Меню

Технология. 5 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман

Глава 2. Техника и техническое творчество
§ 4. Основные понятия о машинах, механизмах и деталях

Уровень развития техники и технологий является показателем научно-технического развития общества. Понятие техники включает в себя технические изделия и устройства, не существующие в природе и изготовленные человеком для осуществления какой-либо деятельности: машины, механизмы, приспособления, оборудование, приборы, инструменты. В данной главе вы познакомитесь с основным назначением машин, механизмов и деталей, с основами технического творчества, моделирования и конструирования.

Машина — это техническое устройство, состоящее из взаимосвязанных функциональных частей (деталей, узлов, механизмов), использующее энергию для выполнения возложенных на него функций. Машины создаются для облегчения труда человека и повышения производительности труда. Технические устройства работают во всех областях науки и техники, они помогают людям на производстве и в быту (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Технические устройства

В зависимости от назначения и выполняемых функций машины делятся на три группы (вида): энергетические, рабочие и информационные машины.

Энергетические машины — машины, преобразующие один вид энергии в другой: электродвигатели, электрогенераторы, двигатели внутреннего сгорания в автомобилях, турбины в самолётах. В обычном автомобиле энергетическая машина — бензиновый двигатель, который преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию вращения. В электрогенераторе механическая энергия вращающейся части генератора — ротора — преобразуется в электрическую энергию. В электрическом двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращающейся части двигателя.

Рабочие машины — группа машин, в которую входят технологические, транспортные, транспортирующие и бытовые машины. Технологические машины предназначены для преобразования материалов (рис. 2.2). К этой группе относятся, например, сверлильный станок, служащий для получения отверстий, токарный станок, предназначенный для обработки резцом вращающейся заготовки, швейная машина, необходимая для обработки ткани. Производственные роботы (рис. 2.2, а), используемые при сборке автомобилей, тоже являются технологическими машинами. Транспортные машины осуществляют перемещение людей и грузов на большие расстояния. К этой группе относятся автомобили, поезда и самолёты. Транспортирующие машины перемещают людей и грузы на малые расстояния. К этой группе относятся эскалаторы, подъёмные краны, конвейеры (рис. 2.2, в). Бытовые машины используются в домашнем хозяйстве. К этой группе относятся, например, пылесосы и холодильники.

Информационные машины предназначены для сбора, обработки и использования информации. Это компьютеры, аппараты связи, музыкальные инструменты.

Рис. 2.2. Технологические машины:
а — сварочный робот; б — станок-автомат по производству макаронных изделий; в — автоматическая линия фасовки и упаковки товара

Сейчас в производстве часто используют промышленные роботы (см. рис. 2.2, а), станки-автоматы (рис. 2.2, б), автоматические линии (см. рис. 2.2, в), автоматические цеха и заводы, в которых весь технологический процесс выполняется по определённой программе без участия человека.

Механизм — внутреннее устройство машины, прибора, аппарата, приводящее их в действие. Примерами механизмов могут служить слесарные тиски и зажимы столярного верстака.

В состав механизмов входят валы, приводные ремни, подшипники, которые называются звеньями. Механизмы, в которых один вид движения преобразуется в другой, например вращательное в поступательное, называются механизмами преобразования движения.

Принцип действия таких механизмов рассмотрим на примере винтового механизма. Винтовой механизм слесарных тисков (рис. 2.3) состоит из подвижного винта и неподвижной гайки.

Рис. 2.3. Винтовые механизмы в слесарных тисках:
а — внешний вид; б — изображение на кинематической схеме; 1 — винт; 2 — подвижная губка; 3 — гайка; 4 — подшипник скольжения

Ведущим звеном в тисках (см. рис. 2.3) служит винт 7, который соединён с подвижной губкой 2 и вращается в неподвижной гайке 3. Вращательное движение винта 1 преобразуется в поступательное движение губки 2.

Для того чтобы специалист мог понять, как действует механизм, испльзуют сециальные графические документы — кинематические схемы. На них с помощью условных обозначений показывают те части механизмов, которые принимают участие в передаче движения, — зубчатые колёса (рис. 2.4), валы, шкивы, подшипники, ходовые винты и т. д.

Рис. 2.4. Цилиндрическая зубчатая передача:
а — наглядное изображение; б — изображение на кинематической схеме

Деталь — изделие, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций. Любая машина состоит из механизмов, а механизмы — из деталей.

В машиностроении существует две группы деталей: детали общего назначения, или типовые (рис. 2.5), и специальные детали. Типовые детали встречаются практически во всех машинах, специальные детали создаются для одного или нескольких типов машин (например, станины и корпуса станков). Работоспособность деталей оценивается по прочности, жёсткости, износостойкости, морозостойкости, теплостойкости и т. д.

Рис. 2.5. Типовые детали машин и механизмов: а — болт с гайкой; б — коленчатый вал; в — подшипник качения

В механизме детали могут быть соединены по разному: соединения деталей бывают подвижные (ось и колесо велосипеда) и неподвижные (обод и колесо велосипеда). Неподвижные соединения подразделяются на разъёмные и неразъёмные. Разъёмные соединения могут быть разобраны и собраны без поломки изделия. Примером может служить резьбовое соединение (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Резьбовое соединение

При неразъёмном соединении детали можно разъединить лишь при разрушении крепления или самих деталей. Соединение заклёпками или сварное соединение (рис. 2.7) — примеры неразъёмных соединений.

Рис. 2.7. Неразъёмные соединения:
а — заклёпка с полукруглой головкой; б — сварное соединение

Детали могут иметь различные конструктивные элементы: отверстия, окна, фаски, прорези, проточки, шпоночные канавки и т. д. (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Примеры конструктивных элементов деталей

Они закладываются в конструкцию детали при проектировании и зависят от назначения детали, вида соединения и сборки.

Полезная информация

Наливное водяное колесо (рис. 2.9) — механическое устройство для преобразования энергии падающей воды в энергию вращательного движения, с тем чтобы посредством оси колеса можно было совершать работу.

Кинематика — в переводе с греческого «движение».

Рис. 2.9. Наливное водяное колесо

Вопросы и задания:

1. К какой группе (видам) машин относятся пылесос, компьютер, сверлильный станок, стиральная машина?

2. Почему в настоящее время широко используются промышленные роботы, станки-автоматы, автоматические цеха и заводы?

3*. Какими показателями можно оценить работоспособность шариковой ручки?

Задание

Используя материал параграфа и сведения из Интернета, заполните следующие таблицы.

Таблица 1

Группы машин

Таблица 2

Кинематические схемы

Таблица 3

Виды соединений