Машинами называются технические устройства, предназначенные для выполнения производственных (логических, двигательных, физиологических) функций человека. В зависимости от выполняемых функций машины можно классифицировать следующим образом: — логические (математические, кибернетические); — трансформирующие-технологические (всевозможные станки); — двигательные (двигатели, транспортирующие); — физиологические (автономные роботы, искусственные органы человека); К машинам-двигателям относятся: паровые, внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатели, турбины и т.п. К трансформирующим (технологическим) — всевозможные дерево-металлообрабатывающие станки, бумагоделательные машины, ткацкие станки, печатные машины и др. К транспортирующим — автомобили, тракторы, эскалаторы, насосы, операторы-манипуляторы и т.п. К физиологическим — автономные роботы, искусственные органы человека и др. К логическим — электронно-вычислительные машины. Современная машина — это машина развитая. Она представляет собой совокупность источника движения (энергии), передаточного механизма и исполнительного органа. Двигателей у нее может быть несколько. Исполнительных органов — тоже. В этих случаях передаточный механизм должен обеспечивать согласованность всех их взаимодействий. Механизмами называются технические устройства, служащие для преобразования движений (усилий) и передачи их от двигателя к исполнительному органу. В связи с этим их иногда называют передачами. Однако понятие «передача» в техническом смысле более узкое, чем «механизм». Теория механизмов и машин разделяет все механизмы на две группы: 1) механизмы преобразования движения. Сюда относят технические устройства, преобразующие один вид движения в другой. Например, вращательное в поступательное, прерывистое в непрерывное и т.п.; 2) передачи — технические устройства, преобразующие определенным образом только параметры движения без изменения его вида. Например, передавая вращение, изменяют его направление, ускоряют или замедляют. Механизмы преобразования движения бывают винтовые, реечные, кривошипно-шатунные, кривошипно-кулисные, кривошипно-коромысловые, эксцентриковые, мальтийские, зубчатые с неполнозубыми колесами, храповые, кулачковые и зубчатые с некруглыми, обычно эллиптическими колесами. Передачи подразделяются на фрикционные, ременные, зубчатые, винтовые зубчатые и червячные, цепные, гидравлические и др. В технических устройствах часто применяют сложные механизмы, состоящие из однотипных или разнотипных передач. Механизмы, включающие в себя однотипные передачи, например зубчатые, называют иногда сложными передачами в отличие от простых передач, решающих задачу передвижения или усилия за счет однократного их изменения. Механизмы, все части которых движутся как бы в одной плоскости, называются плоскими в отличие от пространственных механизмов. Часть технического устройства, совершающего движение относительно других его частей, в теории машин и механизмов называют кинематическим звеном. Оно может состоять из одной или нескольких неподвижно соединенных между собой деталей. Станина (корпус) технического устройства вместе со всеми неподвижно соединенными в ней деталями также представляет собой кинематическое звено — стойку. Два подвижных, соединенных между собой звена, обеспечивающих взаимное перемещение, образуют кинематическую пару. Если относительное движение звеньев происходит в одной плоскости, пару называют плоской, если в пространстве — пространственной. Кинематические пары называются низшими, если соприкосновение звеньев происходит по поверхности, и высшими, если оно осуществляется по линии или в точке. Элементарные части, на которые может быть расчленено техническое устройство, называются деталями. Деталь — это часть технического устройства, изготовленная, как правило, из одного куска материала и имеющая в данном устройстве самостоятельное значение и наименование. В технике различают два основных вида деталей: 1) типовые — повторяющиеся в различных устройствах; 2) специальные — встречающиеся только в данном устройстве. При определении вида детали надо исходить из основного ее назначения. К типовым деталям часто относят и типовые узлы, например, муфты, подшипники и т.д., которые состоят из таких деталей. Узлом называют две или более деталей, соединенные так, что они образуют часть технического устройства, имеющую в нем самостоятельное назначение. Типовые детали подразделяют на две группы: типовые конструкционные и типовые крепежные. К первой группе относят валы, оси, шкивы, зубчатые колеса, ходовые винты и гайки, рычаги, стойки и другие детали, которые образуют конструкцию технического устройства. К типовым крепежным деталям относят болты, гайки, шпильки, шпонки, штифты и т.д. Назначение этих деталей — соединять (скреплять) конструкционные детали в единое целое. Вал обычно представляет собой стержень цилиндрической (может быть и иной) формы. На валах закрепляются детали, с помощью которых передается крутящий момент (движение) от одного вала к другому. Валы могут быть гладкими, ступенчатыми, пустотелыми, коленчатыми и др. Ось по форме напоминает вал, но в отличие от него не передает крутящего момента. Она только поддерживает вращающиеся вместе с ней или относительно ее детали. Оси могут быть неподвижными, например ось велосипедного колеса, или подвижными. Подвижные оси вращаются вместе с закрепленными на них деталями (например, ось железнодорожного вагона). Опорные части валов и осей называют шипами или цапфами. Цапфу, расположенную на торце вала или оси, называют пятой. Подшипники — это опоры для валов и осей, обеспечивающие нормальное их вращение. В простейшем случае — это отверстие в стенке корпуса, в которое вставляется шип вала или оси. По принципу работы подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения. В первых шарики или ролики заключены, как правило, в специальную обойму — сепаратор. Торцовые подшипники часто называют подпятниками. Муфты — типовые узлы, служащие для соединения концов валов, труб, тяг и т.п. В технике используется большое количество их видов: кулачковые, фрикционные, глухие и т.д. Шкив — обычно гладкое колесо с ободом, приспособленным для охватывания его ремнем. Обод может быть гладким — для гладкого ремня или иметь специальные профильные канавки — для профильных, например клиновых, ремней. В последние годы получили распространение зубчатые ремни с соответствующим профилем шкивов. Шкивы могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми, одноручьевыми (одноканавочными) или многоручьевыми. З убчатые колеса делятся на прямозубые, косозубые и шевронные. Форма зуба может быть различной по профилю. Чаще всего используются зубчатые колеса с эвольвентными зубьями. По форме зубчатые колеса, в зависимости от расположения их осей, делятся на цилиндрические, конические и червячные. Косозубые колеса применяются при значительных усилиях и скоростях вращения. Шевронные — при тяжелых условиях работы. Конструкционные винты и гайки служат в основном для преобразования движения. Шпонки предназначены для закрепления шкивов или зубчатых колес на валах (осях). Для этого на валу и соответственно на закрепляемой детали делают специальные канавки — шпоночные пазы, куда и вставляется шпонка. Различают призматические, сегментные и клиновые шпонки. Шайба — деталь, помещаемая под гайку для улучшения качества резьбового крепежного соединения. Шпилька — крепежная деталь цилиндрической формы, имеющая на обоих концах резьбу. Шплинт — деталь, изготавливаемая из проволоки, обычно полукруглого сечения, и пред-назначенная для фиксации гайки или головки болта в определенном положении. При сборе любого технического устройства из деталей их необходимо соответствующим образом расположить и соединить. Соединение деталей — конструктивное скрепление их в целях образования из них определенного технического устройства или отдельного узла. Все многообразие встречающихся в технике соединений можно объединить в две группы: подвижные и неподвижные соединения. Подвижные соединения обеспечиваются в основном за счет подвижных посадок (посадок с зазором). Неподвижные соединения подразделяются на неразъемные и разъемные. К неразъемным можно отнести заклепочные, сварные, клеевые, паяные и т.п. соединения; к разъемным — шпоночные, шлицевые, резьбовые, клиновые, соединения за счет посадок с гарантированным натягом и т.п. Для расчета, ремонта, изучения устройства и работы технических устройств необходимо уметь составлять и читать их кинематические схемы. Кинематическая схема — это графическое, с помощью условных обозначений, изображение технического устройства, используемое для изучения принципов его работы. Схема не отражает действительного конструктивного устройства машины (аппарата, прибора, механизма), но она позволяет увидеть за условными изображениями «живые» детали и их взаимодействие. Это способствует формированию у школьников абстрактного мышления и развития пространственного воображения. При помощи кинематических схем легче проводить сравни-тельный (политехнический) анализ технических устройств. Кинематические схемы выполняют в соответствии с требованиями ГОСТа 2.703-68 и ГОСТа 2.701-76. Как правило, указываются только подвижные соединения. Детали, неподвижно соединенные между собой, изображаются как одно целое (звено). Звенья могут быть твердыми (жесткие или гибкие). Жесткие звенья могут передавать любые нагрузки, гибкие — только растягивающие, жидкие и газообразные — только сжимающие. Звенья образуют кинематические пары. Систему взаимосвязанных звеньев и кинематических пар, изображенных на схеме, называют кинематической цепью. Если каждое звено входит в две и более кинематические пары, то цепь называют замкнутой. Если же хотя бы одно звено входит лишь в одну пару, цепь называют разомкнутой. На кинематической схеме технического устройства изображают все элементы и их соединения (звенья, пары, цепи), отражают кинематические связи между ними, как механические, так и не механические, а также связь с источником движения. Кинематическую схему составляют с таким расчетом, чтобы с ее помощью можно было осуществлять регулирование, управление и контроль заданных движений исполнительных органов технического устройства. Схему изделия вычерчивают обычно в виде развертки. Можно вписывать ее в контур изображения технического устройства, а также вычерчивать в аксонометрических проекциях. На кинематической схеме допускается: 1) перемещать элементы вверх или вниз относительно истинного положения, выносить их за контур изделия, не меняя положения; 2) поворачивать элементы до положения, наиболее удобного для изображения. В этих случаях сопряженные звенья, пары, вычерченные раздельно, соединяют штриховыми линиями. Размеры взаимодействующих элементов на схеме должны быть пропорциональны размерам этих элементов в изделии. На схеме, помимо графического изображения деталей, указывают номера валов (римскими цифрами — I, II, III и т.д.) и всех других повторяющихся элементов (арабскими цифрами — 1, 2, 3 и т.д.), а также функциональное назначение и название (можно сокращенно) каждой самостоятельной группы элементов. Например: Б — блок зубчатых колес, М — муфта и т.д. Чтение кинематических схем не сводится к простой расшифровке отдельных условных изображений, а предлагает выяснение отношений, которые заложены при соединении этих условных изображений в единую кинематическую цепь. При чтении кинематических схем в учебных целях часто ограничиваются определением последовательности передачи движения, выяснением характера взаимосвязей и взаимодействия отдельных элементов технического устройства. Для выяснения количественных отношений между его элементами технического устройства необходимо знание их основных параметров (шаг резьбы, модуль зубчатого зацепления и др.).
Эдуард Юрьевич Гордеев 2013 http://www.trudoviki.net
