Теория механизмов и машин (сокр. — ТММ) — наука, изучающая строение, кинематику и динамику машин и механизмов для их анализа, синтеза и проектирования.

Курс теории механизмов и машин (ТММ) как раздел технической механики, является переходной ступенью в цепи механической подготовки инженера – он опирается на фундаментальные знания, полученные студентом при изучении математики, физики, теоретической механики и является базой для изучения последующих практических (специальных) дисциплин механического цикла (прежде всего для курса «Детали машин и основы конструирования»).

Разделы и темы теории механизмов и машин

Перечень разделов и основных тем курса «Теория механизмов и машин»:

1. Основные понятия теории механизмов и машин
   1. Введение в курс ТММ
   2. Машина
   3. Основные понятия элементов машин
      1. Деталь и звено
      2. Кинематическая пара
      3. Кинематическая цепь и механизм
   4. Основные виды механизмов
2. Структурный анализ и синтез механизмов
   1. Определение числа степеней свободы кинематической цепи
   2. Замена высших кинематических пар цепями с низшими парами
   3. Структурная классификация плоских механизмов
      1. Структурная группа (группа Ассура)
      2. Класс механизма
3. Кинематический анализ механизмов с низшими парами
   1. Задачи кинематики
   2. Графический метод кинематического исследования
   3. Графическое дифференцирование. Графическое интегрирование
   4. Графический метод как алгоритм решения задачи с помощью ЭВМ
   5. Метод планов скоростей и ускорений
   6. Аналитический метод кинематического исследования
4. Динамика машин и механизмов
   1. Задачи динамики
   2. Силовой расчет механизмов
   3. Кинетостатика групп Ассура второго класса
   4. Кинетостатика начального звена
   5. Определение уравновешивающей силы (момента) по методу Жуковского Н.Е.
   6. Учет трения в механизмах
   7. Трение скольжения. Трение в поступательных кинематических парах
   8. Трение на наклонной плоскости
   9. Учет формы направляющих, приведенный коэффициент трения
   10. Трение во вращательных парах
   11. Трение в цапфах
   12. Трение в пятах
   13. Трение гибких тел
   14. Трение качения
   15. Энергетический баланс машины
   16. Коэффициент полезного действия системы механизмов
   17. Приведение сил и масс в механизмах
   18. Уравнение движения механизма в дифференциальной форме
   19. Уравновешивание сил инерции вращающихся звеньев
   20. Электро-, гидро-, пневмопривод механизмов
   21. Выбор типа привода
5. Синтез механизмов
   1. Общие методы синтеза механизмов
   2. Синтез механизмов с низшими кинематическими парами
   3. Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением компьютерной техники
   4. Синтез зубчатых механизмов
   5. Основной закон зацепления
   6. Кинематика зубчатых механизмов
   7. Эвольвентное зацепление
   8. Методы изготовления зубчатых колес
   9. Размеры зубчатых колес, формируемые при нарезании стандартным инструментом реечного типа
   10. Геометрические показатели качества зацепления
   11. Кулачковые механизмы. Типы механизмов. Принципы кинематического анализа и синтеза кулачковых механизмов
   12. Динамический синтез кулачковых механизмов
   13. Построение профиля кулачка
   14. Силовое замыкание высшей кинематической пары

Все представленные темы рассматривают базовые понятия и теоретические выкладки предмета.

Расчеты в задачах ТММ

Задачи с решениями и примеры расчетов механизмов для выполнения курсового проекта по теории механизмов и машин:

1. Исследование и проектирование плоских рычажных механизмов
   1. Структурный анализ плоского механизма
   2. Кинематическое исследование плоского механизма
      1. Построение положений звеньев механизма
      2. Построение графика перемещений заданного звена
      3. Построение диаграмм скоростей и ускорений методом графического дифференцирования
      4. Кинематическое исследование механизма методом планов скоростей и ускорений
      5. Аналитический метод кинематического исследования плоских рычажных механизмов
         1. Пример расчета механизма с поступательно движущимся выходным звеном
         2. Пример расчета рычажного механизма с выходным звеном, совершающим вращательное движение
   3. Силовой расчет плоского рычажного механизма
      1. Определение сил и моментов сил инерции
      2. Силовой расчет по методу Н.Г. Бруевича
      3. Определение потерь мощности на трение в кинематических парах
      4. Определение уравновешивающего момента методом Н.Е. Жуковского
2. Кинематический анализ и геометрический синтез зубчатого механизма
   1. Расчет кинематических и силовых характеристик механических передач
   2. Кинематический анализ редуктора
   3. Геометрический расчет пары зубчатых колес, нарезанных стандартным инструментом реечного типа
   4. Построение картины внешнего эвольвентного зацепления
3. Динамический синтез кулачкового механизма
   1. Построение графиков движения толкателя
   2. Определение величины окружности минимального радиуса кулачка
      1. Кулачковый механизм с поступательно движущимся точечным или роликовым толкателем
      2. Кулачковый механизм с коромысловым роликовым толкателем
      3. Кулачковый механизм с поступательно движущимся плоским толкателем
   3. Построение профиля кулачка
   4. Определение усилия пружины, обеспечивающей силовое замыкание высшей пары

Алгоритмы расчетов по типам механизмов:

1. Структурный анализ и синтез механизмов
2. Кинематическое исследование механизмов
3. Аналитический метод кинематического исследования
4. Кинетостатический анализ механизмов
5. Трение в кинематических парах
6. Кинематика зубчатых механизмов. Синтез планетарных и дифференциальных механизмов

Изучение теории механизмов и машин

Целью изучения дисциплин является формирование необходимой начальной базы знаний по общим методам анализа и синтеза механических систем, положенных в основу технологического оборудования, применяемого в сфере будущей профессиональной деятельности выпускника.

Сочетание в теории механизмов и машин теоретических основ с практическими методами решения задач, возникающих при создании и использовании механического оборудования, формирует определенные знания по видам деятельности выпускника: проектно-конструкторской, производственно-технологической, научно-исследовательской, организационно-управленческой.

Учебная литература по ТММ

Для самостоятельного и углубленного изучения курса «Теория механизмов и машин» рекомендуем использовать следующую учебную литературу:

• Учебники по ТММ под авторством:
  • Артоболевский И.И.
  • Тимофеев Г.А. Курс лекций
  • Левитский Н.И.
• Методички
• Справочники
• Сборники задач
• Курсовое проектирование

Требования к уровню освоения ТММ

Дисциплина «Теория механизмов и машин» направлена на подготовку будущего специалиста к решению следующих профессиональных задач и квалификационных требований, определенных Государственным образовательным стандартом направления:

1. Проектирование механизмов машин, оборудования; структурообразование механизмов машин, методы их синтеза, расчета кинематических и динамических характеристик;
2. Осуществление рациональной эксплуатации машин и оборудования;
3. Установление причин неисправности в работе технологического оборудования, принятие мер по их устранению;
4. Знание принципов работы, технических характеристик, конструктивных особенностей разрабатываемых и используемых технических средств;
5. Выполнение опытно-конструкторских разработок;
6. Знание стандартов, технических условий и других руководящих документов по разработке и оформлению технической документации.

Для выполнения указанных выше требований в соответствии с Государственным образовательным стандартом направления студент должен знать:

• основные понятия теории механизмов и машин;
• основные виды механизмов;
• структурный анализ и синтез механизмов;
• кинематический анализ и синтез механизмов;
• кинетостатический анализ механизмов;
• динамический анализ и синтез механизмов;
• динамику приводов; электро-, гидро-, пневмопривод механизмов; выбор типа привода;
• синтез рычажных, передаточных, направляющих механизмов с применением компьютерной техники.

В результате отработки практических занятий и выполнения расчетно-графических работ студент должен уметь:

• определять число степеней свободы (подвижности) механизмов;
• производить структурный анализ и синтез механизмов;
• производить кинематический анализ механизмов;
• производить силовой анализ механизмов;
• учитывать потери на трение при работе механизма и знать пути их снижения;
• производить синтез рычажных, зубчатых, кулачковых механизмов с учетом передачи сил при обеспечении работоспособности конструкции.

Студент должен также закрепить опыт оформления текстовой и графической части проектно-конструкторской документации, полученный при изучении предшествующих курсов, в соответствии с ГОСТами ЕСКД.

---