Сложение и разложение сил. Механизмы для реализации

   Содержание

Введение………..…………………………………..………………….3

1.Сила - вектор. Система сил.………………………..……………….4 

2.Cиловые передачи механического привода.………………………5 

3.Механические передачи….…………………………………………5

   3.1 Зубчатые передачи……….…………………………………...7

   3.2 Фрикционные передачи………………………………………9

   3.3 Ременные передачи………….…………..…………………..10

   3.4 Планетарные передачи…………………………..…………..11

   3.5 Волновые механические передачи…………...……………..12

   3.6 Цепные передачи…………………………………………….13 

4. Сложение  и разложение сил…………………….………………..15 

5. Механизмы для реализации………………………………………17

Заключение…………………………………….……………………..18

Список  используемой литературы………………………………….19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение 

   Сила в технике - величина, являющаяся мерой механического действия на данное материальное тело других тел. Это действие вызывает изменение скоростей точек тела или его деформацию и может иметь место как при непосредственном контакте (давления прижатых друг к другу тел, трение), так и через посредство создаваемых телами полей (поле тяготения, электромагнитное поле).

   Любопытно отметить, что недостаточная ясность  в понимании природы сил, породившая попытки изгнать силу из науки, одновременно привела и к прямо противоположному эффекту. Термин «сила» начал перекочевывать из механики в другие области науки, утрачивая по дороге ту степень строгости, которую он успел приобрести в рамках механики. Ф. Энгельс по этому поводу писал: «...если ту или иную причину движения называют силой, то это нисколько не вредит механике как таковой; но благодаря этому привыкают переносить это обозначение и в область физики, химии и биологии, и тогда неизбежна путаница... Ограничиваясь категорией силы для характеристики процессов, физики тем самым выражали свое незнание сущности этих процессов. Сил было установлено столько, сколько было известно способов взаимодействия тел. Связь их мало кого интересовала». С того времени, когда были написаны эти строки, прошло немало лет. Физики уже в основном освободились от подобных тенденций. Но и до сих пор в терминологии сохранились отголоски того периода, о котором говорил Энгельс. Вспомните, например, электродвижущую силу (которая в сущности есть не сила, а работа), живую силу (кинетическую энергию), силу света, силу тока: ни одно из этих понятий никакого отношения к силе в обычном механическом понимании не имеет. [1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Сила - вектор. Система сил. 

   Абсолютно твердые тела могут вступать во взаимодействие, в результате которого изменяется характер их движения. Сила является мерой этого  взаимодействия. Например, взаимодействие планет и Солнца определяется силами тяготения. Действие силы на тело определяется тремя факторами: численным значением, направлением и точкой приложения, т. е. сила является векторной величиной.

   Вектор  силы изображается отрезком, на конце  которого ставится стрелка. Стрелка указывает направление вектора, длина отрезка — значение вектора, измеренное в выбранном масштабе.

Вектор  в тексте обозначают одной буквой со стрелкой наверху F, a, v, а на схемах (рис. 1, а, б) стрелки не ставятся, так как само обозначение вектора в виде направленного отрезка достаточно наглядно характеризует его свойства.

   Модуль  или численное значение силы в СИ измеряется в ньютонах (Н). Применяют также и более крупные единицы измерения: 1 кильньютон (1 кН = 10³ Н), 1 меганьютон (1 МН = 10^е Н).

Системой сил называют совокупность нескольких сил, приложенных к телу, точке или системе тел и точек.

   Система сил, линии действия которых лежат  в разных плоскостях, называется пространственной. Если же линии действия рассматриваемых сил лежат в одной плоскости, система называется плоской. Система сил с пересекающимися в одной точке линиями действия называется сходящейся. Сходящаяся система сил может быть как пространственной, так и плоской. Наконец, различают еще систему параллельных сил, которая аналогично сходящейся может быть пространственной или плоской.

   Две системы сил эквивалентны, если взятые порознь они оказывают одинаковое механическое действие на тело. Из этого определения следует, что две системы сил, эквивалентные третьей, эквивалентны между собой. Любую сложную систему сил всегда можно менять более простой эквивалентной ей системой сил. Одну силу, эквивалентную данной системе сил, называют равнодействующей этой системы. Силу, равную по модулю равнодействующей и направленную по той же линии действия, но в противоположную сторону, называют уравновешивающей силой. Если к системе сил добавлена уравновешивающая сила, то полученная новая система находится в равновесии и соответственно эквивалентна нулю. [2]

   

   Рис. 1  

   Cиловые  передачи механического привода 

   Силовые передачи механического привода  включают разные муфты, коробки передач, главные и бортовые передачи, редукторы, лебедки, рабочие механизмы, канатно-блочные  системы. Простейшими элементами механических передач являются детали, передающие и обеспечивающие движение. К деталям, передающим движение, относятся: зубчатые колеса и шестерни, червяки, звездочки, шкивы, цепи, клиновые ремни, канаты, карданы, валы. Детали, обеспечивающие движение: опоры, подшипники, оси, блоки, станины. Одну или несколько неподвижно скрепленных деталей называют звеном. Подвижные соединения двух звеньев называют кинематической парой (передачей). В передачах различают ведущее и ведомое звенья. Ведущим называется звено, передающее движение, ведомым – звено, получающее движение от ведущего. Движение от ведущего звена к ведомому может передаваться без преобразования (изменения) или с преобразованием передаваемых скоростей и соответствующих им крутящих моментов. Отношение частоты вращения ведущего звена к частоте вращения ведомого называется передаточным числом. Величину, обратную передаточному числу, считают передаточным отношением. Если механическая передача уменьшает частоту вращения ведомого звена по сравнению с ведущим (передаточное число больше единицы), то передача называется понижающей, и наоборот, если частота вращения ведомого звена повышается (передаточное число меньше единицы), то передача называется повышающей.

   Закрытые  механические передачи с постоянным передаточным числом называют редукторами, которые обеспечивают постоянное взаиморасположение элементов передач относительно друг друга, сохранение смазки, предохранение передач от механических воздействий. В зависимости от типа передачи различают прямозубые, косозубые, шевронные, конические, червячные, зубчатые передачи. Число механических передач, заключенных в корпусе редуктора, определяет его ступенчатость. Так, одно-, двух- или трехступенчатый редуктор содержит соответственно одну, две или три механические силовые передачи.  [5] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Механические  передачи: 

   Механической  передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения и направления скорости движения, с преобразованием вида движения. Необходимость применения таких устройств обусловлена нецелесообразностью, а иногда и невозможностью непосредственного соединения рабочего органа машины с валом двигателя. Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками.

   Механические  передачи вращательного движения делятся:

-     по способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);

-     по соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы);

-     по взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными, пресекающимися и перекрещивающимися осями валов.

   Замедляющие передачи получили большее распространение  по сравнению с ускоряющими. Это  объясняется тем, что скорости вращения валов двигателей различного вида, как правило, значительно выше скоростей  валов рабочих машин. Более быстроходные двигатели имеют меньшие размеры по сравнению с тихоходными двигателями той же мощности, так как с увеличением частоты вращения уменьшаются силы и моменты, действующие на детали двигателя. Например, передавать вращение от быстроходной газовой турбины на вал несущего винта вертолета через специальную замедляющую зубчатую передачу (редуктор) значительно выгоднее, чем применять имеющий большие габаритные размеры и массу тихоходный двигатель, вал которого соединялся бы непосредственно с винтом. Из всех типов передач наиболее распространенными являются зубчатые.

   В каждой передаче различают два основных вала: входной и выходной, или  ведущий и ведомый. Между этими  валами в многоступенчатых передачах  располагаются промежуточные валы.

   Основные  характеристики передач:

мощность Р₁ на входе и Р₂ на выходе, Вт; мощность может быть выражена через окружную силу F_t (Н) и окружную скорость V (м/с) колеса, шкива, барабана и т.п.:

Р = F_t*V;                   (1)

быстроходность, выражающаяся частотой вращения n₁ на входе и n₂ на выходе, мин^–1, или угловыми скоростями ω₁ и ω₂ , с^-1;

передаточное  отношение – отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена:

,     (2)

при u > 1, n₁ > n₂ – передача понижающая, или редуктор,

при u < 1, n₁ < n₂ – передача повышающая, или мультипликатор;

коэффициент полезного действия (КПД)

, или  ,        (3)

где Р_r – мощность, потерянная в передаче.

Одноступенчатые передачи имеют следующие КПД: фрикционные – 0,85…0,9; ременные – 0,90…0,95; зубчатые – 0,95…0,99; червячные – 0,7…0,9; цепные – 0,92…0,95. [3]

   Машины  разделяются на двигатели и машины - орудия. Двигателями, например, являются паровая машина, паровая турбина, гидротурбина, электродвигатель и др. К машинам - орудиям относятся станки и машины, вырабатывающие различного рода изделия, например токарный станок, ткацкий станок, прядильная машина и др. Для работы станка необходимо, чтобы вращение от вала двигателя передавалось на вал станка. Такая передача движения осуществляется различными способами. Чаще всего для этого применяются следующие три способа передач: ремённая, фрикционная и зубчатая. [4] 

   Зубчатые  передачи 

   Зубчатой  передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.

   Зубчатая  передача состоит из двух колес, посредством  которых они сцепляются между  собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.

   Термин  «зубчатое колесо» является общим. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, а параметрам колеса – 2.

   Основными преимуществами зубчатых передач являются:

- постоянство передаточного числа (отсутствие проскальзывания);

- компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами;

- высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени);

- большая долговечность и надежность в работе (например, для редукторов общего применения установлен ресурс ~ 30 000 ч);

- возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с), мощностей (до десятков тысяч кВт).

   Недостатки:

- шум при высоких скоростях;

- невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;