Некоторые сведения о механизмах
Законы и методы теоретической механики находят свое практическое приложение прежде всего в теории механизмов, так как механизмы являются кинематической основой всех машин, механических приборов и промышленных роботов.
Основные определения теории механизмов и машин изложены в § 9.2 настоящей книги, из которого видно, что кинематические пары и цепи могут быть плоскими и пространственными. Звенья плоских механизмов совершают плоскопараллельное движение.
Основные плоские механизмы с низшими парами.Как известно из § 9.2, звенья низших пар соприкасаются по поверхностям (поступательные, вращательные и винтовые пары).
Основным типом плоского механизма является шарнирный четырехзвенник, принципиальная схема которого изображена на рис. 17.10, а. В этом механизме четыре вращательные кинематические пары и четыре звена: 1 — кривошип, 2 — шатун, 3 — коромысло, 4 — стойка. Такой механизм называется кривошипно-коромыеловым и является однокривошшшым; крайние положения звеньев показаны на рисунке.
|
|
| 169 |
Кривошипно-коромысловый механизм встречается в металлорежущих станках, прессах, ковочных, полиграфических, сельскохозяйственных и других машинах, а также во многих приборах.
|
|
Если стойка шарнирного четырехзвенника самое короткое звено или если звенья 1 и 3 равной длины, то механизм становится двухкри-вошипным, так как звено 3 так же, как и кривошип 1,получит возможность совершать полный оборот.
|
|
|
На рис. 17.10, б показана схема двухкривошипного механизма, который называется шарнирным параллелограммом; у такого механизма оба кривошипа вращаются в одном направлении с одинаковой угловой скоростью, а шатун 2 движется поступательно. Шарнирный параллелограмм применяется, например, в локомотивах в качестве спарника, передающего вращение ведомым колесам, или в механизме чертежного приспособления, изображенного на рис. 10.2. На рис. 17.10, б тонкими линиями показан шарнирный антипараллелограмм, кривошипы которого вращаются в противоположных направлениях.
На рис. 17.11 показаны схемы применения шарнирного четырехзвенника в тестосмесительпой машине (а)и машине для ворошения сена (б).
Если в шарнирном четырехзвеннике преобразовать одну вращательную пару в поступательную, то получится широко распространенный кривошипно-ползунный механизм (см. рис. 9.1). Такой механизм является центральным, так как ось ползуна пересекает ось кривошипа. Если ось ползуна смещена от оси кривошипа на величину эксцентриситета е (рис. 17.12), то кривошипно-ползунный механизм называется
|
|
нецентральным. На этом рисунке показаны тонкими линиями крайние положения звеньев механизма и видно, что угол поворота кривошипа при прямом (обычно рабочем) ходе больше, чем при обратном (обычно холостом) ходе. Следовательно, в нецентральном ме-
|
|
|
170
|
|
ханизме холостой ход совершается с большей скоростью, чем рабочий.
За счет эксцентриситета угол давления 
шатуна на ползун (а следовательно, и давление ползуна на направляющие) во время рабочего хода будет меньше, чем при холостом. Это благоприятно сказывается на КПД и долговечности машины, так как обычно нагрузка на механизм при рабочем ходе значительно больше, чем при холостом.
На рис. 9.4 показана схема четырехзвенного кривошипно-кулисного механизма с поступательно движущейся кулисой. Этот механизм преобразует вращательное движение кривошипа ОМ в возвратно-поступательное движение кулисы с помощью камня кулисы М,шарнирно соединенного с пальцем кривошипа.
На рис. 17.13 изображена схема шестизвенного кривошипно-кулисного механизма, применяемого, например, в поперечно-строгальных станках. Такой механизм преобразует непрерывное вращательное движение кривошипа ОА в возвратно-поступательное движение ползуна М с помощью качающейся кулисы О'В и поступательно движущейся кулисы MB.Из рисунка видно, что угол поворота кривошипа при рабочем ходе ползуна заметно больше, чем при холостом, следовательно, скорость рабочего хода будет меньше скорости холостого хода.
|
|
|
Скорость движения ползуна М при любом положении механизма легко определяется с помощью теоремы о сложении скоростей, согласно которой абсолютная скорость точки равна векторной сумме относительной и переносной скоростей. Прямоугольники скоростей точек А и В показаны на рисунке.
На рис. 17.14 представлена схема кулисного кривошипно-коромыс-лового механизма с качающимся ползуном. Такой механизм применяется, например, в снегоуборочных машинах.
Некоторые механизмы с высшими парами.Как нам известно, звенья высших пар соприкасаются по линиям и точкам. Высшие кинематические пары имеются, например, в механизмах прерывистого движения и кулачковых механизмах.
171
|
|
|
|
На рис. 17.15, а изображен мальтийский механизм, преобразующий непрерывное вращение ведущего звена — кривошипа 1 с пальцем или роликом В на конце в прерывистое вращение ведомого звена — мальтийского креста 2, имеющего радиальные пазы (название механизма возникло от сходства ведомого звена с эмблемой духовно-рыцарского Мальтийского ордена).
|
|
|
Вращение мальтийского креста происходит при повороте кривошипа на угол 
р; остальная часть оборота кривошипа на угол х соответствует остановке ведомого звена 2. Неподвижное положение мальтийского креста фиксируется его сегментными вырезами А,по которым скользит диск 3,жестко связанный с кривошипом 1.
Число пазов мальтийского креста бывает в пределах от 3 до 12. При бесконечно большом числе пазов и радиусе мальтийский крест превра-гится в рейку, которая будет совершать поступательное движение.
На указанном рисунке изображен мальтийский механизм внешнего зацепления, когда ведущее и ведомое звенья вращаются в противоположных направлениях. Для передачи вращения в одном направлении применяют механизмы с внутренним зацеплением.
Мальтийские механизмы применяют в металлообрабатывающих станках, пишущих машинах, кинопроекционных аппаратах и приборах
172
точной механики.
На рис. 17.15, б показан один из видов храпового механизма. Такой механизм преобразует возвратно-качательное движение ведущего звена — рычага 1 с рабочей собачкой 2 в прерывистое одностороннее вращательное движение ведомого звена 3, называемое храповым колесом. При вращении рычага и рабочей собачки в исходное положение храповое колесо остается неподвижным. Дня предотвращения его поворота в обратном направлении предусмотрена стопорная собачка 4.
При бесконечно большом числе зубьев храпового колеса оно превратится в рейку, которая будет совершать прерывистое поступательное движение.
Храповые механизмы применяют, например, в грузоподъемных машинах, механизмах подачи автоматических линий, механизмах завода пружин, пишущих машинах и др.
В технике весьма широкое применение имеют кулачковые механизмы, с помощью которых можно осуществить почти любой заранее заданный закон движения ведомого звена.
Простейший кулачковый механизм —трехзвенный (рис. 17.16) состоит из кулачка 1, толкателя 2 и стойки. Механизм преобразует вращательное движение кулачка в возвратно-поступательное или качательное движение толкателя. На рисунке показаны плоские кулачковые механизмы с толкателями различной конструкции: игольчатым (а), тарельчатым (б), роликовым (в) и сферическим (г).
Существуют механизмы с поступательно движущимися кулачками; такие кулачки называют копирами.
Кулачковые механизмы применяют, например, в двигателях внутреннего сгорания, металлорежущих станках, приборостроении и т. д.
На рис. 17.17 показана сложная разветвленная кинематическая цепь одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Цепь состоит из криво-шипно-ползунного механизма 1—2—3 и двух кулачковых механизмов 4—5 клапанного газораспределения. Коленчатый вал (кривошип 1) и распределительный вал с кулачками 4 связаны между собой зубчатыми колесами.
|
|
173
Все рассмотренные ранее механизмы являются плоскими. На рис. 17.18 изображена схема пространственного кулачкового механизма с цилиндрическим кулачком (барабаном). Такой механизм применяется, например, в металлорежущих автоматах и полуавтоматах.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 805; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!