Каждая машина состоит не менее чем из трех составных частей: двигателя, передаточного механизма и исполнительного механизма. Например, сверлильный станок состоит из электродвигателя, клиноременного механизма передачи движения и изменения частот вращения шпинделя, исполнительного механизма — шпинделя. Шпиндель выполняет непосредственно свер ление с помощью сверла, закрепленного в патроне.
В машинах могут быть и другие механизмы: подачи, управления, контроля и регулирования, сортировки, транспортировки, упаковки.
Механизмы передачи движения могут состоять из зубчатых колес, ременных передач со шкивами, зубчатых колес и реек. В табл. 3 представлены некоторые механизмы передач и их условные графические обозначения на кинематических схемах.
Зубчатые механизмы могут иметь цилиндрические и конические зубчатые колеса. Меньшее по диаметру из двух находящихся в зацеплении зубчатых колес обычно называют шестерней.
Ременные передачи передают вращение от одного шкива к другому плоскими или клиновыми ремнями.
С устройством такой передачи вы ознакомились в 5 классе при изучении сверлильного станка.
Цепные передачи передают вращение от одной звездочки к другой с помощью цепи, например от звездочки педалей к звездочке заднего колеса велосипеда.
Если в ременных и цепных передачах шкивы и звездочки вращаются в одном направлении (по часовой стрелке или против), то в зубчатых передачах два соединенных между собой колеса вращаются в разных направлениях.
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки называют звеньями механизмов и машин.
Неподвижное звено механизма или машины называют стойкой. Это станины, корпуса, опоры валов.
Одно из звеньев, которое передает движение другому, называют ведущим. А звено, которое получает движение от ведущего звена, называют ведомым. Например, звездочка велосипеда, которая вращается педалями, называется ведущей, а звездочка заднего колеса — ведомой.
Если зубчатая, ременная и цепная передачи передают вращательное движение от одного звена к другому, то зубчато-реечная передача преобразует вращательное движение зубчатого колеса в поступательное движение зубчатой рейки, или наоборот.
Ввиду того, что диаметры зубчатых колес, шкивов и звездочек в передачах обычно неодинаковые, ведомое колесо вращается с другой частотой вращения, чем ведущее. Отношение частоты вращения ведущего звена к частоте вращения ведомого звена (или диаметра
ведомого колеса к диаметру ведущего колеса) называют передаточным отношением i.
где n1 — частота вращения ведущего колеса (оборотов в минуту, т. е. мин -1 ); п2 — частота вращения ведомого колеса (оборотов в минуту); D1 — диаметр ведущего колеса (мм); D 2 — диаметр ведомого колеса (мм).
Например, при диаметре ведущего шкива 40 мм и диаметре ведомого шкива 80 мм передаточное отношение будет равно: i = 80 : 40 = 2.
Ведущие и ведомые колеса, шкивы и звездочки насаживают на валы так, чтобы они не проворачивались на них. Для этого колесо и вал соединяют при помощи шпонки или шлицев (рис. 28). В колесе и валу вырезают шпоночные пазы, в которые вставляют шпонку.
Если колесо посредством шпонки закреплено на валу неподвижно, то такое шпоночное соединение называют неподвижным (рис. 28, а).
Если колесо может перемещаться вдоль вала со шпонкой или шлицами и одновременно передавать вращение, то такое соединение называют шпоночным или шлицевым скользящим (рис. 28, б, в).
Шлицевые соединения образуются соединениями выступов и впадин на валу и зубчатом колесе (рис. 28, в).
Изучение составных частей машин
1. Осмотрите какой-либо станок в учебных мастерских. Найдите в нем двигатель, передаточный и исполнительный механизмы, механизмы подачи, контроля и управления.
2. Рассмотрите зубчатую передачу в ручной дрели. Определите ее передаточное отношение.
1. Для чего служат двигатель, передаточный и исполнительный механизмы в машине?
2. Из каких звеньев состоит зубчатая передача?
3. Из каких звеньев состоит цепная передача?
4. Какие звенья называют ведущими и ведомыми?
Понятие о машинах и механизмах
В современной технике используется большое количество самых разнообразных устройств, приборов и машин, которые предназначаются для того, чтобы передавать энергию и движение при помощи специальных механизмов. Именно по этой причине те инженеры, специализацией которых является конструирование, эксплуатация и разработка технологий изготовления технических изделий, должны обладать всеми необходимыми знаниями относительно их энергетики и механики. Это означает, что им необходимо иметь полное представление о том, какими бывают механизмы, при помощи каких методов производится их силовой, кинематический и метрический расчет, а также о тех динамических процессах, которые протекают в ходе их функционирования. Общая теория механизмов и машин как раз и объединяет в себе все эти вопросы.
Интересные машины и механизмы
В технике машинами называют такие механические устройства, которые выполняют некую полезную работу, связанную с различными преобразованиями энергии или осуществлением процесса производства. Каждая машина имеет в своей конструкции рабочий (исполнительный) орган, приводимый в действие посредством системы механизмов машиной-двигателем.
Механизм, это некоторая совокупность неподвижных и подвижных деталей, за счет которых обеспечивается преобразование и передача сил и движений, в результате чего выполняется полезная работа.
Все механизмы состоят из отдельных тел, которые именуются звеньями. Каждое из них представляет собой одну или несколько деталей, которые соединены между собой неподвижно. Любой механизм состоит из подвижных звеньев и хотя бы одного неподвижного звена. Из них ведущим называется то, к которому в результате приложения моментов сил и внешних сил сообщается движение. Ведомыми именуются звенья, к которым передается движение. Например, в таком устройстве, как машинные тиски, ведущим звеном является рукоятка, ведомым – подвижная губка. Корпус и присоединенная к нему неподвижная губка составляют неподвижное звено. В большинстве случаев механизмы представляют собой составные части кинематических схем машин, но могут иметь и самостоятельное применение (таковыми, к примеру, являются механизмы тахометров, арифмометров, часов и т.п.).
Основным признаком, который отличает механизм или машину от сооружения, является то, что в них отдельные составные части находятся в движении. Что касается отличия механизма от машины, то оно состоит в том, что сам по себе механизм ни преобразует различную энергию, ни совершает никакой самостоятельной полезной работы.
В теории машин и механизмов используются главным образом положения теоретической механики и ее законы. Кроме того, предметом ее изучения являются методы исследования разнообразных механизмов и машин, а также строгие научные основы их построения. Необходимо также отметить, что теория машин и механизмов представляет собой приложение к вопросам машиностроения, и одновременно с этим непосредственное продолжение теоретической механики, поскольку в ней активно используются методы динамического, кинематического и структурного анализа и синтеза.
§ 13. Элементы машиноведения. Составные части машин
Вы уже знаете из 5 класса, что машина — это устройство, предназначенное для выполнения какой-либо работы путём преобразования одного вида энергии в другой. Важнейшая особенность каждой машины — наличие трёх основных частей: двигателя, передаточного механизма и рабочего (исполнительного) органа.
Например, в автомобиле есть двигатель внутреннего сгорания, в котором энергия топлива превращается в энергию движения. Рабочими органами являются ведущие колёса автомобиля, а между двигателем и колёсами расположены передаточные механизмы.
Для управления работой любой машины существуют устройства управления: рычаги, педали, кнопки. Некоторыми машинами управляют автоматические устройства, сигналы которым поступают с компьютера.
В 5 классе вы изучали некоторые механизмы передачи движения — винтовой и фрикционный механизмы, а также ремённую передачу. Мы рассмотрим ещё несколько механизмов передачи движения, являющихся составными частями машин: цепной, зубчатый, реечный (табл. 9).
Таблица 9
Виды механизмов (передач)
Цепной механизм передачи движения имеется у велосипеда. Он состоит из цепи и двух звёздочек.
Зубчатый механизм (зубчатая передача) есть у ручной дрели. Механизм состоит из двух зубчатых колёс, которые вращаются в разных направлениях. Меньшее из двух находящихся в зацеплении колёс называют шестернёй. Зубчатые колёса могут быть цилиндрическими или коническими (как у дрели).
В реечном механьише при вращении зубчатого колеса 1 рейка 2 перемещается поступательно, и наоборот, при поступательном движении рейки 2 колесо 1 вращается. Например, в настольном сверлильном станке при повороте рукоятки подачи (с закреплённым на ней зубчатым колесом) шпиндель со сверлом (связанный с рейкой) движется поступательно.
В механизме, состоящем из двух звеньев (зубчатых колёс, звёздочек и др.), одно звено является ведущим, а другое ведомым. Ведущее звено передаёт движение ведомому звену. Например, звёздочка цепной передачи велосипеда, которую вы вращаете педалями, является ведущей, а звёздочка, которая закреплена на оси заднего колеса, ведомой.
Отношение диаметра ведомого колеса к диаметру ведущего называют передаточным отношением i:
где D1 — диаметр ведущего колеса;
D2 — диаметр ведомого колеса.
Шестерни зубчатой передачи, звёздочки цепной передачи, шкивы ремённой передачи обычно насаживают на валы. Для их надёжного закрепления на валу и передачи вращательного движения применяют шпоночное соединение (рис. 57, а). В шпоночном соединении в валу вырезают шпоночный паз, в который помещают шпонку — небольшой металлический брусок. Возвышающаяся над поверхностью вала часть шпонки входит в паз, прорезанный в шестерне, шкиве или звёздочке, и таким образом соединяет их с валом. Шпоночное соединение применяется, например, в соединении вала электродвигателя со шкивом ремённой передачи токарного станка для обработки древесины.
Иногда необходимо, чтобы зубчатое колесо могло не только передавать вращательное движение, но и перемещаться вдоль вала. В этом случае применяют шлицевое соединение (рис. 57, б). Для такого соединения на поверхности вала прорезают продольные канавки. В результате этого на валу образуются выступы — шлицы. А в отверстии колеса прорезают продольные пазы, в которые эти шлицы входят. Шлицевое соединение применяется, например, в шпинделе настольного сверлильного станка.
Практическая работа № 13
Изучение составных частей машин
Ознакомьтесь с механизмами, имеющимися в школьной учебной мастерской. Запишите в рабочую тетрадь их названия и назначение.
Замерьте диаметры зубчатых колёс ручной дрели и определите передаточное отношение этой зубчатой передачи.
Выполните поиск в Интернете, какие ещё механизмы, кроме имеющихся в мастерской, применяются в современных машинах. Расскажите о них на следующем уроке.
Новые слова и понятия
Основные части машин: двигатель, передаточный механизм, рабочий (исполнительный) орган; механизмы: цепной, зубчатый (зубчатая передача), реечный; шпонка, шлиц.
Конспект урока по технологии на тему » Понятие о механизме и машине»
Цель: ознакомить учащихся с понятием машина и ее ролью в техни ческом процессе; рассмотреть составные части машин, воспитывать любовь к технике.
Инструмент и оборудование: макеты машин и механизмов.
Ввод учащихся в мастерскую. Проверка готовности к уроку.
Повторение пройденного материала.
Из каких основных частей состоит столярный верстак?
Какие технологии вы знаете?
Что относится к специальной одежде?
Что необходимо делать по окончании работы?
Изложение нового программного материала.
Постановка цели урока.
— Давайте вспомним, что мы понимаем под термином машина
Человек использует много разных машин.
Машина является устройством, выполняющим механические движения для преобразования энергии, материалов или информа ции. Машины бывают рабочиеиэнергетические.
Среди рабочих машин различают технологические , транспортные,транспортирующие, вычислительные. Выполняемая ими работа изменяет форму, размеры или положение материалов (сведений).
Например, при обработке заготовок на сверлильном станке (технологической машине ) изменяется их форма — появляются отверстия. При распиливании древесины лесопильны ми машинами (технологическими машинами) изменяются размеры материалов — из длинных хлыстов получают короткие отрезки.
Транспортные машины перевозят грузы и перемещаются сами (автомобили, теплоходы, самолеты, электровозы и т.п.).
Транспортирующие машины сами неподвижны (транспортеры, конвейеры, эскалаторы и т. п.), а грузы перемещаются с помощью Движущегося рабочего органа — ленты, цепи, каната.
Из большого набора цифр в вычислительных машинах быстро получают точные сведения.
Энергетические машины (машины-двигатели) выполняют рабо ту по преобразованию одного вида энергии в другой. К ним относятся электродвигатели, паровые турбины, двигатели внутрен него сгорания, реактивные двигатели.
Каждая машина состоит из трех основных частей: двигателя,передаточного механизма, рабочего органа.
В механизме различают ведущую и ведомую детали.
Ведущая деталь приводится в движение внешней силой (рука человека, электродвигатель и т. п.), а ведомая деталь приходит в движение от ведущей.
Механизмы, предназначенные для передачи движения, называ ются механизмами передачи движения . На небольшие расстояния движение передается с помощью винтового или зубчатого механизмов. Зубчатые механизмы бывают цилиндрические и конические (состоящие из цилиндрических и конических колес).
Для передачи вращательного движения на сравнительно большое расстояние используется ременная передача, состоящая из двух шкивов и надетого на них ремня. Чаще всего применяются плоские и клиновидные ремни.
Если шкивы (или зубчатые колеса) неодинаковы по диаметру, то разные и их частоты вращения. Отношение частот вращения ведущего и ведомого шкивов (или зубчатых колес) называется передаточным отношением.
Отношение диаметра D2 ведомого шкива к диаметру Di ведущего шкива называется передаточным числом
В механизмах и машинах движение не только передается, но и преобразуется (например, вращательное в поступательное и наоборот). Для этого применяется, например, реечный механизм, состоящий из зубчатого колеса и зубчатой рейки, совершающих вращательное и поступательное движения.
Ш кивы и зубчатые колеса крепят на валах с помощью стандартных типовых деталей — шпонок 2 (рис.1). Шпонка плотно входит в прорези (пазы, канавки) двух соприкасающихся.
кивы и зубчатые колеса крепят на валах с помощью стандартных типовых деталей — шпонок 2 (рис.1). Шпонка плотно входит в прорези (пазы, канавки) двух соприкасающихся.