즘과 기계 이론은 메커니즘과 기계를 분석하고 종합하는 가장 일반적인 방법에 대한 과학입니다. 분석 및 합성은 운동학 및 기타 회로 수준에서 수행됩니다.

TMM의 기본 개념

기계는 기계적 움직임을 통해 에너지, 물질, 정보를 변환하는 장치입니다. 따라서 그들은 a) 에너지, b) 기술 및 운송, c) 정보 기계를 구별합니다.

메커니즘은 일부 운동의 변환기입니다. 고체다른 사람들의 요구되는 움직임에.

일반적으로 메커니즘은 일종의 힌지 체인으로 간주되므로 운동학 또는 기타 다이어그램에서 메커니즘의 구성 요소를 호출합니다.

링크로 나누어져 있습니다.

LINK - 서로 견고하게 연결된 부품 또는 부품 그룹(솔리드 링크)입니다. 또한 유연한 링크(케이블, 벨트, 체인)도 있습니다.

그림 1 메커니즘의 고정 링크를 랙이라고 하며 다음과 같이 지정됩니다.

숫자 0(그림 1). 움직임이 전달되는 링크를 입력 링크라고 하며 일반적으로 1로 지정됩니다(그림 1). 메커니즘에서 필요한 이동이 제거되는 링크를 출력이라고 하며 일반적으로 그 지정은 대수적 가중치가 가장 큽니다(그림 1에서는 지정됨 - 3).

2 강사 Sadovets V.Yu.

안에 랙에 대한 이동 특성에 따라 이동 링크의 이름은 다음과 같습니다.

CRANK - 완전한 레버 메커니즘의 링크

고정 축을 중심으로 한 회전(그림 1에서 a), b) 및 c)는 – 1)로 지정됩니다. ROCKER ARM - 부분적으로 만드는 레버 메커니즘의 링크

고정 축을 중심으로 한 회전(요동 동작을 수행하도록 의도됨, 그림 1, c)에 표시됨 - 3).

CONNECTING ROD - 평면 평행 이동을 수행하고 이동 링크로만 운동학적 쌍을 형성하는 레버 메커니즘의 링크입니다(스탠드와 관련된 쌍이 없습니다. 그림 1에서 a) 및 c) 지정 - 2).

슬라이더 - 스탠드와 병진 쌍을 형성하는 레버 메커니즘의 링크입니다(예: 피스톤-내연 기관의 실린더, 그림 1에서 a)는 - 3으로 지정됨).

SLINGER - 고정 축을 중심으로 회전하고 다른 이동 링크와 병진 쌍을 형성하는 레버 메커니즘의 링크입니다(그림 1, b) 표시 - 2).

ROCKET STONE - 로커를 따라 점진적으로 움직이는 레버 메커니즘의 링크입니다 (그림 1, b) 표시 - 3).

가변 곡률을 갖는 프로파일이 구동 링크의 움직임을 결정하는 CAM 링크(그림 2에서 a)는 1)로 지정됩니다.

GEAR WHEEL - 다른 링크(그림 2, b)의 지속적인 움직임을 보장하는 닫힌 톱니 시스템이 있는 링크가 표시됩니다.

그림 2 평면 메커니즘과 공간 메커니즘이 구별됩니다. 메커니즘은

모든 링크가 동일한 평면에 평행하게 움직이는 경우 평면이라고 합니다. 그렇지 않으면 메커니즘을 공간이라고 합니다.

명.

강사 Sadovets V.Yu.

평면 메커니즘은 3차원 모델과 2차원 모델을 모두 사용하여 연구할 수 있습니다. 3D 모델– 이는 차원 수에 영향을 주지 않는 단순화된 메커니즘 자체입니다. 2D 모델– 이는 메커니즘의 링크가 이동하는 평행한 평면에 메커니즘을 투영하는 것입니다.

단순성으로 인해 2차원 모델은 메커니즘 분석 및 합성의 첫 번째 단계로 사용됩니다. 일부 공간 메커니즘에 대해서는 2차원 모델을 구축할 수도 있습니다.

두 개의 직접 접촉 링크로 구성된 이동식 연결을 호출합니다. 운동학적 쌍. 예를 들어, 그림 1에 제시된 메커니즘에는 4개의 운동학적 쌍이 있습니다. 이는 링크 0-1, 1-2, 2-3, 3-0으로 구성됩니다.

링크 접촉의 특성에 따라 운동학적 쌍은 하위 및 상위로 구분됩니다. 링크가 하나 이상의 표면에서 서로 닿는 경우 쌍은 열등한 것으로 간주됩니다. 이는 그림 1에 제시된 모든 레버 메커니즘 쌍입니다. 레버 메커니즘의 필수 기능은 하위 쌍만 존재한다는 것입니다.

링크의 접촉이 선이나 점(표면을 따르지 않음)을 따라 발생하는 경우 이를 최고라고 합니다.

가장 높은 것은 캠과 기어 쌍입니다(그림 2, a) 및 b)). 이 쌍의 링크는 직선으로 서로 접촉합니다.

두 개 이상의 링크로 구성된 이동 가능한 연결을 호출합니다. 운동학적 체인. 각 링크가 이웃 링크와 두 쌍 이하로 형성되는 체인을 단순이라고합니다 (그림 3, a). 운동학적 사슬이 2개 이상의 운동학적 쌍을 포함하는 링크를 포함하는 경우 이러한 사슬을 복합체라고 합니다(그림 3, b).

다른 모든 링크(슬레이브)는 고유하게 정의된 동작을 수행합니다.

메커니즘은 닫힌 운동 사슬과 열린 운동 사슬 모두에 의해 형성될 수 있습니다. 출력 링크(그리퍼)가 스탠드와 기구학적 쌍을 형성하지 않는 메커니즘을 개방형 기구학적 체인이 있는 메커니즘이라고 합니다. 예를 들어 기본 조작기의 메커니즘이 있습니다 (그림 4,a). 대부분의 메커니즘은 닫힌 운동 체인으로 구성되며 출력 링크는 운동 쌍으로 스탠드에 연결됩니다(그림 4b).

그림 4 이론을 고려할 때 움직임이 아닌 움직임을 분석해야 합니다.

메커니즘의 실제 지점일 뿐 아니라 상상의 지점이기도 합니다. 다이어그램이나 다이어그램 측면의 어떤 위치가 문자 K로 지정되었다고 가정합니다(그림 2, b). 그러면 K 0 는 링크 0에 속하는 점 K이고, K 1 은 링크 1에 속하는 점 K입니다. – 메커니즘에 몇 개의 링크가 있고 몇 개의 포인트 K가 있을 수 있습니까?

랙을 기준으로 고려되는 링크의 움직임은 TMM에서 절대적으로 간주됩니다. 절대 속도와 상대 속도를 표시할 때 다음 표기법을 따릅니다.

v K 2 - 지점 K 2의 절대 속도;

v K 2 1 - 링크 1에 대한 K 2 지점의 속도;

Ω 2 - 링크 2의 절대 각속도; Ω 21 - 링크 1에 대한 링크 2의 각속도.

선형 및 각가속도는 a 및 ε과 유사하게 지정됩니다. 기어 및 캠 이론과 관련된 몇 가지 문제

더 높은 쌍이 더 낮은 쌍으로 대체되면 메커니즘이 더 쉽게 해결됩니다. 교체 규칙을 살펴보겠습니다. 예를 들어 2차원 모델을 사용하여 이를 수행해 보겠습니다.

그리고 분석 및 합성 중 메커니즘과 기계의 역학.

본 과정이 짧기 때문에 메커니즘의 구조적 및 운동학적 연구에만 중점을 둘 것입니다. 이러한 연구의 목적은 메커니즘의 구조를 연구하고 이러한 움직임을 일으키는 힘에 관계없이 해당 링크의 움직임을 분석하는 것입니다.

TMM에서는 이상적인 메커니즘이 연구됩니다. 즉 절대 변형이 불가능합니다. 움직이는 관절에 틈이 없습니다.

TMM의 기본 조항은 다양한 목적을 위한 메커니즘에 공통됩니다. 이는 설계의 첫 번째 단계, 즉 메커니즘 다이어그램을 개발하고 운동학 및 계산을 계산할 때 사용됩니다. 동적 매개변수. 이 디자인 단계를 완료한 후에는 미래 제품의 "골격"과 그 안에 담긴 아이디어를 볼 수 있습니다. 앞으로는 여러분의 아이디어를 설계 문서 형태와 실제 제품 형태로 구현해 보세요.

메커니즘의 구조 분석

기본 개념 및 정의

세부 사항- 메커니즘의 분리될 수 없는 부분(부분은 여러 부분으로 분해될 수 없음)

링크- 서로 고정적으로 연결된 부품 또는 여러 부품.

운동학적 쌍(KP)- 두 링크의 이동 가능한 연결. KP물질적인 양이 아니라 직접 접촉하는 두 링크의 연결을 특징으로 합니다.

KP요소- 하나의 링크가 다른 링크와 접촉하는 지점, 선 또는 표면. 요소의 경우 KP점인가 선인가 - 그것은인가 가장 높은 CP,표면이라면 CP가 가장 낮습니다.

링크의 움직임의 특성에 따라 KP다음이 있습니다: 회전, 병진, 나사 동작.기어박스의 접촉면 유형에 따라 다음이 있습니다. 평면형, 원통형, 구형 등

기어박스 클래스이동 제한 횟수 또는 부과된 연결 수 S에 따라 결정됩니다.

총 6개의 자유도. N을 자유도라고 하자. 적어주시면 됩니다

N + S = 6 또는 N = 6 - S 또는 S = 6 - N

적용된 연결 수보다 링크에 남은 자유도를 결정하는 것이 더 쉬운 경우가 많습니다. 예를 들어, 문이나 창문의 자유도는 얼마나 됩니까? 하나. CP의 요소는 무엇입니까 - 표면(공백 없음). 운동의 성격은 무엇인가? 회전. 그러므로 이것은 5등급의 하부 회전 기어박스.

더 높은 기어박스를 처리해야 하는 경우가 많습니다. 예를 들어 기어 휠의 접촉; 실린더는 평면을 따라 굴러갑니다. 실린더별로; 캠 푸셔 등. 이러한 연결은 그림 3.1에 나와 있습니다.

연결에는 두 가지 상대 운동 구성 요소, 즉 두 가지 자유도가 포함됩니다. CP 요소는 선입니다. 그러므로 이것은 CP 4등급이 높습니다.

운동학적 체인- 운동학적 쌍으로 연결된 링크 시스템.

기구- 하나 이상의 주어진 움직임에 대해 운동학적 체인 주요한고정된 것과 관련된 링크

그림 3.1 링크( 랙), 기타 모든 링크( 노예) 특정한 움직임을 만드십시오. 노예메커니즘이 생성되는 움직임을 만드는 링크를 실무 수준.

메커니즘 및 기타 운동 체인 다이어그램을 작성할 때 GOST 2.770-68에 따라 기존 이미지가 사용됩니다. 이 경우 운동학적 쌍은 대문자로 지정되고 링크는 숫자로 지정됩니다. 선행 링크는 화살표로 표시됩니다. 고정링크( 고문)운동학적 쌍 근처의 음영으로 표시됩니다.

개념이 있습니다 구조적 계획그리고 운동학적 다이어그램기구. 메커니즘의 운동학적 다이어그램은 규모와 선도 링크의 주어진 위치에서 엄격하게 수행되어야 한다는 점에서 구조적 다이어그램과 다릅니다. 실제로 이 요구 사항을 준수하는 사람은 거의 없습니다. 기계나 가전제품의 여권을 가져가세요. 작성 - 운동학적 다이어그램-하지만 규모에 대한 이야기는 없습니다. GOST 2.770-68을 위반하지 않기 위해 간단히 다음과 같이 부르겠습니다. 메커니즘 다이어그램.

안에 힌지 레버 메커니즘링크에는 고유한 이름이 있습니다.

회전 링크 - 크랭크;

스윙링크 - 흔들리는 것;

평면 평행 운동 수행 - 연접봉;

전진운동 - 슬라이더;

슬라이더와 변환 쌍을 형성하는 링크 - 가이드;

이동식 가이드 - 무대 뒤에서.

롤러토크를 전달하는 회전 링크의 일부입니다. 중심선- 다른 링크의 요소로 덮여 있고 이들과 회전 쌍을 형성하는 원통형 부분 - 경첩. 차축은 토크를 전달하지 않습니다.

메커니즘의 움직임 정도

메커니즘의 이동도는 고정 링크에 대한 메커니즘의 자유도 수입니다( 랙).

플랫 메커니즘(모든 링크가 평행 평면에서 이동)의 이동성 정도는 공식 P.L에 의해 결정됩니다. 체비셰바

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

여기서 n은 움직이는 부품의 수입니다. P 5 - 번호 KP 5 학년; P 4 - 번호 KP 4학년.

쌀. 3.2 메커니즘 다이어그램

그림 3.2는 메커니즘의 여러 다이어그램을 보여줍니다. 링크의 이름을 기록하고 운동학적 쌍을 특성화하며 각 메커니즘의 이동성 정도를 결정해 보겠습니다.

계획 1 : 1 - 스탠드; 1 1 - 가이드; 2 - 크랭크; 3 - 커넥팅로드; 4 - 슬라이더; A, B, C - 5등급 하부 회전 기어박스; D - 5등급의 낮은 프로그레시브 CP입니다.

계획 2: 1 - 스탠드; 2 - 크랭크; 3 - 끈; 4 - 로커암; A, C, D - 5등급 하부 회전 기어박스; B - 5등급의 낮은 프로그레시브 CP입니다.

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

계획 3: 1 - 가이드; 2, 4 - 슬라이더(푸셔); 3 - 로커암; A, E - 5등급의 낮은 프로그레시브 CP; C - 5등급 하부 회전 기어박스; B, D - 4등급 CP가 높아집니다.

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

계획 4: 1 - 스탠드; 1 1 가이드; 2 - 캠; 3 - 롤러; 4 - 슬라이더(푸셔); A, C - 5등급 하부 회전 기어박스; D - 5등급의 낮은 프로그레시브 CP; B - 상위 CP 4등급.

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

계획 5: 1 - 스탠드; 1 1 가이드; 2 - 캠; 3 - 슬라이더(푸셔); A - 5등급 하부 회전 기어박스; C - 5등급의 낮은 프로그레시브 CP; B - 상위 CP 4등급.

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

다이어그램 4와 5는 각각 2와 1의 자유도를 갖는 캠 메커니즘을 보여줍니다. 그러나 이러한 메커니즘의 푸셔에는 1개의 자유도가 있다는 것이 분명합니다. 메커니즘의 과도한 이동성 수준(그림 4)은 운동 법칙에 영향을 주지 않는 링크 3(롤러)의 존재로 인해 발생합니다. 실무 수준(미는 사람). 메커니즘의 구조적 및 운동학적 분석 중에 이러한 링크는 메커니즘 다이어그램에서 제거됩니다.

더 높은 운동학적 쌍을 더 낮은 것으로 교체

메커니즘에 대한 구조적, 운동학적 및 동력 연구에서 어떤 경우에는 4등급의 더 높은 쌍이 있는 메커니즘을 5등급의 더 낮은 쌍이 있는 동등한 메커니즘으로 교체하는 것이 좋습니다. 이 경우 자유도의 수와 링크의 순간적인 움직임은 등가 교체 메커니즘와 동일해야 교체 메커니즘.

그림 3.3, a)는 링크 1, 2, 3으로 구성된 캠 메커니즘을 링크 1, 4, 5, 6으로 구성된 4링크 힌지로 교체하는 것을 보여줍니다. 안에더 낮은 쌍으로 대체됨 디, 이. 그림 3.3에서 b) 캠 메커니즘 1, 2, 3이 교체됩니다.

쌀. 3.3 크랭크 메커니즘 1, 4, 5, 3. 가장 높은 쌍 안에더 낮은 쌍 D, E로 대체됩니다.

더 높은 운동학적 쌍을 더 낮은 쌍으로 대체하는 알고리즘은 다음과 같습니다.

1) 가장 높은 기어박스에 있는 링크의 접촉점을 통해 법선이 그려집니다.

2) 곡률 반경 거리의 법선 (R1 및 R2, 그림 3.3, a) 낮은 CP가 배치됩니다.

3) 결과 CP는 이미 메커니즘에 있던 하위 CP에 대한 링크를 통해 연결됩니다.

구조적 합성 및 메커니즘 분석

메커니즘의 구조적 합성은 첫 단계지정된 조건을 만족하는 메커니즘의 다이어그램을 작성합니다. 초기 데이터는 일반적으로 메커니즘의 구동 및 작동 링크의 이동 유형입니다. 기본 3개 또는 4개 막대 메커니즘이 필요한 동작 변환 문제를 해결하지 못하는 경우 여러 기본 메커니즘을 직렬로 연결하여 메커니즘 다이어그램이 작성됩니다.

클래스 5 CP를 사용한 메커니즘의 구조적 합성 및 분석의 기본 원리와 이러한 메커니즘의 분류는 러시아 과학자 L.V. 1914년 Assur가 L.V.의 아이디어를 발전시켰습니다. Assura Academician I.I. Artobolevsky. 제안된 분류에 따르면 메커니즘은 구조적 특성에 따라 첫 번째 클래스부터 상위 클래스로 결합됩니다. 1등급 메커니즘은 5등급 운동쌍으로 연결된 드라이브 링크와 랙으로 구성됩니다.

상위 클래스의 메커니즘은 원래 메커니즘의 이동도를 변경하지 않는, 즉 이동도가 0인 첫 번째 클래스 운동학적 체인의 메커니즘에 순차적으로 부착되어 형성됩니다. 이러한 운동학적 사슬을 다음과 같이 부릅니다. 구조적 그룹.구조 그룹에는 클래스 5 CP만 포함되어 있고 그룹의 이동도는 0이므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

W = 3n - 2P 5 = 0, 여기서 P 5 = 3/2 n입니다.

따라서 P 5 는 정수만 될 수 있으므로 구조 그룹은 짝수 개의 단위만 포함할 수 있습니다.

구조 그룹은 다음과 같이 구별됩니다. 수업그리고 순서대로. 2등 및 2차 집단은 2개의 링크와 3개의 지휘소로 구성됩니다. 그룹 수업(2번째 이상)은 이동 가능한 폐쇄 루프를 형성하는 내부 CP의 수에 의해 결정됩니다. 가장 큰 숫자그룹의 링크.

단체주문그룹이 메커니즘에 연결된 링크의 자유 요소 수에 따라 결정됩니다.

그림 3.4는 첫 번째 클래스의 메커니즘과 두 번째 및 세 번째 클래스의 구조 그룹을 보여줍니다. 구조적 합성(구조 그룹을 1등급 메커니즘에 부착)의 결과로 2등급의 4링크 메커니즘과 3등급의 6링크 메커니즘이 얻어졌습니다(그림 3.4).

구조 분석은 메커니즘의 이동성 정도와 운동학적 체인을 구조 그룹 및 선도 링크로 분해하는 정도를 결정합니다. 이 경우 과도한 자유도(있는 경우)와 수동 연결(있는 경우)이 제거됩니다.

메커니즘의 운동학적 분석

운동학적 분석의 목적메커니즘 링크에 작용하는 힘에 관계없이 메커니즘 링크의 움직임을 연구하는 학문입니다. 이 경우 다음과 같은 가정이 이루어집니다. 링크는 절대적으로 단단하고 운동학적 쌍에 간격이 없습니다.

다음이 해결되었습니다. 주요 목표: a) 링크의 위치를 ​​결정하고 개별 지점 또는 링크 전체의 이동 궤적을 구성합니다. b) 메커니즘 지점의 선형 속도와 링크의 각속도를 찾는 것; c) 메커니즘 지점의 선형 가속도와 링크의 각가속도 결정.

초기 데이터메커니즘의 운동학적 다이어그램은 다음과 같습니다. 모든 링크의 크기; 선도 링크의 운동 법칙.

메커니즘의 운동학적 분석에는 분석, 그래픽 분석 및 그래픽 방법이 사용됩니다. 일반적으로 메커니즘의 전체 이동 주기가 고려됩니다.

운동학적 해석의 결과는 필요한 경우 메커니즘 설계를 조정할 수 있게 하며, 또한 메커니즘 동역학 문제를 해결하는 데에도 필요합니다.

메커니즘 링크의 위치 및 이동 결정

우리는 그래픽 및 분석 방법을 사용하여 문제를 해결합니다. 예를 들어 크랭크 슬라이더 메커니즘을 살펴보겠습니다.

주어진: 크랭크 길이 r = 150mm; 커넥팅로드 길이 l = 450 mm; 구동 크랭크(Ω = const.)

크랭크의 위치는 각도 Φ로 지정됩니다. 이러한 메커니즘의 이동 주기는 크랭크가 한 번 완전히 회전할 때 수행됩니다. 주기 T = 60/n = 2π/Ω, s. 여기서 n은 분당 회전수입니다. Ω - 각속도, s -1. 이 경우 Φ = 2π, rad.

선택한 규모에 따라 메커니즘의 운동학 다이어그램을 그립니다(그림 3.5). 그림 3.5에서 축척은 1:10입니다. 우리는 8개의 크랭크 위치에서 메커니즘의 다이어그램을 작성합니다(메커니즘의 위치가 많을수록 얻은 결과의 정확도가 높아집니다). 슬라이더의 위치를 ​​표시합니다( 작업 링크). 얻은 데이터를 바탕으로 크랭크의 회전 각도 Φ(S B = f(Φ))에 대한 슬라이더 점 B의 이동 의존성에 대한 그래프를 구성합니다. 이 그래프를 점 B의 변위의 운동학적 다이어그램이라고 합니다.

분석방법

슬라이더의 움직임은 맨 오른쪽 위치부터 계산됩니다(그림 3.5). 그림을 분석하여 방정식을 작성할 수 있습니다.

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

r * 죄 ψ = l * 죄 β

r/ l = λ를 나타내면 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

β = 아크사인(λ * sinψ).

따라서 각 각도 ψ에 대해 해당 각도 β를 결정하고 시스템의 첫 번째 방정식(3.1)을 푸는 것은 어렵지 않습니다. 이 경우 결과의 정확도는 지정된 계산 정확도에 의해서만 결정됩니다.

슬라이더의 움직임을 결정하는 대략적인 공식이 제공됩니다.

S = r*(1 - cos ψ + sin 2 ψ* λ /2) (3.2)

메커니즘의 지점 및 링크의 속도 및 가속도 결정

메커니즘의 구동 링크의 속도와 가속도는 계획 방법, 운동 다이어그램 및 분석 방법을 통해 결정할 수 있습니다. 모든 경우에 초기에는 구동 링크의 특정 위치에서의 메커니즘 다이어그램, 속도 및 가속도를 알아야 합니다.

크랭크 슬라이더 메커니즘(그림 3.5)의 예를 사용하여 이러한 방법의 적용을 고려해 보겠습니다. Φ = 45o그리고 n = 1200rpm, 각각 Ω = π*n/30 = 125.7초 -1.

메커니즘의 속도(가속) 계획.

메커니즘의 속도(가속) 계획은 메커니즘의 지정된 위치에 있는 링크 점의 속도(가속) 벡터로 구성된 그림입니다.

속도 계획 수립

모두 다 아는

크기별 V AO = Ω* r= 125.7*0.15 = 18.9m/초.

건축 규모를 선택합니다(예: 1m/(s*mm)).

어떤 점을 기둥으로 표시하십시오. 아르 자형속도 계획을 세울 때(그림 3.6).

우리는 극점에서 벡터를 떼어냈습니다.

쌀. 3.6 수직 JSC. 점 속도 벡터 안에우리는 방정식을 그래픽으로 풀어서 찾습니다. 벡터의 방향은 알려져 있습니다. 벡터는 수평선 위에 있고 벡터는 수직입니다. 버지니아.벡터의 극점과 끝점에서 해당 직선을 그리고 벡터 방정식을 닫습니다. 거리 측정 납그리고 바그리고 규모를 고려하여 우리는 다음을 찾습니다.

V V= 16.6m/초, 브이VA= 13.8m/초.

가속화 계획 수립(그림 3.7)

포인트 가속 ㅏ이후 같음 = 0. . 정상 가속도의 크기 n AO = Ω 2 * r =

= 125.7 2 *0.15 = 2370m/s 2.

접선 가속도 a t AO = ε* r = 0,각가속도 이후 ε = 0, 왜냐하면 Ω = 상수

건축 규모를 선택합니다(예: 100m/(s 2 *mm)). 기둥에서 따로 보관하십시오. 라벡터, 평행 JSC~에서 ㅏ에게 에 대한. 포인트 가속도 벡터 안에방정식을 그래픽으로 풀어서 알아냅니다. 벡터는 평행하게 향한다 버지니아~에서 안에에게 ㅏ, 그 값은 같습니다 n VA = V VA 2 / l = 13.8 2 /0.45 = 423 m/s 2 .

비 = 1740m/초 2 ; 버지니아주 = 1650m/초 2.

운동학적 다이어그램 방법(그림 3.8)

기구학 다이어그램 방법은 그래픽 방법입니다. 여기에는 먼저 변위 그래프와 속도 그래프의 그래픽 차별화가 포함됩니다. 이 경우 변위 및 속도 곡선은 파선으로 대체됩니다. 의미 평균 속도경로의 기본 섹션에서 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

µ S - 변위 스케일.

µ t - 시간 척도.

우리의 경우

µ S = 0.01m/mm;

μt = 0.000625s/mm.

속도 척도는 다음과 같습니다.

μV = μS /(μt *HV) =

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

0.533m/(s*mm).

가속도 규모는 다음과 같습니다.

μ a = μ V /(μ t * H a) =

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

28.44m/(s 2 *mm).

속도 다이어그램을 구성하는 절차.

거리 H V (20-40 mm)에 지점 O가 배치됩니다 - 건설 기둥. 변위 그래프의 파선 세그먼트에 평행한 극점에서 세로축과 교차할 때까지 직선이 그려집니다. 세로 좌표는 해당 구간 중앙의 속도 그래프로 전송됩니다. 얻은 지점에서 곡선이 그려집니다. 이것이 속도 다이어그램입니다.

가속도 다이어그램은 비슷한 방식으로 구성되며 속도 다이어그램만 원래 그래프가 되고 파선으로 대체됩니다.

속도와 가속도의 수치를 나타내기 위해 위와 같이 플롯팅 스케일을 계산합니다.

슬라이더의 속도와 가속도는 대략적인 방정식(3.2)을 순차적으로 미분하여 분석적으로 결정할 수도 있습니다.

메커니즘의 동적 해석, 특히 높은 가속도에서 발생할 수 있는 관성력을 결정하려면 메커니즘 링크의 속도와 가속도에 대한 지식이 필요합니다.(우리의 경우처럼) 예를 들어 링크의 무게와 같이 정적 하중을 여러 번 초과합니다.

본 과정이 짧기 때문에 메커니즘에 대한 힘 연구를 수행하지는 않지만 문헌, 특히 이 섹션에서 권장하는 문헌을 통해 익숙해질 수 있습니다.

메커니즘 및 기계 이론은 기어 기하학 문제뿐만 아니라 운동학적 쌍의 마찰 문제도 다룹니다. 우리는 또한 이러한 문제를 고려할 것이지만 "기계 부품"섹션에서 특정 사례그리고 임무.

문학

1. Pervitsky Yu.D. 정밀한 메커니즘의 계산 및 설계. - L.: 기계공학,

2. 자블론스키 K.I. 응용 역학. - Kyiv: Vishcha 학교, 1984. - 280 p.

3. 코롤레프 P.V. 메커니즘 및 기계 이론. 강의 노트. - 이르쿠츠크: 출판사

독립적인 과학 분야인 TMM은 다른 많은 응용 역학 분야와 마찬가지로 산업 혁명의 여파로 탄생했습니다. 산업 혁명의 시작은 18세기 30년대로 거슬러 올라갑니다. (바퀴, 나사 기어 등) )는 고대 이집트 시대에 널리 사용되었습니다.

깊은 과학적 접근메커니즘과 기계 이론이 널리 사용되기 시작했습니다. 초기 XIX세기. 이전의 전체 기술 개발 기간은 다음을 포함하여 수많은 단순 기계 및 메커니즘이 발명된 경험적 기계 생성 기간으로 간주될 수 있습니다.

• 직조 및 선반;

메커니즘 및 기계 개발 이론은 에너지 보존 법칙, 마찰력 결정을 위한 Amonton 및 Coulomb 법칙, 역학의 황금률 등 가장 중요한 물리적 법칙을 기반으로 했습니다. 법칙, 정리 이론적 역학의 방법은 TMM에서 널리 사용됩니다. 이 분야에서 중요한 것은 기어비의 개념, 인벌류트 기어링 이론의 기초 등입니다.

TMM 개발을 위한 전제 조건을 만드는 데 다음과 같은 과학자들이 수행한 역할에 주목할 수 있습니다: Archimedes, G. Cardano, Leonardo da Vinci, L. Euler, D. Watt, G. Amonton, C. Coulomb.

메커니즘과 기계 이론의 창시자 중 한 명은 Pafnuty Chebyshev(1812-1894)입니다. 그는 19세기 후반에 메커니즘의 분석과 종합에 관한 일련의 중요한 작품을 출판했습니다. 그의 발명품 중 하나는 체비쇼프 메커니즘입니다.

19세기에는 메커니즘의 운동학적 기하학(Savary, Chals, Olivier), 운동역학(G. Coriolis), 운동 변환 기능에 따른 메커니즘 분류(G. Monge)와 같은 섹션이 개발되었으며 플라이휠 계산 문제가 개발되었습니다. 해결되었습니다 (J. V. Poncelet) 등 기계 역학에 관한 최초의 과학 논문이 작성되었으며 (R. Willis, A. Borigny) TMM에 대한 첫 번째 강의가 제공되었으며 첫 번째 교과서가 출판되었습니다 (A. Betancourt, D. S. Chizhov , Yu.Weisbach).

19세기 후반에는 독일 과학자 F. Reuleau의 작품이 출판되었는데, 여기에는 기구학 쌍, 기구학 체인 및 기구학 체계의 중요한 개념이 소개되었습니다.

안에 소비에트 시대별도의 학문으로서 메커니즘 및 기계 이론 개발에 가장 큰 기여를 한 사람은 I.I. Artobolevsky입니다. 그는 다수의 기본적이고 일반화 된 작품을 출판했습니다.

1969년에 그는 45개 회원국으로 구성된 국제 기계 및 기계 이론 연맹(IFToMM) 창설을 주도했으며 여러 차례 회장으로 선출되었습니다.

기본 개념

메커니즘을 구성할 때 링크는 운동학적 체인으로 연결됩니다. 즉, 메커니즘은 고정 링크(포스트 또는 본체(베이스))를 포함하는 운동학적 체인이며, 자유도 수는 링크에 대한 링크 위치를 특징짓는 일반화된 좌표 수와 같습니다. 우편. 링크의 움직임은 고정 링크, 즉 스탠드(본체, 베이스)와 관련하여 고려됩니다.