Некоторых механизмах

АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Шишорина О. И., Бунин И. Ж. АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ

Так, например, стоимость червячных передач при прочих равных условиях выше стоимости зубчатых. Важным критерием выбора передач являются также их габаритные размеры. На рис. 3 приведены сравнительные габаритные размеры некоторых механических передач мощностью 100 кВт, с передаточным числом и = 4, выполненные в одном масштабе: 1 — плоскоременная передача; 2 — зубчатая; 3 — клиноременная; 4 — цепная.

После описания некоторых временных свойств составляющих материалов самое время исследовать временные свойства и самих композитов. В отличие от некоторых механических свойств волокнистых композитов, которые могут быть определены по «правилу смесей», определение длительной прочности вообще гораздо сложнее. В особенности это проявляется, если'рассматривать хрупкие волокна, которые в окружении вязкоупругой матрицы обладают различными значениями прочности. Такая комбинация волокно — матрица может привести к замедленному разрушению композита под напряжением, даже если он однонаправленный и нагрузка прикладывается в направлении волокна.

металла с самого начала приводит к ослаблению связей кристаллической решетки. Повышение же некоторых механических характеристик на ранней стадии усталости (предела текучести, твердости и др.) свидетельствует лишь о механическом упрочнении, связанном с ростом плотности дислокаций в микрообъемах до некоторого критического значения. Следовательно, увеличение числа дислокаций в процессе усталости, оказывая благоприятное влияние на осредненные механические свойства, в то же время неизбежно приводит к ослаблению сил связей в кристаллической решетке.

Один и тот же каменный или камневидный материал при испытании его в образцах кубической формы имеет различную прочность в зависимости от размеров куба. Так, например, кубиковая прочность бетона при длине ребра, равной 15 см, примерно на 10% больше прочности образца в виде куба с ребрами, равными 20 см. Зависимость некоторых механических характеристик от размеров образца обнаруживается в ряде случаев, вследствие чего масштаб-

Идеальные пружина и демпфер удовлетворительно описывают поведение некоторых механических структур. В динамических моделях машинных конструкций пружинами заменяются элементы конструкций, массой и демпфированием которых можно пренебречь. В частности, соединительные валы и стержни на частотах ниже их первых собственных частот удовлетворительно описываются соотношением (7.1) для идеальной пружины. Демпфер моделирует широко распространенный реальный физический механизм вязкого трения в средах, особенно в жидкостях (поэтому его часто называют жидкостным трением). В чистом виде его можно реализовать с помощью поршня с узкими отверстиями (капиллярами) в сосуде с жидкостью, как это изображено на схеме рис. 7.1, б. Если поперечные размеры капилляров меньше толщины поверхностного слоя жидкости у стенок, то сопротивление поршня на невысоких частотах, при которых можно пренебречь массой протекающей жидкости, будет определяться главным образом вязкостью жидкости и соотношение между силой и смещением (7.2) будет выполняться с большой точностью.

52. Бобровницкий Ю. И. О колебаниях некоторых механических систем с неортогональными собственными функциями.— В кн.: Акустическая динамика машин и конструкций.— М.: Наука, 1973.

2. Минкин Ю. Г. Применение графов для анализа некоторых механических систем. — Труды ЛИИЖТ. Л., 1968, вып. 287.

В результате трения поверхностей, а также под влиянием некоторых механических воздействий (например, обдувки дробью) поверхностный слой получает некоторое упрочнение, которое обычно называют наклепом. По Конвисарову [7], <<в поверхностных слоях, подвергнутых действию сил трения, напряжения, вызванные нормальными силами, концентрируются около элементарных площадок соприкосновения тел, приводя эти поверхностные слои в состояние резко повышенной объемной напряженности и вызывая в них местные остаточные напряжения».

На рис. 8 приведены диаграммы изотермического превращения аустенита, а на рис. 9—11 — графики зависимости содержания остаточного аустенита и некоторых механических свойств легированных сталей от режимов термической обработки.

нием. На рис. 2.3, а дан пример конструкции сферической пары, применяемой в прессах. В некоторых механизмах (промышленные роботы, манипуляторы) шаровой шарнир между звеньями / и 2 заменяют кинематическим соединением с двумя дополнительными звеньями и тремя вращательными парами (рис. 2.3, б).

Классификация. По взаимному расположению геометрических осей колес различают передачи (рис. 3.76): с параллельными осями — цилиндрические внешнего или внутреннего зацепления * с неподвижными (а...г) и подвижными осями, т. е. планетарные передачи (см. § 3.41); с пересекающимися осями — конические (д, е); со скрещивающимися осями (пшерболоидные) — винтовые (ж), гипоидные (з) и червячные. В некоторых механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот) применяется реечная передача (и). Она является частным случаем зубчатой передачи с цилиндрическими колесами. Рейка рассматривается как одно из колес с бесконечно большим числом зубьев.

паратах, клапанных системах и т. п.). В некоторых механизмах — механических прессах, формовочных машинах, силикатных машинах и др — их применяют непосредственно для преодоления сил технологического сопротивления.

В некоторых механизмах периодического действия для повышения производительности необходимо сокращать время холостого хода. С этой целью при кинематическом синтезе выдерживают заданные максимальные скорости или ускорения звена при его движении под нагрузкой (рабочий ход) и без нагрузки (холостой ход). Это условие характеризуется коэффициентом изменения средней скорости ведомого звена —• отношением скорости холостого хода к скорости рабочего хода:

ГЛАВА XXXVIII ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕКОТОРЫХ МЕХАНИЗМАХ

Глава XXXVIII. Общие сведения о некоторых механизмах ......... 399

нием. На рис. 2.3, а дан пример конструкции сферической пары, применяемой в прессах. В некоторых механизмах (промышленные роботы, манипуляторы) шаровой шарнир между звеньями / и 2 заменяют кинематическим соединением с двумя дополнительными звеньями и тремя вращательными парами (рис. 2.3, б).

Лишние степени свободы и пассивные связи. В некоторых механизмах могут встретиться степени свободы и связи, которые не оказывают влияния на движение механизма в целом, а определяют только характер движения отдельных его звеньев. Эти степени свободы называются лишними степенями свободы, а связи— пассивными связями.

Циклоидальное зацепление. Это зацепление не стандартное и применяется редко в некоторых механизмах приборов. На рис. 2.13 показан циклоидальный профиль зубьев. Профили головок зубьев имеют форму эпициклоид, которые вычерчиваются точками вспомогательных окружностей с радиусами рх и ра при перекатывании их без скольжения по начальным окружностям с радиусами г2 и гг снаружи. Профиль ножек зубьев имеет форму гипоциклоид, которые вычерчиваются точками тех же вспомогательных окружностей с Р! и ра при перекатывании их без скольжения по начальным окружностям гг и г2 изнутри. Начальные окружности совпадают с делительными, при этом:

Цевочное зацепление используется в некоторых механизмах приборов и машин при малых скоростях и обычно при больших усилиях.

Силами вредного сопротивления РВ с обычно являются силы трения в кинематических парах и силы сопротивления среды (воздуха, воды и т. д.). Эти силы возникают при движении звеньев и совершают отрицательную работу. Заметим, что в некоторых механизмах силы трения могут быть движущими силами, например во фрикционных передачах и муфтах.