Общие сведения о машинах и механизмах: Лекция № 1. Общие сведения о деталях машин — Студопедия

Содержание

Понятие о машине и механизме. (Классификация машин. Составные части машин). | План-конспект урока по технологии (6 класс) на тему:

Дата : План- конспект урока технологии
6 класс

Тема: Понятие о машине и механизме. (Классификация машин. Составные части машин).
Преподаватель: Корниенко Марина Александровна.

Цель: ознакомить учащихся с понятием машина и ее ролью в техническом процессе; рассмотреть составные части машин, воспитывать любовь к технике.

Инструмент и оборудование: макеты машин и механизмов.

Ход урока.

Организационный момент.

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?III. 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 информации. Машины бывают рабочие и энергетические.

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 лесопильными 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 работу по преобразованию одного вида энергии в другой. К ним относятся электродвигатели, паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели.
Учитель: Сегодня мы с вами расширим свои познания об устройстве машин, ознакомившись с их новыми составными частями.

В зависимости от сложности станка (машины) в нем могут быть и другие механизмы:

— подачи и передачи движения;

— управления;

— контроля;

— регулирования;

— сортировки;

— транспортировки;

— упаковки и др.

Механизмы передачи движения состоят из зубчатых колес, ременных передач со шкивами, зубчатых колес и реек, цепных передач.

Мы рассмотрели различные передаточные механизмы. Кто из вас может вспомнить, где вы встречали какие-либо из передач ( Велосипед, мопед, мотоцикл, двигатели автомобиля)

Звено передающее движение называется ведущим, а получающее движение –ведомым.

Все колеса, шкивы, шестерни, звездочки насаживаются на валы так, чтобы они не проворачивались, и соединяются с валом посредством шпонки и шлицов

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, называются 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.

Шкивы и зубчатые колеса крепят на валах с помощью стандартных типовых деталей — шпонок 2 (рис.1). Шпонка плотно входит в прорези (пазы, канавки) двух соприкасающихся.

Рис.1. Виды передач.

Ременная передача. Реечная передача. Коническая передача.

Учитель демонстрирует примеры работы механизмов передачи движения на макетах и плакатах.

Практическая часть.

Предложить учащимся осмотреть станок в мастерской и показать:

Двигатель.
Передаточный механизм.
Механизм подачи.
Механизм контроля и управления.

В тетради учащиеся записывают примеры машин и механизмов и классифицируют их по назначению и типу.

Закрепление пройденного материала.

Какие вы знаете механизмы передачи движения?

Чем отличаются механизмы передачи от механизмов преобразования движения?

В каких машинах имеются ременные механизмы?

Какое устройство называется машиной?

Приведите примеры энергетических и рабочих машин?

Задачи конструирования > Общие сведения о машинах и механизмах > Основные характеристики и требования, предъявляемые к машинам и механизмам Служебное назначение технологического оборудования

скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Санкт-Петербургский Государственный Университет Сервиса и Экономики

Основы проектирования и конструирования

Санкт-Петербург

2010

Содержание

1. 1. Введение

1.2. Задачи конструирования

1.3. Общие сведения о машинах и механизмах

2.1. Основные характеристики и требования, предъявляемые к машинам и механизмам

3.1. Служебное назначение технологического оборудования

3.2. Содержание технических условий на оборудование

4.1. Организация процесса проектирования-конструирования и освоения технологического оборудования

4.2. Стадии и этапы разработки конструкторской документации

5.1. Машиностроительные материалы. Свойства металлов.

5.2. Неметаллические материалы.

6.1. Методика конструирования

КОНСТРУИРОВАТЬ [лат. construere] – создавать конструкцию чего-л.

КОНСТРУКТЙВНЫЙ — 1) относящийся к конструкции; 2) такой, который можно положить в основу чего-л., плодотворный.

КОНСТРУКТОР — 1) лицо, занимающееся созданием конструкций различных устройств (машин, механизмов, сооружений и т.п.) или их отдельных частей; 2) детская игра, представляющая собой набор деталей, из которых можно собирать разные предметы, машины, сооружения.

КОНСТРУКЦИЯ [лат. constructio] — 1) строение, устройство, взаимное расположение частей какого-л. предмета, машины, прибора, сооружения и т.п., определяющееся его назначением; 2) сооружение или его часть, характеризующиеся каким-л. признаком, напр. железобетонные, деревянные, монолитные, сборные конструкции; 3) грам. сочетание слов, выступающее в качестве одной синтаксической единицы.

ПРОЕКТ [

ПРОЕКТИРОВАТЬ¹ — 1) составлять проект 1; 2) предполагать сделать что-л., намечать план.

ПРОЕКТИРОВАТЬ² — 1) геом. отображать какую-л. фигуру или предмет на плоскость, чертить проекцию; 2) то же, что проецировать.

1.1. Введение

Решение задачи достижения наивысшего уровня науки, техники, экономики и производства будет способствовать увеличению производительности общественного труда и уменьшению удельного расхода энергии и сырья на единицу произведенной продукции. Основной задачей машиностроения является обеспечение быстрорастущего населения Земли разного рода изделиями, необходимыми для удовлетворения самых разных его потребностей (в жилище, питании, работе, досуге, средствах обороны, здравоохранении, воспитании и образовании и др.

Задача конструктора состоит в создании машин, полно отвечающих потребностям народного хозяйства, дающих наибольший экономический эффект и обладающих наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями, конкурентно-способными на внутреннем и внешнем рынках.

Главными показателями являются: высокая производительность, экономичность, прочность, надежность, малые масса и металлоемкость, габариты, энергоемкость, объем и стоимость ремонтных работ, расходы на оплату труда операторов, высокий технический ресурс и степень автоматизации, простота и безопасность обслуживания, удобство управления, сборки и разборки.

В конструкции машин необходимо соблюдать требования технической эстетики. Машины должны иметь красивый внешний вид, изящную, строгую отделку.

Значимость каждого из перечисленных факторов зависит от функционального назначения машины:

в машинах-генераторах и преобразователях энергии на первом плане стоит величина КПД, определяющего совершенство преобразования затрачиваемой энергии в полезную;

в машинах-орудиях — производительность, четкость и безотказность действия, степень автоматизации;

в металлорежущих станках — производительность, точность обработки, диапазон выполняемых операций;

в приборостроении — чувствительность, точность, стабильность показаний;

в транспортной технике, особенно в авиационной и ракетной, — малая масса конструкции, высокий КПД двигателя, обусловливающий малую массу бортового запаса топлива. — часть машины, в которой рабочий процесс реализуется путем выполнении определенных механических движений.

Являясь носителем этих движений, механизм представляет собой совокупность (систему) взаимосвязанных тел, предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Механизм осуществляет: передачу энергии (движения), как правило, с преобразованием сил и характеристик закона движения от источника, например двигателя, к одному или нескольким рабочим органам машины; преобразование и регулирование механического движения; заданную компоновку машины.

Если в преобразовании движения участвуют как твердые, так и жидкие или газообразные тела, то механизм называется соответственно гидравлическим или пневматическим.

Деталь — изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марки материала без применения сборочных операция. К деталям можно отнести: валик из одного куска материала, литой корпус; пластину из биметаллического листа; печатную плату и т. – это соединение двух звеньев обеспечивающее их относительную подвижность (рычаг – стойка, толкатель – направляющая, щуп — направляющая).

По характеру движения кинематические пары делятся на:

— вращательные;

-поступательные.

По характеру соприкосновения звеньев кинематические пары делятся:

— низшие;

-высшие.

Низшими кинематическими парами называют такие кинематические пары, в которых соприкосновение звеньев происходит по поверхности.

Высшими кинематическими парами называют пары, в которых соприкосновение звеньев происходит по линии или точке.

Изделием называется любой предмет производства (или набор предметов), подлежащих изготовлению на предприятии.

Изделия в зависимости от их назначения делят на изделия основного производства и вспомогательного.

К изделиям основного производства относятся изделия, предназначенные для поставки (реализации), к изделиям вспомогательного производства – изделия, предназначенные только для собственных нужд предприятия. – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, сочленением, клепкой, сваркой, пайкой, опрессовкой и т.д.), например, автомобиль, станок, редуктор, сварной корпус, маховичок из пластмассы с металлической арматурой и др.

Комплекс – два или более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии — изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (автоматическая телефонная станция, бурильная установка; изделие, состоящее из метеорологической ракеты, пусковой установки и средств управления; корабль и т.п.).

Комплект – два или более изделия, не соединенных на предприятии- изготовителе сборочными операциями и представляющих собой набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей, комплект измерительной аппаратуры, комплект упаковочной тары и т.

Основными характеристиками машин являются: назначение и область применения, способ управления, мощность и производительность, коэффициент полезного действия, масса, габаритные размеры, стоимость и др.

Производительность машин измеряют в единицах, которые наиболее пригодны для данного оборудования. Например, производительность ткацких станков характеризуют количеством метров сотканной ткани, транспортера — массой транспортируемого груза в единицу времени и т.п.

Коэффициент полезного действия является характеристикой экономичности машин. Он показывает долю полезно реализуемой энергии и эффективность ее использования.

Массу и габаритные размеры необходимо знать для транспортирования машин и размещения их на производственных площадях.

Основные характеристики машин указывают в их техническом паспорте.

К машинам и механизмам предъявляют следующие основные требования: работоспособности; надежности; технологичности; экономичности; эргономичности.

Работоспособность. Работоспособностью называют состояние машин и механизмов, при котором они способны нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией (техническими условиями, стандартами и т. п.).

Надежность. Надежностью изделия называют свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам в условиях использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность является общей проблемой для всех отраслей машиностроения, приборостроения и других отраслей. Любая современная машина или прибор, какими бы высокими характеристиками они ни обладали, будут обесценены при ненадежной работе.

Надежность изделия зависит от необходимой нара6отки, которая может исчисляться в часах работы станка, налета самолета и т. д., в километрах пробега автомобиля, гектарах обработанной земли для сельскохозяйственной машины и т. д. Надежность зависит от всех этапов создания и эксплуатации изделий. Ошибки проектирования, погрешности в производстве, упаковке, транспортировке и эксплуатации изделия сказываются на его надежности.

Надежность изделий обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Безотказность – свойство сохранять работоспособность

Книга по общему устройству автомобиля (читать онлайн)

Разделы сайта

Самое читаемое

Вступление

Данная книга не как отремонтировать машину. Для этого существует специальная литература, которую не мешает иметь каждому. В безвыходной ситуации, при её наличии, вы имеете возможность самостоятельно устранить неисправность или сможете понять, что пытается объяснить механик автосервиса. Все машины мира на 99% имеют одинаковую конструкцию и работают по одним и тем же физическим законам. Именно с этим будем разбираться.

Общие сведения о машинах

Легковой автомобиль состоит из:
— двигателя;
— трансмиссии;
— ходовой части;
— механизмов управления;
— электрооборудования;
— дополнительного оборудования;
— кузова.

Автомобиль может долго и упорно стоять на одном месте, опираясь «ногами» на дорогу, и поедет тогда, когда колеса начнут крутиться. А что заставляет их вращаться? Каким образом двигатель автомобиля передает крутящий момент на колеса?

Двигатель сжигает топливо и преобразует тепловую энергию сгорания во вращательное движение коленчатого вала, далее вращение передается через трансмиссию на ведущие колеса, которые являются элементом ходовой части автомобиля и машина поехала. Во время движения водитель пользуется рулем и тормозами (механизмы управления), включает лампочки и подает звуковые сигналы (электрооборудование) и сидит на водительском сиденье, пристегнутый ремнями безопасности.

Все вышеперечисленное объединяет кузов автомобиля, без которого агрегаты, механизмы и даже сиденье водителя лежали бы огромной кучей. Вот это и есть автомобиль. А теперь давайте, начнем вникать в назначение, принципы работы, детали и возможные неисправности вышеуказанных частей автомобиля.

Двигатель — это агрегат, в котором тепловая энергия сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию (в виде вращения коленчатого вала).

Трансмиссия предназначена для передачи и изменения крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Она включает:
— сцепление;
— коробку передач;
— карданную передачу;
— главную передачу;
— дифференциал;
— полуоси.

Ходовая часть предназначена для перемещения авто по дороге с определенным уровнем комфорта без тряски и вибраций, и включает:
— переднюю и заднюю подвески колес;
— сами колеса.

Механизмы управления служат для изменения направления движения, остановки и стоянки автомобиля. К механизмам управления относятся:
— рулевое управление;
— тормозная система.

Электрооборудование предназначено для обеспечения электрическим током всех электрических приборов автомобиля, и состоит из:
— источников тока;
— потребителей тока.

Дополнительное оборудование обеспечивает комфортные и безопасные условия для водителя и пассажиров.

Примером могут служить: отопитель салона, омыватель и очиститель ветрового стекла, электроподогрев стекол и многое другое.

Кузов является несущим элементом автомобиля, на котором крепятся двигатель, агрегаты трансмиссии, ходовой части, механизмы управления, а также размещаются водитель, пассажиры и груз.

Чтобы легче ориентироваться в специальной терминологии, которая будет присутствовать, давайте связывать ее с известными предметами. Для этой цели подойдет обычный велосипед. Функцию двигателя при езде на велосипеде выполняет сам велосипедист. Через цепь (трансмиссия) вращение от педалей передается на колесо (ходовая часть). Для выполнения поворотов и остановок служат руль и тормоза велосипеда (механизмы управления). Включая свет в лампах, используете электрооборудование. А рама велосипеда составят кузов.

Какие бывают автомобили?

В зависимости от того, на какие колеса передается крутящий момент от двигателя, автомобили делятся на:

— заднеприводные,
— переднеприводные,
— полноприводные.

Заднеприводные — это автомобили, у которых крутящий момент от двигателя передается на задние колеса. Пример — модели «Жигулей» от ВАЗ-2101 до ВАЗ-2107. Задние колеса у них являются ведущими, и именно они, отталкиваясь от покрытия дороги, двигают перед собой автомобиль. Передние колеса являются лишь направляющими (ведомыми) и служат для изменения направления движения. Можно сразу отметить, что заднеприводным автомобилям труднее сохранять прямолинейное движение на скользкой дороге, по сравнению с переднеприводными.

Заднеприводный автомобиль

Для подтверждения попробуйте взять карандаш и, толкайте его сзади по столу, чтобы он двигался прямолинейно. Сделать это трудно, так как передняя часть карандаша будет постоянно отклоняться от своей траектории. Для компенсации этого отклонения придется маневрировать задней частью карандаша. А в примере с велосипедом — это и есть обычный велосипед, где вращение от педалей через цепь передается заднему колесу.

Переднеприводные — автомобили, у которых крутящий момент от двигателя передается на передние колеса. Среди автомобилей ВАЗа переднеприводными являются модели, начиная от ВАЗ-2108. У этих автомобилей передние колеса являются как ведущими, так и направляющими. Задние колеса не выполняют никакой функции (кроме связи кузова с дорогой), они просто катятся по дороге. А передние колеса вовсю работают — получают энергию от двигателя, вращаются и «тянут» машину, направляя ее при этом по выбранной водителем траектории. Автомобили с передним приводом более устойчивы на дороге, чем заднеприводные.

Переднеприводный автомобиль

Давайте возьмем карандаш. Только теперь будем его не толкать, а тащить вперед за кончик. Посмотрите, как легко стало перемещать его по плоскости стола в любом направлении, в том числе и прямо. В примере с велосипедом, мы выбрасываем неудобную цепь и крутим педали на переднем колесе, вращая именно его. Самые юные обладатели трехколесных транспортных средств используют именно передний привод.

Полноприводные — автомобили, у которых передача крутящего момента от двигателя осуществляется одновременно на задние и передние колеса. Таковыми являются ВАЗ-2121 «Нива», «Шевроле-Нива», а также многочисленные «Джипы», которых все больше появляется на дорогах.

Полноприводный автомобиль

У «вездеходов» все четыре колеса получают крутящий момент от двигателя, одновременно «тянут» и «толкают» автомобиль, максимально повышая его ходовые качества. Этот тип привода идеален для сохранения управляемости на скользкой дороге.

Необходимо отметить, что заднеприводные автомобили постепенно вытесняются с рынка машинами с передним приводом, так как последние более удобны и безопасны при эксплуатации и имеют более рациональную конструкцию.

Дополнительная информация

ГЛАВА I. Двигатель внутреннего сгорания

В качестве силовой установки на автомобилях используется двигатель внутреннего сгорания. По виду применяемого топлива двигатели подразделяются на бензиновые, дизельные и газовые.

Бензиновые — это двигатели, работающие на жидком топливе (бензине) с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя топливо перемешивается с воздухом в определенной пропорции с помощью карбюратора.

Дизельные — это двигатели с воспламенением от сжатия, работающие на жидком топливе (дизельном топливе). Подача топлива осуществляется форсункой, а смешивание с воздухом происходит внутри цилиндра.

Газовые — это двигатели с принудительным зажиганием, которые работают на метане или пропанобутановой смеси. Перед подачей в цилиндры двигателя газ смешивается с воздухом в смесителе. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых. Поэтому в объеме этой книги не имеет смысла подробно останавливаться на рассмотрении газовых установок. Но, если вы переоборудовали свой автомобиль на газ, то советуем вам внимательно изучить прилагаемую к газовому оборудованию инструкцию.

При работе двигателя внутреннего сгорания из каждых десяти литров использованного топлива, к сожалению, только около двух литров идет на полезную работу, а все остальные — на «согревание» окружающей среды. Коэффициент полезного действия (КПД) ныне выпускаемых двигателей составляет всего около 20%. Но мир пока не придумал более совершенного теплового двигателя, который мог бы долго и надежно работать при более высоком КПД.

Бензиновые двигатели

К основным механизмам и системам бензинового двигателя относятся:

— кривошипно-шатунный механизм,
— газораспределительный механизм,
— система питания,
— система выпуска отработавших газов,
— система зажигания,
— система охлаждения,
— система смазки.

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый бензиновый двигатель и разберемся с принципом его работы. Рассмотрим протекающие в нем процессы и выясним откуда берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Основной частью одноцилиндрового двигателя является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой.

Одноцилиндровый бензиновый двигатель внутреннего сгорания: 1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — впускной клапан; 14 — свеча зажигания

Если продолжить сравнение элементов автомобиля с известными в быту предметами, то цилиндр вместе с головкой будет похож на обыкновенный стакан, перевернутый вверх дном.

Внутри цилиндра помещен еще один «стакан», тоже вверх дном, — это поршень. На поршне в специальных канавках находятся поршневые кольца. Они скользят по зеркалу внутренней поверхности цилиндра и они же не дают возможности газам, образующимся в процессе работы двигателя, прорваться вниз. В то же время кольца препятствуют попаданию вверх масла, которым смазывается внутренняя поверхность цилиндра.

С помощью пальца и шатуна поршень соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается в подшипниках, установленных в картере двигателя. На конце коленчатого вала крепится массивный маховик.

Через впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (смесь воздуха с бензином), а через выпускной клапан выходят отработанные газы. Клапаны открываются при набегании кулачков вращающегося распределительного вала на рычаги. При сбегании кулачков с рычагов клапаны надежно закрываются под воздействием мощных пружин. Распределительный вал с кулачками приводится во вращение от коленчатого вала двигателя.

В резьбовое отверстие в головке цилиндра ввернута свеча зажигания, которая электрической искрой, проскакивающей между ее электродами, воспламеняет рабочую смесь.

После знакомства с основными деталями одноцилиндрового двигателя вы начали догадываться, как он работает. Но давайте разберемся с тем, как происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала. Этим в двигателе занимается шатунно-поршневая группа. Давайте посмотрим со стороны на действия велосипедиста.

Нажимая на педаль одной ногой, мы поворачиваем ось педалей на пол-оборота, затем помогает вторая нога, нажимая на вторую педаль и… колесо вращается, велосипед едет. Необходимо отметить, что работа двух ног — это пример двухцилиндрового двигателя. Чтобы не чувствовать обманутым, можете привязать одну ногу к педали и использовать для нашего эксперимента только ее.

При дальнейшем изучении работы ноги велосипедиста можно увидеть принцип работы шатунно-поршневой группы двигателя. Роль шатуна выполняет голень ноги, поршнем с верхней головкой шатуна является колено, ну а нижняя головка шатуна на кривошипе — это ступня на педали. Колено велосипедиста движется только вверх-вниз (как поршень), а ступня с педалью уже по окружности (как кривошип коленчатого вала). Это и есть преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное.

В двигателе взаимодействие деталей шатунно-поршневой группы точно такое же, как и в рассмотренном нами примере с ногой велосипедиста. На рисунке показаны некоторые параметры цилиндра и поршня, которыми характеризуется двигатель (объемы цилиндра и ход поршня).

Ход поршня и объемы цилиндра двигателя: а) поршень в нижней мертвой точке; б) поршень в верхней мертвой точке

Крайние положения поршня, когда он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней «мертвой» точкой (ВМТ) и нижней «мертвой» точкой (НМТ). При езде на велосипеде колено вашей ноги, так же как и поршень, периодически будет находиться в крайнем верхнем и в крайнем нижнем положении.

Ходом поршня (S) называется путь, пройденный от одной «мертвой» точки до другой.

Объемом камеры сгорания (Vc) называется объем, расположенный над поршнем, находящимся в ВМТ.

Рабочим объемом цилиндра (Vp) называется объем, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ.

Рабочий объем двигателя — это сумма рабочих объемов всех цилиндров. Измеряется рабочий объем в литрах.

Пока мы рассматриваем только одноцилиндровый двигатель, а вообще двигатели современных легковых автомобилей, как правило, имеют 2, 3, 4, 5, 6, 8 и даже 12 цилиндров. Чем больше суммарный рабочий объем, тем более мощным будет двигатель. Измеряется мощность в киловаттах или в лошадиных силах (кВт или л.с.).

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга рабочим циклом, по которому они работают. Рабочий цикл — это комплекс последовательных рабочих процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре при работе двигателя. Рабочий процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.

По числу тактов, составляющих рабочий цикл, двигатели делятся на два вида:

— четырехтактные, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня,
— двухтактные, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.

На легковых автомобилях применяются четырехтактные двигатели, а на мотоциклах и моторных лодках — двухтактные. О путешествиях по водным просторам поговорим как-нибудь потом, а с четырьмя тактами работы автомобильного двигателя разберемся сейчас.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов:

— впуск горючей смеси,
— сжатие рабочей смеси,
— рабочий ход,
— выпуск отработавших газов.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт — впуск горючей смеси. Горючей смесью называется смесь мелко распыленного бензина с воздухом в определенной пропорции. Приготовлением смеси в двигателе занимается карбюратор или форсунка, о чем мы поговорим чуть позже. А пока следует знать, что соотношение бензина к воздуху примерно 1:15 считается оптимальным для обеспечения нормального процесса сгорания.

При такте впуска поршень от верхней мертвой точки перемещается к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Иными словами, поршень всасывает горючую смесь. Впуск смеси продолжается до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки. За первый такт работы двигателя кривошип коленчатого вала поворачивается на пол-оборота.

В процессе заполнения цилиндра горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов и меняет свое название, теперь эта смесь называется рабочая.

Второй такт — сжатие рабочей смеси. При такте сжатия поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке. Оба клапана плотно закрыты, поэтому рабочая смесь сжимается. Из школьной физики известно, что при сжатии газов их температура повышается. Давление в цилиндре над поршнем в конце такта сжатия достигает 9-10 кг/см, а температура 300-400°С. В заводской инструкции к автомобилю можно увидеть один из параметров двигателя с названием — «степень сжатия» (например 8,5). А что это такое?

Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. У бензиновых двигателей в конце такта сжатия объем над поршнем уменьшается в 8-11 раз. В процессе такта сжатия коленчатый вал двигателя поворачивается на очередные пол-оборота. От начала первого такта и до окончания второго, он повернется уже на один оборот.

Третий такт — рабочий ход. Тут происходит преобразование выделяемой при сгорании рабочей смеси энергии в механическую работу. Давление от расширяющихся газов передается на поршень и затем, через шатун и кривошип, на коленчатый вал. Вот откуда берется та сила, которая заставляет вращаться коленчатый вал двигателя и, в конечном итоге, ведущие колеса автомобиля.

В самом конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. Поскольку впускной и выпускной клапаны все еще закрыты, то расширяющимся газам остается только один единственный выход — давить на подвижный поршень.

Под действием давления, достигающего величины 50 кг/см, поршень начинает перемещаться к нижней мертвой точке. При этом на всю площадь поршня давит сила в несколько тонн, которая через шатун передается на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент. При такте рабочего хода температура в цилиндре достигает более 2000 градусов. Коленчатый вал при рабочем ходе делает очередные пол-оборота.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов. При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан (впускной все еще закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.

Вот почему слышен сильный грохот, когда по дороге движется автомобиль без глушителя, но об этом позже. А пока обратим внимание на коленчатый вал двигателя — при такте выпуска он делает еще пол-оборота. И всего, за четыре такта рабочего цикла, он сделал два полных оборота. После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, и все повторяется: впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск… и так далее.

Теперь, кто обратил внимание, что полезная механическая работа совершается одноцилиндровым двигателем только в течение одного такта — такта рабочего хода! Остальные три такта (выпуск, впуск и сжатие) являются лишь подготовительными и совершаются они за счет кинетической энергии вращающихся по инерции коленчатого вала и маховика.

Маховик — это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода поршень через шатун и кривошип раскручивает коленчатый вал двигателя, который передает маховику запас энергии вращения.

Коленчатый вал двигателя с маховиком: 1 — шатунная шейка; 2 — противовес; 3 — маховик с зубчатым венцом; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — коленчатый вал двигателя

Запасенная в массе маховика энергия вращения позволяет ему в обратном порядке через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. Поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска) именно за счет отдаваемой маховиком энергии. Если двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других, ну и маховик тоже помогает.

В детстве у вас наверняка была игрушка, которая называлась волчок. Вы раскручивали его энергией руки (рабочий ход) и радостно наблюдали, как долго он вращается. Точно так же и массивный маховик двигателя — раскрутившись, он запасает энергию, но только значительно большую, чем детская игрушка, а затем эта энергия используется для перемещения поршня в подготовительных тактах.

Дизельные двигатели

Главной особенностью работы дизельного двигателя то, что топливо подается форсункой или насосом-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей значительно больше, чем у бензиновых.

Поскольку давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень велики, то происходит самовоспламенение топлива. Это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт — впуск, служит для наполнения цилиндра двигателя только воздухом.

При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке происходит всасывание воздуха через открытый впускной клапан.

Второй такт — сжатие, необходим для подготовки к самовоспламенению дизельного топлива. При движении к верхней мертв

Динамика машин и механизмов

раздел теории машин и механизмов, изучающий движение машин и механизмов с учетом действующих на них сил. Динамика машин и механизмов решает следующие основные задачи: определение законов движения компонентов механизмов, управление движением компонентов, определение потерь на трение, определение реакций в кинематических парах и балансировка машин. и механизмы.

Законы движения элементов механизма определяются из заданных характеристик внешних сил с использованием дифференциальных уравнений движения механической системы или агрегата, который обычно состоит из двигателя, передаточного механизма, рабочей машины. , а в некоторых случаях — устройство управления. Количество уравнений равно количеству степеней свободы механической системы. Для удобства в решении проблемы, все силы и массы в плоских механизмах с одной степенью свободы сводятся к одной линии или точке механизма, который называется ссылкой сокращения или точкой отсчета.Произвольный момент, приложенный к редукционному звену, называется моментом редукции. Момент уменьшения равен совокупности всех моментов и сил, приложенных к звеньям механизма. Произвольный момент инерции редукционного звена называется приведенным моментом инерции. Кинетическая энергия редукционного звена равна сумме кинетических энергий всех звеньев механизма. Аналогично определяется приведенная сила и масса механизма в точке приведения (рисунок 1, а):

где M _r — приведенный момент; J _r — приведенный момент инерции; P _r — приведенная сила; м _r — приведенная масса; M ₁, M ₂, P ₂ и P ₃ — моменты и силы, приложенные к

Рисунок 1 .Действие сил и моментов в кривошипно-скользящем механизме (а) в редукторе (б) и в контрольной точке (в): (1) кривошип, (2) тяга, (3) ползун, ( M ) приведенный момент M _r , (A) неподвижная опора

звена механизма; ω ₁ и ω ₂ — угловые скорости звеньев; V _H и v _c — скорости точек B и C механизма; vS ₂ — скорость центра тяжести звена 2; V _K — скорость точки K приложения силы P ₂; α ₂ — угол между векторами P ₂ и V _K ; а α ₃ — угол между векторами P ₃ и v _c.Уравнение движения в этом случае:

, то есть M _r зависит в общем случае от времени, положения и скорости.

Уравнения движения обычно нелинейные. Нет точных методов решения этих уравнений; Поэтому используются приближенные графические, графоаналитические методы и методы численного интегрирования. Определение закона движения механической системы затруднено, если учесть трение и зазоры в кинематических парах, а также изменчивость масс звеньев.В некоторых случаях — например, при изучении переходных процессов в машинах — некоторые внешние силы нельзя рассматривать как фиксированные, поскольку движение механизма может иметь обратное влияние на характеристики этих сил. Например, в некоторых условиях высокого ускорения нельзя принять характеристику крутящего момента электродвигателя как состоящую из фиксированной зависимости момента на валу двигателя от угловой скорости, поскольку электромагнитные процессы в двигателе могут существенно повлиять на момент.В этом случае к дифференциальным уравнениям движения механической системы добавляется дифференциальное уравнение электромагнитных процессов в электродвигателе, и все уравнения решаются одновременно.

Задачи регулирования движения агрегатов машин и управления ими рассматриваются в теории управления. Различают неустойчивые, переходные и установившиеся режимы движения. В установившемся режиме скорости точек механизма являются периодическими функциями времени или положения или остаются постоянными.Управление установившимся движением заключается в поддержании угловой скорости редукционного звена, не превышающей допустимого отклонения от ее значения. Для этого в машине разработан и установлен специальный груз — маховик. Необходимость управления нестационарным движением возникает тогда, когда, несмотря на непериодическое изменение внешних сил или масс, средняя скорость редукционного звена должна поддерживаться на постоянном уровне. Для этого на машине установлены специальные автоматические регуляторы.В этом случае основной задачей является определение устойчивости движения системы машина-регулятор. Однако, если скорость или другой параметр какого-либо звена необходимо изменить в соответствии с фиксированным законом (программой), в машине устанавливается устройство программирования. Примером такого управления может служить программное управление мясорубками. Конкретной проблемой, анализируемой теорией управления, является определение оптимальных условий движения машины (оптимального управления).Примерами являются определение движения, включающего самый быстрый переходный режим при ограниченном ускорении (оптимальное движение по отношению к скорости работы) или движение, требующее минимальных затрат энергии в переходном режиме (оптимальное движение относительно потерь ).

Определение потерь, кроме рабочих потерь в машинах, сводится к определению потерь на трение, которые являются основными по своей природе и влияют на эффективность машин и механизмов.Степень использования энергии в машине оценивается с точки зрения механического КПД.

Кинетостатические расчеты механизмов, которые выполняются для известных условий движения механизма, выполняются путем определения реакций кинематических пар на все заданные внешние силы, а также на силы инерции звеньев и силы трения. в кинематических парах. Значения этих реакций являются частью расчета прочности звеньев и необходимы для выбора подшипников и расчета их смазки.

Уравновешивание машин и механизмов осуществляется за счет рационального подбора и размещения противовесов, снижающих динамические давления в кинематических парах механизмов. На практике машины стабилизируются путем установки на фундамент (предотвращение вибрации) или путем уравновешивания вращающихся масс. Силы инерции в современных высокоскоростных машинах достигают высоких значений. Силы инерции, которые различаются по величине и направлению, нарушают нормальную работу элементов машины и являются источниками вибрации и шума, которые отрицательно влияют на обслуживающий персонал и препятствуют нормальному функционированию других механизмов и устройств.В вибрационных машинах учитываются условия возникновения сильных вибраций в их рабочих элементах. Динамические исследования в машинах напрямую связаны с расчетом прочности и жесткости элементов машин, которые выполняются в связи с выбором размеров и конструкцией деталей. Методы таких расчетов обычно описываются в учебных дисциплинах, таких как прочность материалов, динамика конструкций и детали машин.

Динамические исследования также выполняются для трехмерных механизмов со многими степенями свободы.Операции, выполняемые системами этого типа, имеют высокую степень универсальности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Кожешник Ю. Динамика машин . Москва, 1961. (Пер. С чеш.)
Зиновьева В.А., Бессонов А.П. Основы динамики машинных агрегатов . М., 1964.
Артоболевский И.И. Теория механизмов , 2-е изд. М., 1967.
Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин , 3-е изд. Москва, 1969.

И.I. A RTOBOLEVSKII и A.P.B ESSONOV

Недавние статьи по теории механизмов и машин

Недавно опубликованные статьи из журнала «Теория механизмов и машин».

Fangyan Zheng | Синхуэй Хан | Линь Хуа | Рулонг Тан | Вэйцин Чжан

Цянцян Чжао | Junkang Guo | Джун Хонг | Грегори С.Чирикджян

Эдуардо Афонсу Рибейро | Диого Стуани Алвес | Катя Луччеси Кавалька | Карлос Альберто Бавастри

Стеффан Ллойд | Ришад Ирани | Моджтаба Ахмади

Яньцинь Чжао | Цзянпин Мэй | Ян Цзинь | Венти Ню

Чанг-Гуан Чжоу | Цзин-Лунь Се | Ху-Тянь Фэн

Мансур Атаей | Амир Хаджепур | Су Чон

Шэн Ли | Ахмет Кахраман

Чуан Ши | Хунвэй Го | Сай Чжан | Жунцян Лю | Цзунцюань Дэн

Хуасянь Вэй | Биджан Ширинзаде | Хуэй Тан | Сяодун Ню

Аммар Аль-Джода | Биджан Ширинзаде | Мохаммадали Гафариан | Тилок Кумар Дас | Джошуа Пинскер

Цзяньфэн Ли | Цян Цао | Минцзе Донг | Чуньчжао Чжан

Исинь Шао | Усян Чжан | Силунь Дин

Т.Пятковский | М. Вольски

Mengjian Tian | Бинчжао Гао

Xuheng Chai | Си Канг | Дунмин Ган | Haoyong Yu | Цзянь С. Дай

Мэн Ли | Тиан Ши | Юнган Ян | Longhui Qi | Чжихуа Чжао

Марко Фарони | Мануэль Бески | Антонио Визиоли | Никола Педрокки

Дэниел Милер | Матия Хойч

Чжун Ло | Лэй Ли | Fengxia He | Сяолу Янь

Юнхун Ю | Чунхо Сух | Ёнчан Ан

Вэй Ду | Shengdun Zhao | Лиин Цзинь | Цзинчжоу Гао | Чжэньхао Чжэн

Донгян Ван | Минхуэй Ху | Баоган Ли | Датун Цинь | Dongye Sun

определение машин и синонимы машин (английский)

Машина для скручивания сигарет Джеймса Альберта Бонсака, изобретенная в 1880 году и запатентованная в 1881 году.

Станок — это инструмент, состоящий из одной или нескольких частей, который сконструирован для достижения определенной цели. Машины представляют собой устройства с приводом, обычно с механическим, химическим, тепловым или электрическим приводом, и часто являются моторизованными. Исторически сложилось так, что устройство требовало движущихся частей, чтобы классифицировать его как машину; однако появление электронных технологий привело к разработке устройств без движущихся частей, которые считаются машинами. ^[1]

Слово «машина» происходит от латинского слова machina , ^[1], которое, в свою очередь, происходит от дорического греческого μαχανά (махана), ионического греческого μηχανή (mechane) «устройство, машина, двигатель. «^[2] и то из μῆχος (mechos),« означает средство, средство ».^[3] Значение машины прослеживается в Оксфордском словаре английского языка ^[4] как в независимо функционирующей структуре, а в словаре Merriam-Webster ^[5] — в том, что было сконструировано. Это включает человеческий замысел в понятие машины.

Простая машина — это устройство, которое просто преобразует направление или величину силы, но существует большое количество более сложных машин. Примеры включают автомобили, электронные системы, молекулярные машины, компьютеры, телевидение и радио.

История

Возможно, первым примером созданного руками человека устройства, предназначенного для управления мощностью, является ручной топор, сделанный из кремня в виде клина. Клин — это простой станок, который преобразует поперечную силу и движение инструмента в поперечную силу раскола и движение заготовки.

Идея «простой машины» возникла у греческого философа Архимеда примерно в 3 веке до нашей эры, который изучал «архимедовы» простые машины: рычаг, шкив и винт.^[6] ^[7] Он открыл принцип механического преимущества в рычаге. ^[8] Позже греческие философы определили классические пять простых машин (исключая наклонную плоскость) и смогли приблизительно вычислить их механическое преимущество. ^[9] Герон Александрийский (ок. 10–75 гг. Н. Э.) В своей работе Mechanics перечисляет пять механизмов, которые могут «приводить в движение груз»; рычаг, брашпиль, шкив, клин и винт, ^[7] и описывает их изготовление и использование.^[10] Однако понимание греков ограничивалось статикой простых машин; баланс сил, а не динамика; компромисс между силой и расстоянием, или концепция работы.

В эпоху Возрождения динамика Mechanical Powers , как назывались простые машины, начала изучаться с точки зрения того, сколько полезной работы они могут выполнять, что в конечном итоге привело к новой концепции механической работы. В 1586 году фламандский инженер Саймон Стевин получил механическое преимущество наклонной плоскости, и она была включена в другие простые машины.Полная динамическая теория простых машин была разработана итальянским ученым Галилео Галилеем в 1600 году в Le Meccaniche («О механике»). ^[11] ^[12] Он был первым, кто понял, что простые машины не создают энергию, а только преобразуют ее. ^[11]

Классические правила трения скольжения в машинах были открыты Леонардо да Винчи (1452–1519), но остались неопубликованными в его записных книжках. Они были заново открыты Гийомом Амонтоном (1699) и получили дальнейшее развитие Шарлем-Огюстеном де Куломбом (1785).^[13]

Типы

Типы машин и комплектующих
Классификация		Станки
Простые машины		Наклонная плоскость, колесо и ось, рычаг, шкив, клин, винт
Механические компоненты		Ось, подшипники, ремни, ковш, застежка, шестерня, шпонка, звено цепи, рейка и шестерня, роликовые цепи, трос, уплотнения, пружина, колесо
Часы		Атомные часы, Хронометр, Маятниковые часы, Кварцевые часы
Компрессоры и насосы		Винт Архимеда, Эжекторно-струйный насос, Гидравлический цилиндр, Насос, Тромпа, Вакуумный насос
Тепловые двигатели	Двигатели внешнего сгорания	Паровой двигатель, двигатель Стирлинга
Тепловые двигатели	Двигатели внутреннего сгорания	Поршневой двигатель, газовая турбина
Тепловые насосы		Абсорбционный холодильник, термоэлектрический холодильник, регенеративное охлаждение
Тяги		Пантограф, кулачок, Peaucellier-Lipkin
Турбина		Газовая турбина, Реактивный двигатель, Паровая турбина, Водяная турбина, Ветрогенератор, Ветряная мельница
Aerofoil		Парус, крыло, руль, закрылки, гребной винт
Электронные устройства		Вакуумная лампа, транзистор, диод, резистор, конденсатор, индуктор, мемристор, полупроводник, компьютер
Роботы		Привод, сервопривод, сервомеханизм, шаговый двигатель, компьютер
Разное		Торговый автомат, Аэродинамическая труба, Контрольные весы, Клепальные машины

Механический

Основные статьи: Машиностроение и машиностроение.

Простые машины

Таблица простых механизмов из Cyclopedia Чемберса, 1728 г.^[14] Простые машины предоставляют «словарь» для понимания более сложных машин.

Идея о том, что машину можно разбить на простые подвижные элементы, привела Архимеда к определению рычага, шкива и винта как простых машин. Ко времени Возрождения этот список расширился, включив в себя колесо и ось, клин и наклонную плоскость.

Двигатели

Двигатель или двигатель — это машина , предназначенная для преобразования энергии в полезное механическое движение.^[15] ^[16] Тепловые двигатели, включая двигатели внутреннего сгорания и двигатели внешнего сгорания (например, паровые двигатели), сжигают топливо для создания тепла, которое затем используется для создания движения. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическое движение, пневматические двигатели используют сжатый воздух, а другие, такие как заводные игрушки, используют упругую энергию. В биологических системах молекулярные двигатели, такие как миозины в мышцах, используют химическую энергию для создания движения.

Электрооборудование

Электромашина

Основная статья: Электрическая машина

Электрическая машина — это общее название устройства, которое преобразует механическую энергию в электрическую, преобразует электрическую энергию в механическую или изменяет переменный ток с одного уровня напряжения на другой уровень напряжения.

Электронная машина

Основная статья: Электроника

Электроника — это раздел физики, техники и технологий, связанный с электрическими схемами, которые включают активные электрические компоненты, такие как вакуумные лампы, транзисторы, диоды и интегральные схемы, а также связанные с ними технологии пассивных соединений. Нелинейное поведение активных компонентов и их способность управлять электронными потоками делает возможным усиление слабых сигналов и обычно применяется для обработки информации и сигналов.Точно так же способность электронных устройств действовать как переключатели делает возможной цифровую обработку информации. Технологии соединения, такие как печатные платы, технология упаковки электроники и другие разнообразные формы инфраструктуры связи, дополняют функциональность схемы и превращают смешанные компоненты в рабочую систему.

Машины вычислительные

Компьютеры хранят поток электронов и манипулируют им, при этом шаблоны в этом хранилище и поток интерпретируются как манипулирование информацией.Смотрите Конечный автомат и машину Тьюринга.

Чарльз Бэббидж сконструировал различные машины для табулирования логарифмов и других функций в 1837 году. Его разностная машина — первый механический калькулятор. Эта машина считается предшественницей современных компьютеров, хотя ни один из них не был построен при его жизни.

Молекулярные машины

Изучение молекул и белков, лежащих в основе биологических функций, привело к концепции молекулярной машины. Например, современные модели работы молекулы кинезина, которая транспортирует везикулы внутри клетки, а также молекулы миоцина, которая действует против актина, вызывая сокращение мышц; эти молекулы контролируют движение в ответ на химические раздражители.

Исследователи нанотехнологий работают над созданием молекул, которые совершают движение в ответ на определенный стимул. В отличие от молекул, таких как кинезин и миозин, эти наномашины или молекулярные машины представляют собой конструкции, подобные традиционным машинам, которые предназначены для выполнения определенной задачи.

Элементы машин

Основная статья: элемент машины

Машины собираются из стандартных типов компонентов. Эти элементы состоят из механизмов, которые управляют движением различными способами, таких как зубчатые передачи, транзисторные переключатели, ременные или цепные приводы, рычажные механизмы, кулачковые и ведомые системы, тормоза и сцепления, а также структурных компонентов , таких как элементы рамы и крепежные детали.

Современные машины включают датчики, исполнительные механизмы и компьютерные контроллеры. Форма, текстура и цвет крышек обеспечивают стильный и функциональный интерфейс между механическими компонентами машины и ее пользователями.

Механизмы

Сборки внутри машины, которые управляют движением, часто называют «механизмами». ^[17] ^[18] Механизмы обычно классифицируются как шестерни и зубчатые передачи, кулачковые и следящие механизмы и рычажные механизмы, хотя существуют и другие специальные механизмы, такие как зажимные рычаги, индексирующие механизмы и фрикционные устройства, такие как тормоза и сцепления.

Для получения дополнительной информации о механических машинах см. Машины (механические) и Механические системы.

Контроллеры

объединяют в себе датчики, логические схемы и исполнительные механизмы для поддержания работоспособности компонентов машины. Возможно, наиболее известным является регулятор для парового двигателя. Примеры этих устройств варьируются от термостата, который при повышении температуры открывает клапан для охлаждающей воды, до регуляторов скорости, таких как система круиз-контроля в автомобиле. Программируемый логический контроллер заменил реле и специализированные механизмы управления программируемым компьютером.Серводвигатели, которые точно позиционируют вал в ответ на электрическую команду, — это приводы, которые делают возможными роботизированные системы.

Дизайн

Основная статья: инженерия

Дизайн играет важную роль на всех трех основных этапах жизненного цикла продукта:

изобретение , которое включает определение потребности, разработку требований, генерацию концепции, разработку прототипа, изготовление и верификационные испытания;
проектирование производительности включает в себя повышение эффективности производства, снижение требований к обслуживанию и техническому обслуживанию, добавление функций и повышение эффективности, а также проверочные испытания;
рецикл — это этап вывода из эксплуатации и утилизации, который включает восстановление и повторное использование материалов и компонентов.

Удар

Промышленная революция

Основная статья: промышленная революция

Промышленная революция был периодом с 1750 по 1850 год, когда изменения в сельском хозяйстве, производстве, добыче полезных ископаемых, транспорте и технологиях оказали глубокое влияние на социальные, экономические и культурные условия того времени. Он зародился в Великобритании, а затем распространился по Западной Европе, Северной Америке, Японии и, в конечном итоге, по всему миру.

Начиная с конца XVIII века, в Великобритании начался переход от ранее ручного труда и экономики, основанной на тягловом животноводстве, к машинному производству. Это началось с механизации текстильной промышленности, развития технологий производства чугуна и увеличения использования очищенного угля. ^[19]

Механизация и автоматизация

Основные статьи: Механизация и автоматизация Гидравлический шахтный подъемник для подъема руды.Этот ксилограф взят из книги «De re Metallica» Джорджа Бауэра (псевдоним Георгиус Агрикола, ок. 1555 г.), раннего учебника горного дела, который содержит многочисленные чертежи и описания горного оборудования.

Механизация или механизация (BE) предоставляет операторам-людям оборудование, которое помогает им выполнять мускульные потребности при работе или заменяет мускульную работу. В некоторых сферах механизация включает использование ручных инструментов. В современном использовании, например, в машиностроении или экономике, механизация подразумевает более сложное оборудование, чем ручные инструменты, и не включает простые устройства, такие как мельница для лошадей или осла без механического привода.Устройства, которые вызывают изменение скорости или переход от возвратно-поступательного движения к вращательному, с использованием таких средств, как шестерни, шкивы или шкивы и ремни, валы, кулачки и кривошипы, обычно считаются машинами. После электрификации, когда большая часть мелкой техники перестала приводиться в действие вручную, механизация стала синонимом моторизованных машин. ^[20]

Автоматизация — это использование систем управления и информационных технологий для снижения потребности в человеческом труде при производстве товаров и услуг.В сфере индустриализации автоматизация — это шаг за пределы механизации. В то время как механизация предоставляет операторам-операторам оборудование, которое помогает им выполнять мышечные потребности работы, автоматизация также значительно снижает потребность в человеческих сенсорных и умственных потребностях. Автоматизация играет все более важную роль в мировой экономике и в повседневной жизни.

Автоматы

Автомат (множественное число: автоматы или автоматы ) — это самоуправляемая машина. «Бюро по патентам и товарным знакам США, патент №40891, Toy Automation «. Патенты Google. http://www.google.com/patents?id=QhIAAAAAEBAJ&dq=patent:40891%7C. Проверено 7 января 2007.

Дополнительная литература

Оберг, Эрик; Франклин Д. Джонс, Холбрук Л. Хортон и Генри Х. Райффель (2000). изд. Кристофер Дж. Макколи, Риккардо Хилд и Мухаммед Икбал Хуссейн. изд. Справочник по машинному оборудованию (26-е изд.). Нью-Йорк: Industrial Press Inc.. ISBN 0-8311-2635-3.
Reuleaux, Franz; (пер. и аннотировано А. Б. Кеннеди) (1876 г.). Кинематика машин . Нью-Йорк: перепечатано Dover (1963).
Uicker, J. J .; Г. Р. Пеннок и Дж. Э. Шигли (2003). Теория машин и механизмов . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.