Курсовое проектирование по теории механизмов и машин

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологический политики и образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования 

«Волгоградский государственный аграрный университет»

В. В. Жога

И. А. Несмиянов
Н. С. Воробьева 

В. В. Дяшкин-Титов 

М. Е. Николаев

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ 

И МАШИН

Учебно-методическое пособие

Волгоград

Волгоградский ГАУ

2019

УДК 621.01
ББК 34.4
К-93

Рецензент –

кандидат технических наук, доцент кафедры «Детали машин и ПТУ» 
ФГБОУ ВО «ВолгГТУ» А.В. Попов

К – 93   Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: 
учебно-методическое пособие / В.В. Жога, И.А. Несмиянов, Н.С. Воробьева, В.В. Дяшкин-Титов, М.Е. Николаев. – Волгоград: ФГБОУ ВО 
Волгоградский ГАУ, 2019. – 80 с.

Учебно-методическое пособие составлено для проведения практи
ческих занятий и самостоятельного выполнения курсового проекта по 
дисциплине «Теория механизмов и машин» согласно Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 35.03.06 «Агроинженерия», 20.03.01 – «Техносферная безопасность».

УДК 621.01
ББК 34.4

© ФГБОУ ВО Волгоградский государственный 

аграрный университет, 2019

© Авторы, 2019 

ВВЕДЕНИЕ

Значение курса теории механизмов и машин для инженерного 

образования велико. Специалисты по эксплуатации сельскохозяй
ственной техники и оборудования должны хорошо разбираться в ос
новных видах механизмов и знать их кинематические и динамические 

свойства. Эти знания необходимы для ясного понимания принципов 

работы отдельных механизмов и их взаимодействия в машине. В про
цессе эксплуатации любой машины всегда возможно возникновение 

неполадок и отказов в ее работе. Устранить эти неисправности, а в не
которых случаях даже дать задание на проектирование нового меха
низма может только инженер, хорошо знающий кинематические и ди
намические свойства механизмов.

Курсовой проект по теории механизмов и машин является од
ним из важнейших видов изучения курса. Он способствует приобре
тению навыков применения общих методов проектирования и иссле
дования механизмов и машин. При выполнении проекта используются 

знания, полученные при изучении теоретической части дисциплины, а 

также предшествующих дисциплин: физики, математики, теоретиче
ской механики, начертательной геометрии.

Самостоятельное решение студентами ряда примеров по курсу 

«Теория механизмов и машина имеет большое значение. Учит прак
тическому применению методов структурного и кинематического 

анализа и синтеза механизмов, не только развивает расчетную техни
ку студента, но и обогащает его представления о новых, ему еще не 

известных схемах механизмов и их свойствах.

Курсовой проект по теории механизмов и машин является пер
вой самостоятельной расчетно-графической работой студентов инже
нерно-технологического факультета. Цель его - закрепить и углубить 

знания по основным разделам курса, содействовать развитию навыков 

комплексного исследования и проектирования механизмов и машин.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И НЕОБХОДИМЫЕ 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ 

Теория механизмов и машин – наука, изучающая строение 

(структуру), кинематику и динамику механизмов в связи с их анали
зом и синтезом.

Анализ осуществляется при заданных размерах и массе звеньев, 

когда необходимо определить: скорости, ускорения, действующие си
лы, напряжения в звеньях и их деформации. В результате может быть 

произведен проверочный расчет на прочность, выносливость и т.д.

Синтез осуществляется при заданных скоростях, ускорениях, 

действующих силах, напряжениях или деформациях. При этом требу
ется определить необходимые размеры звеньев, их форму и массу. 

При синтезе часто решается задача оптимального проектирования 

конструкции.

Механизм – совокупность физических тел (звеньев) подвижно 

связанных между собой и обладающих определённостью движения, 

предназначенных для передачи и преобразования движения.

Звено механизма – деталь или группа деталей, которые при 

движении не изменяют своего положения относительно друг друга, то 

есть соединены жестко.

Звенья бывают простые (состоят из одной детали) и сложные

(состоят из нескольких деталей, иногда из различных материалов, 

жёстко связанных между собой).

Во всяком механизме имеется одно или несколько подвижных 

звеньев и всегда только одно неподвижное.

Неподвижное звено, состоящее из одной или нескольких дета
лей, называется стойкой.

Таким образом, каждый механизм имеет стойку и подвижные 

звенья, среди которых выделяют входные, выходные и промежуточ
ные звенья.

Входным (ведущим) звеньям сообщается движение, преобразу
емое механизмом в требуемые движения выходных (ведомых) звень
ев с помощью промежуточных звеньев. Обычно в механизме имеет
ся одно входное и выходное звено. Но в некоторых случаях имеют ме
сто механизмы с несколькими входными или выходными звеньями, 

например, дифференциал автомобиля. 

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 

Кинематическая пара – подвижное соединение двух звеньев 

находящихся в соприкосновении.

По характеру соприкосновения звеньев различают:

Рисунок 1 

1. Низшие кинематические пары – соприкосновение в звеньях 

происходит по поверхностям (а).

2. Высшие кинематические пары – соприкосновение в звеньях 

происходит по линиям и точкам (б).

Преимуществом низших кинематических пар является возмож
ность передачи значительных усилий при малом износе, а достоин
ством высших кинематических пар возможность воспроизводить до
статочно сложные относительные движения.

По относительному движению звеньев, образующих пару, ки
нематические пары делятся на:

- вращательные,

x    

y    

z    

A    

B    

C    

- поступательные,

- винтовые,

- плоские,

- сферические.

Как известно, любое тело в декартовой системе координат имеет 

6 степеней свободы или подвижности (W=6).

Рисунок 2 

Так как вхождение звена в кинематическую пару с другим зве
ном налагает на относительные движения этих звеньев условия связи 

(ограничения), то число условий связи может располагаться в преде
лах от 1 до 5, то есть 
5
1

 S
. Следовательно, число степеней свобо
ды W звена кинематической пары в относительном движении может  

быть выражено зависимостью

6
W
S


(1) 

Таким образом, число степеней свободы звена кинематической 

пары в относительном движении может изменяться от 1 до 5.

Все кинематические пары делятся на классы. Класс кинемати
ческой пары определяется числом условий связи (ограничений), 

накладываемых на относительное движение звеньев этой пары.

Таблица 

Класс  
кинематической 

пары

Число 
условий 

связи 

(ограничений), S

Подвижность, 

W
Схема

Условное 
обозначе
ние

1
2
3
4
5

I
S=1
W=5

II
S=2
W=4

III
S=3
W=3

IV
S=4
W=2

V
S=5
W=1

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 

Кинематическая цепь – звенья, связанные между собой кине
матическими парами различных классов.

Кинематические цепи бывают пространственными и плоскими, 

простыми и сложными, открытыми и замкнутыми.

Пространственные кинематические цепи – цепи, звенья ко
торых двигаются в различных плоскостях.

Плоские кинематические цепи – цепи, звенья которых двига
ются в одной или параллельных плоскостях.

Простой кинематической цепью называется такая цепь, в ко
торой нет ни одного звена образующего с другими звеньями более 

чем две кинематические пары.

1

2

3

Рисунок 3 – Простая кинематическая цепь

Сложной называется такая цепь, в которой имеется хотя бы 

одно звено, образующее с другими звеньями три или более кинема
тических пар.

1

2

3

4

Рисунок 4 – Сложная кинематическая цепь. 

(Звено 1 образует три кинематические пары. Звено 3 образует две 

кинематические пары)