Скачиваний:   0
Пользователь:   andrey
Добавлен:   26.01.2015
Размер:   4.7 МБ
СКАЧАТЬ

Лекция 1. Историческая справка о возникновении и    развитии дисциплины. Место и назначение курса теории механизмов и машин в инженерном образовании.           Основные понятия, термины и определения: машина,     механизм, звенья механизма, кинематическая пара.     Классификация кинематических пар по числу степеней свободы, числу связей и прочим признакам. Некоторые типы механизмов и их применение в технике. Контрольные     вопросы

 

1.1  Историческая справка о возникновении и развитии   дисциплины

 

         Возникновение теории механизмов и машин (далее – ТММ) как отрасли механики явилось ответом на потребности развивающегося машинного производства, которое с середины 18 века переживало в странах Запада бурный рост.

        Изобретение паровой машины, её широкое использование на железнодорожном и водном транспорте, на фабриках и заводах в качестве источника механической энергии дало импульс для создания новых машин и механизмов.

         Естественно, что на первых порах молодая наука о механизмах и машинах занималась в основном описанием существующих механизмов и созданием методов их исследования на основе достижений теоретической механики и математики.

        Французский учёный Ш. Кулон (1736 – 1806), например, предложил формулы для определения сил трения покоя и скольжения, которыми мы пользуемся и по сей день.

        Англичанин Р. Виллис (1800 – 1875) доказал основную теорему плоского зацепления и предложил аналитический метод исследования планетарных механизмов, с которым вы будете знакомиться в настоящем пособии.

        Наш соотечественник Х.И. Гохман (1851 – 1916) одним из первых опубликовал работу по теории зубчатых зацеплений.

        Основатель российской школы ТММ, математик и механик П.Л. Чебышев (1821 – 1894) предложил и исследовал множество совершенно новых механизмов.

        Большой теоретический и практический вклад в развитие ТММ внёс проф. Н.П. Петров (1836 – 1920). Результаты его исследований в области трения и смазки остаются актуальными и в наше время.

        Проф. И.А. Вышнеградский (1831 – 1895) опубликовал ряд работ по теории регулирования. Его математические методы применяются в теории регулирования и поныне.

         Ряд актуальных и в наше время страниц вписал в ТММ “отец русской авиации” проф. Н.Е. Жуковский (1847 – 1921). Им, например, предложен очень простой способ, позволяющий задачи динамики механизмов свести к задаче о равновесии рычага (Теорема Жуковского о жёстком рычаге). Им же совместно с акад. С.А. Чаплыгиным дано непревзойдённое до сих пор решение гидродинамической задачи для подшипника скольжения бесконечной длины.

        Наш соотечественник проф. Л.В. Ассур (1876 – 1920) показал возможность разделения механизмов с целью их исследования на отдельные более простые части – группы звеньев. Эта идея оказалась столь плодотворной, что термин “группы Ассура” вошёл в научную и учебную литературу.

        Долгое время организатором и лидером отечественной школы ТММ был акад. И.И. Артоболевский (1905 – 1977). Им написаны многочисленные труды по структуре, кинематике и синтезу механизмов, динамике машин, теории машин – автоматов, а также учебники, получившие широкое признание.

 

         1.2 Место и значение курса ТММ в инженерном образовании

 

Теория механизмов и машин является первой дисциплиной, которая вводит вас, студентов, в круг общетехнических и специальных дисциплин. Её задача в учебном процессе состоит в подготовке к восприятию курсов деталей машин, технологии машиностроения и специальных курсов по расчёту и конструированию отдельных видов машин и механизмов в зависимости от специальности обучающихся.

        Велико значение ТММ для инженерной практики, так как она является информативной основой проектирования современных машин.

 

         1.3 Основные понятия, термины и определения: машина, механизм, звено механизма, кинематическая пара

       

        1.3.1 Из названия изучаемой дисциплины можно заключить, что она оперирует с механизмами, а затем уже – с машинами. Тем не менее совершенно очевидно, что механизм по отношению к машине является объектом подчинённым.

        Развитие современной науки и техники неразрывно связано с созданием новых машин, повышающих производительность и облегчающих человеческий труд, а также обеспечивающих средства исследования законов природы и жизни человека.

        Целью создания машины является повышение производительности и облегчение физического труда человека путём замены человека машиной. Машина в ряде случаев может заменить человека не только в его физическом, но и в умственном труде. Она      способна, например, управлять производственными процессами по определённым, заранее составленным программам и в некоторых случаях автоматически обеспечивать процессы с оптимальными результатами.

        Машины, наконец, могут заменять отдельные органы человека, такие, например, как конечности (механизмы манипуляторов, протезы), сердце (искусственное сердце) и пр.

        Содержание термина “машина” менялось по мере развития техники. В настоящее время оно также несколько отличается в формулировках разных авторов. По И.И. Артоболевскому, например, понятие машина определяется следующим образом: машина есть устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации в целях замены или облегчения физического и умственного труда человека /1, c. 11/.

         В зависимости от выполняемых функций машины делят на следующие группы:      

– энергетические машины;

– транспортные машины;

– технологические машины;

– информационные машины.

Энергетические машины предназначены для преобразования любого вида энергии в механическую или наоборот. К ним принадлежат, например, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, паровые машины и турбины, компрессоры, электрогенераторы и др.

         Транспортной называется машина, в которой преобразование материала состоит только в изменении положения перемещаемого объекта. Примеры транспортных машин: автомобиль, тепловоз, самолёт, подъёмный кран, конвейер и т.п.

         Технологической называется машина, в которой преобразование материала состоит в изменении формы, свойства и состояния обрабатываемого предмета. Примеры технологических машин: металлообрабатывающие станки, ткацкие станки, швейные машины, зерноуборочные комбайны, почвообрабатывающие машины и т.п.

         Информационной называется машина, предназначенная для получения и преобразования информации. Примеры информационных машин: арифмометры, механические интеграторы, бухгалтерские машины.

         Электронно–вычислительная машина, строго говоря, машиной не является, поскольку в ней механические движения служат лишь для выполнения вспомогательных операций, например печатания текста. Название “машина” сохранено за ней в порядке исторической преемственности от механических счётных машин типа арифмометров.

Итак, основным признаком, отличающим машину от других устройств, является выполнение механических движений. Отсюда и происходит термин “машина” (лат. machina).

         Одним из результатов технического прогресса стало создание машин-автоматов, в которых все преобразования энергии, материалов и информации выполняются без непосредственного участия человека. Применение машин-автоматов предполагает, однако, присутствие человека (оператора), наблюдающего за их работой и изменяющего при необходимости программу действия.

         Совокупность машин-автоматов, соединённых между собой и предназначенных для выполнения определённого технологического процесса, называется автоматической линией.

 

         1.3.2 Вторым ключевым словом в названии изучаемой вами дисциплины является слово “механизм”. Определение механизма несколько различается в различных источниках. Позаимствуем его у И.И. Артоболевского /1, c. 15/: механизмом называется система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

         Механизмы, входящие в состав машины, весьма разнообразны. Одни представляют собой сочетание только твёрдых тел. Другие имеют в своём основном составе гидравлические, пневматические тела или электрические, магнитные и др. устройства. Такие механизмы соответственно называются гидравлическими, пневматическими, электрическими и т.п. Изучаются они, как правило, вне курса ТММ.

         Не следует отождествлять понятия “машина” и “механизм”. В машине может быть несколько механизмов, а кроме того – различные дополнительные устройства, связанные, например, с управлением. Механизмы, таким образом, составляют важнейшую, хотя и не единственную часть большинства машин.

         Рассматривая какой-либо механизм, например механизм двигателя внутреннего сгорания по рисунку 1.1, отметим в первую очередь твёрдые тела, которые входят в состав механизма. К ним относятся: коленчатый вал 1, шатун 2, поршень 3, цилиндр 4, кулачок 5, ролик 6, рычаг 7 и т.д.

 

         1.3.3 Твёрдые тела, входящие в состав механизма и движущиеся друг относительно друга, называются звеньями.

Звено может представлять собой одну деталь, например кулачок, или состоять из нескольких деталей. Звено 2, например, (шатун) по рисунку 2.1 состоит из собственно тела шатуна, крышки, болтов, гаек и прочих деталей. Важно то, что все эти детали соединены между собой неподвижно и в движении ведут себя как единое твердое тело. Точно так же цилиндр 4, блок 10, головка цилиндра 11 и др. детали жестко соединены между собой и образуют одно звено – неподвижный корпус двигателя.

 

 

Лекция 1

 

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – цилиндр; 5 – кулачок; 6 –  ролик; 7 – рычаг; 8 – клапан; 9 – пружина; 10 – блок; 11 – головка цилиндра.

        

Рисунок 1.1 – Иллюстрация твёрдых тел, образующих звенья механизма двигателя внутреннего сгорания

                  

Звено действительно неподвижное, например корпус двигателя, установленного  на фундаменте, связанном с землей,  или же звено, принимаемое за неподвижное, например корпус того же двигателя, установленного на раме автомобиля, называется стойкой.

Заметим, что под твёрдыми телами в ТММ понимают как тела абсолютно твердые, так и тела деформируемые (пружины) и гибкие     (приводные ремни). Жидкости и газы, входящие в состав гидравлических и пневматических механизмов, звеньями не считаются /2, с. 11/.

В каждом механизме имеются звенья подвижные и звено неподвижное – стойка. В механизме по рисунку 1.1 подвижными, например, являются звенья 1 и 2 (коленчатый вал и шатун), 2 и 3 (шатун и поршень) и т.д. Из числа подвижных звеньев выделяют звенья входные и выходные.

Входным звеном (сокращенно – входом) называется звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение других звеньев.

Выходным звеном (сокращенно – выходом) называется звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Обратимся к рисунку 1.1. В двигателе внутреннего сгорания давление газов в цилиндре после сгорания топлива сообщает движение поршню 3, который является входным звеном. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется механизмом двигателя в требуемое вращательное движение коленчатого вала 1. Поэтому этот вал является выходным звеном.

Звенья механизма по их функциональному назначению делят также на ведущие и ведомые /2, с. 12/.

Ведущим (иначе – движущим) называется звено,  для которого элементарная работа внешних сил, приложенных к нему, является положительной.

Ведомым называется звено, для которого элементарная работа внешних сил, приложенных к нему, является отрицательной или равной нулю.

Не следует путать звенья входные и выходные соответственно с ведущими и ведомыми. Входное звено, оставаясь по определению всегда таковым, чаще, конечно, бывает и ведущим одновременно. Но на некоторых участках движения оно может становиться и ведомым. Например,  поршень 3 по рисунку 1.1 является всегда звеном входным, а во время рабочего хода он становится и звеном ведущим. Но во время остальных трех ходов в четырёхтактном двигателе (выпуска, всасывания, сжатия) поршень становится звеном ведомым и получает энергию через шатун от коленчатого вала,  который в это время приводится в движение поршнями других цилиндров и кинетической энергией маховика.

 

1.3.4 Звенья механизма соединяются между собой подвижно. Звено в общем случае может подвижно соединяться с несколькими звеньями. Однако для удобства изучения кинематических свойств этих соединений принято рассматривать соединения только двух соприкасающихся звеньев.

Подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев называется кинематической парой /2, с. 12/.

Руководствуясь этим определением, можно сказать, что коленчатый вал 1 и шатун 2 по рисунку 1.1 образуют кинематическую пару. Она допускает  единственное вращательное движение одного звена (шатуна например) относительно другого звена (коленчатого вала). Точно так же поршень 3 и цилиндр 4 образуют кинематическую пару, допускающую только взаимное поступательное движение. В обоих приведенных примерах кинематические пары допускают только одно единственное движение звеньев. Поэтому такие пары называют одноподвижными кинематическими парами.

 

1.4 Классификация кинематических пар по числу          степеней свободы, числу связей и другим признакам

 

1.4.1  Числом степеней свободы механической системы называют число независимых между собой возможных перемещений системы.

Из теоретической механики известно, что свободное в пространстве тело обладает шестью степенями свободы или, иными словами, может совершать шесть независимых друг от друга движений.

Как видно из рисунка 1.2, свободное звено 1 (тело) может совершать три поступательных движения параллельно осям координат X, У, Z и три вращательных движения относительно осей, параллельных тем же осям X, У, Z.

Лекция 1

 

 

Рисунок 1.2 – Возможные движения свободного в пространстве звена 1

 

 

 

 

 

Если предположить, что звено 1 на рисунке 1.2 не является свободным телом, а образует кинематическую пару с каким-то другим звеном, жестко связанным с системой координат X, У, Z, то, очевидно, звено 1 не может иметь шести независимых движений относительно этого звена, так как такой случай соответствовал бы отсутствию соединения звеньев.

Звено 1 в зависимости от характера его соединения с другим звеном кинематической пары может совершать от одного до пяти движений относительно другого звена. Число таких возможных движений зависит от того, сколько связей накладывает соединение на подвижность звена 1. Если связей будет 5, то звену 1 остаётся 6 – 5 = 1 степень свободы, а кинематическая пара получается одноподвижной. Если же связь будет 1, то звену 1 остаётся 6 – 1 = 5 степеней свободы, а кинематическая пара оказывается пятиподвижной.

Таким образом, если соединение двух звеньев накладывает на звенья 1, 2, 3, 4 или 5 связей, то получается соответственно пяти –, четырёх –, трёх –, двух – или одноподвижная кинематическая пара. Заметим при этом, что сумма числа степеней свободы и числа связей всегда равна 6.

 

1.4.2 На рисунке 1.3 представлены наиболее распространенные в технике одноподвижные пары.

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 1

Лекция 1
 


Лекция 1

Лекция 1

 

 

 

а – вращательная пара; б – поступательная пара;  в – винтовая пара;  1 и 2 – звенья кинематической пары.

 

Рисунок 1.3 – Одноподвижные кинематические пары и их условные изображения на кинематических схемах

Вращательная пара допускает только единственное вращательное движение одного звена относительно другого. Осевое перемещение здесь исключается буртиками 3 на звене 1 (см.  рисунок 1.3а).

В поступательной паре форма звеньев такова, что остается возможным только одно прямолинейно-поступательное движение (см. рисунок 1.3б). В винтовой паре (см. рисунок 1.3в) совершаются, на первый взгляд, два движения. Винт 1, например, относительно гайки 2 движется  вращательно и в то же время перемещается поступательно.

Но дело в том, что эти два движения не являются независимыми, так как за каждый оборот винт перемещается вдоль своей оси на вполне определенную величину, равную шагу резьбы, и совершает поэтому одно движение, именуемое винтовым.

Лекция 1Рисунком 1.4 иллюстрированы двух – и трёхподвижные кинематические пары. Двухподвижная цилиндрическая пара по рисунку 1.4а получается из одноподвижной вращательной пары по рисунку 1.3а путём устранения одной связи в виде буртиков 3.

Лекция 1

 

 

 

 

 

Лекция 1

Лекция 1

 

 


Лекция 1

Лекция 1

 

 

 

         

Лекция 1
Лекция 1
 

 

 

 

 

 


а – двухподвижная цилиндрическая пара; б – двухподвижная сферическая пара с пальцем; в – трёхподвижная сферическая пара; г - трехподвижная плоская пара; 1 и 2 – звенья кинематической пары, 3 – палец.

 

Рисунок 1.4 – Двухподвижные и трёхподвижные кинематические пары и их условные изображения на кинематических схемах

В качестве трёхподвижной на рисунке 1.4в представлена сферическая пара, у которой каждое из звеньев может совершать независимо три вращательных движения и ни одного поступательного. Если ограничить одно вращательное движение этой сферической пары путём введения связи в виде пальца 3, как показано на рисунке 1.4б, то получим двухподвижную сферическую пару. И, наконец, в плоской паре по рисунку 1.4г возможно только три независимых движения, обозначенных стрелками, при условии, разумеется, соприкосновения звеньев 1 и 2, без которого кинематической пары просто нет!

На рисунке 1.5 представлены четырех – и пятиподвижная пары в вариантах "цилиндр-плоскость" и "шар-плоскость". Возможные движения здесь указаны прямыми и дугообразными стрелками. В общем случае четырехподвижная пара получается при линейном касании двух поверхностей, а пятиподвижная – при точечном.

 

                           а)                                               б)

 

Лекция 1

 

 

 

 

       

 

 

 

 

Лекция 1Лекция 1

 

 

 

 

 

 

а – четырёхподвижная кинематическая пара цилиндр-плоскость;     б – пятиподвижная кинематическая пара шар-плоскость; 1 и 2 – звенья кинематической пары.

 

Рисунок 1.5 – Четырёхподвижная и пятиподвижная кинематические пары и их условные изображения на кинематических схемах

 

1.4.3 Ранее отмечалось, что число степеней свободы и число связей дают в сумме число 6, равное числу степеней свободы твердого тела, движущегося в пространстве. Исходя из этой закономерности,        кинематические пары разделяются на классы, номера которых соответствуют числу связей. Например,  пятиподвижная кинематическая пара шар-плоскость по рисунку 1.5б относится к парам первого класса (одна связь – невозможность относительного перемещения по нормали к плоскости). Аналогичным образом, одноподвижная пара по рисунку 1.3а относится к парам пятого класса.

 

1.4.4 Из иллюстраций на рисунках 1.3, 1.4, 1.5 следует, что соприкосновение звеньев кинематических пар может быть выполнено в трёх вариантах:

– по поверхностям (плоским, цилиндрическим, сферическим);

– по линии;

– в точке.

Совокупность поверхностей, линий и точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару, называется элементом кинематической пары. Для уменьшения износа звеньев кинематической пары желательно, чтобы элементами её были поверхности, а не линии или точки.

В зависимости от вида соприкосновения звеньев кинематические пары делят на низшие и высшие. Низшая кинематическая пара может быть выполнена соприкосновением её звеньев только по поверхности, а высшая – только по линии или в точке.

Низшими парами являются вращательная, поступательная, цилиндрическая, сферическая и винтовая. Все остальные кинематические пары являются высшими.

 

1.4.5 Ранее было определено, что соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. В большинстве случаев механизм содержит систему звеньев в количестве более двух. Система звеньев, связанная между собой кинематическими парами, называется кинематической цепью. Обратимся за примером к рисунку 1.1. Здесь неподвижный цилиндр 4 и поршень 3 образуют одну кинематическую пару. Поршень 3 и шатун 2 образуют вторую пару, шатун 2 и коленчатый вал  1 – третью, коленчатый вал 1 и неподвижный подшипник в блоке 10 – четвертую. Вся совокупность этих звеньев и кинематических пар и составляет кинематическую цепь.

Кинематические цепи делятся на плоские и пространственные. В плоской цепи при закреплении одного из звеньев все другие звенья совершают движение, параллельное одной и той же неподвижной плоскости. Плоское движение обеспечивается параллельностью осей всех вращательных пар. Поэтому кинематическую цепь по рисунку 1.1 следует отнести к плоским кинематическим цепям.

Кинематические цепи делятся еще на простые и сложные. Простой называется цепь, в которой каждое звено входит не более, чем в две кинематические пары, а сложной, – в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары. Очевидно, что механизм, образованный стойкой, состоящей из цилиндра 2 и блока 10 (см. рисунок 1.1), а также поршнем 3, шатуном 2 и коленчатым валом 1, вполне подходит под определение простой кинематической цепи.

Различают еще незамкнутые и замкнутые кинематические цепи. Незамкнутой называется кинематическая цепь, в которой есть звенья, входящие в одну кинематическую пару, а замкну-той, – в которой каждое звено входит по крайней мере в две кинематические пары. Приведенный выше пример по рисунку 1.1 иллюстрирует как раз замкнутую кинематическую цепь.

 

         1.5 Некоторые типы механизмов и их применение в технике

 

1.5.1 В настоящее время известно и изучено более тысячи механизмов. Чтобы получить начальное представление о них, знакомство начнем с широко применяемых в технике рычажных механизмов. Они содержат жесткие звенья, соединяемые между собой вращательными и поступательными парами. Простейшим представителем рычажных механизмов является шарнирный четырёхзвенник по рисунку 1.6а.

В этом механизме 4 звена. Звено 2, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями 1 и 3, называется шатуном. Звено 1, совершающее полный оборот вокруг неподвижной оси, называется кривошипом, а звено 3, совершающее качательное движение, – коромыслом.

Четырёхзвенник может быть в трёх вариантах:

– кривошипно – коромысловый (см. рисунок 1.6а);

– двухкривошипный, у которого оба звена 1 и 3 могут совершать полный оборот (см. рисунок 1.6б);

– двухкоромысловый, если оба звена 1 и 3 качающиеся.

 

Пример практической реализации схемы четырёхзвенника иллюстрирован рисунком 1.6в. Стрела портального крана представляет собой  шарнирный четырёхзвенник АВСD в двухкоромысловом варианте. Размеры  звеньев стрелы подобраны так, что точка Е подвеса груза при изменении  вылета путём качания стрелы перемещается практически горизонтально. Поэтому облегчается управление краном и не затрачивается работа на  поднятие и опускание груза, как это было бы в случае криволинейной  траектории.

При замене в шарнирном четырёхзвеннике одной или двух вращательных пар на поступательные можно получить целый ряд новых механизмов /2, с.18/. Ограничимся здесь механизмами с одной поступательной парой по  рисунку 1.7.

 

Лекция 1

 

 

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а – шарнирный четырёхзвенник; б – одно из конструктивных исполнений двухкривошипного механизма; в – схема портального крана, стрела которого представляет собой двухкоромысловый четырёхзвенник. 1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – коромысло; 4 – стойка.

 

Рисунок 1.6 – Иллюстрация рычажных механизмов на основе шарнирного четырехзвенника

                                  а)                                                      б)

Лекция 1Лекция 1

 

 

 

 

 

 

             

 

 

а – кривошипно-ползунный механизм; б – кулисный механизм; 1 – кривошип;  2 – ползун;  3  – шатун;  4 – кулиса; 5 – стойка.

 

Рисунок 1.7 – Иллюстрация рычажных механизмов с одной поступательной и вращательными  парами

 

Если стойкой (неподвижным звеном) сделать звено, входящее в поступательную пару (см. рисунок 1.7а), то в механизме будет ползун 2,  который совершает прямолинейно-поступательное движение, а вращающееся  звено 1 в зависимости от соотношения длин звеньев будет кривошипом или  коромыслом. Соответственно механизм будет называться кривошипно-ползунным или коромыслово-ползунным.

Если стойкой сделать звено, входящее в две вращательные пары (см.  рисунок 1.7б), то в механизме будет кулиса 4, т.е. звено, вращающееся вокруг  неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном (ползуном 2)  поступательную пару. Такой механизм называется кулисным.

Кривошипно-ползунный механизм применяется в двигателях внутреннего сгорания (см. рисунок 1.1), компрессорах,  насосах, прессах и т.д.

Не менее широко применяются в технике и кулисные механизмы. Примеры их использования представлены на рисунке 1.8. В механизме насоса  по рисунку 1.8а кривошип 1 приводит в движение ползун 2, играющий роль поршня, который сообщает возвратно-вращательное движение кулисе 3. Она играет роль цилиндра и вместе с тем перекрывает поочередно всасывающий и нагнетательный каналы.

В механизме тестомесильной машины кривошип 1 приводит в движение ползун 2, который сообщает кулисе 3 качательное движение. Рабочим органом машины является ползун 2, именно он и перемешивает тесто (см.  рисунок 1.8б).

 

 

 

 

Лекция 1       

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        а – механизм  насоса; б – механизм тестомесильной машины; в, г –  мальтийский механизм

 

Рисунок 1.8 – Иллюстрации применения кулисных механизмов

 

К разновидностям кулисного механизма принадлежит мальтийский механизм по рисункам 1.8в и 1.8г (3, с.88). Он предназначен для преобразования непрерывного вращения звена 1 в прерывистое с остановками вращение звена 2.

Звено имеет ролик с центром А и замок В в виде сектора, очерченного окружностью радиуса r0. Звено 2, именуемое крестом, имеет несколько прорезей (на рисунке их четыре) и такое же количество замков D, очерченных тем же радиусом r0. Звенья 1 и 2 образуют вращательные пары со стойкой 3.

В положении по рисунку 1.8в звено 1 вращается, а крест 2 неподвижен и заблокирован замками В и D, соприкасающимися по окружностям радиуса r0. При дальнейшем вращении звена 1 (см. рисунок 1.8г) его ролик входит в прорезь креста 2 и в этот же момент замок В освобождает крест, который начинает вращаться.

Мальтийские механизмы применяются, например, в киноаппаратах, где перемещение киноленты происходит с остановками, во время которых очередной кадр ленты проектируется на экран. Во время движения ленты свет перекрывается и зритель видит, таким образом, только ряд неподвижных  кадров.

Число пазов в мальтийских механизмах бывает от 4 до 20. Название свое механизм получил от сходства при 4 пазах с крестом Мальтийского ордена (Религиозно-политическая организация в странах Западной Европы в 18 – 19 веках).

 

1.5.2 Остановимся ещё на широко распространенных в технике кулачковых механизмах, которые позволяют получать разнообразное движение ведомого звена по заранее заданному закону. Кулачковые механизмы делят на плоские и пространственные. Преобладают механизмы плоские с высшими кинематическими парами. Рисунок 1.9 иллюстрирует некоторые типы кулачковых механизмов.

Механизмы простейшего типа, содержащие кулачок 1, толкатель 2 и стойку 3 представлены на рисунках 1.9а и 1.9б. В первом механизме кулачок воздействует на толкатель 2 через ролик 4, во втором – непосредственно на плоский толкатель. В обоих случаях толкатель перемещается возвратно–поступательно.

        Толкатель часто выполняется в виде качающегося рычага (коромысла), как в механизме по рисунку 1.9в, где изображен привод клапана двигателя внутреннего сгорания. В закрытом состоянии клапан 5 прижат к седлу 6 пружинами 4. Его перемещение в сторону открытия (вниз) происходит при повороте коромысла 3, движение которому сообщается от кулачка 1 на распределительном валу двигателя через ролик 2. Очертание кулачка определяется выбранным законом движения клапана.  

 

                                                  

Лекция 1Лекция 1                                                                                 а)                                                б)

 

 

 

 

 

 

Лекция 1

 

 

в)                                          г)                                                                       

 

Лекция 1

 

 

 

 

 

 

 

 

а, б – плоские кулачковые механизмы с поступательно движущимся толкателем; в – плоский механизм привода клапана двигателя внутреннего сгорания с толкателем в виде качающегося рычага (коромысла); г – пространственный кулачковый механизм.

 

Рисунок 1.9 – Иллюстрация некоторых типов кулачковых механизмов.

 

На рисунке 1.9г изображен пространственный кулачковый механизм. Его цилиндрический пазовый кулачок 1 через ролик 4 сообщает поступательное движение толкателю 2 в направлении, параллельном оси вращения кулачка.

Для нормальной работы кулачкового механизма должно быть обеспечено постоянное соприкосновение (замыкание) звеньев, образующих высшую кинематическую пару (кулачок-ролик, например). Для этого используются вес звеньев (рисунок 1.9а), пружины (рисунки 1.9б   и 1.9в) или элементы типа пазов (рисунок 1.9г), которые обеспечивают так называемое геометрическое замыкание.

 

1.5.3 Упомянем в заключение обширную группу механизмов, именуемых передачами. К ним принадлежат передачи зубчатые, цепные, ременные, фрикционные и др. Их в прикладном плане вы будете изучать в курсе "Детали машин", а наиболее сложные в теоретическом отношении передачи зубчатые будут рассматриваться в последующих лекциях. Ниже, на рисунке 1.10, изображен довольно сложный механизм перемещения стола металлорежущего станка. В нем использованы зубчатые колеса 3 и 4 с внешним зацеплением, пара колес 1 и 2 с внутренним зацеплением, а также зубчатая рейка 5, являющаяся частью колеса с бесконечно большим числом зубьев.

 

Лекция 1
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 1.10 – Зубчатые передачи в механизме привода стола металлорежущего станка

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6 Контрольные вопросы

 

1.6.1 Какие явления в жизни общества привели к возникновению такой отрасли механики, как "Теория механизмов и машин"? К какой эпохе это относится?

1.6.2 Какова цель создания машины?

1.6.3 Какие группы машин вам известны?

1.6.4 Можно ли, строго говоря, электронно-вычислительную машину отнести к тем машинам, определение которых содержится в ТММ?

1.6.5 В чем особенность машин-автоматов?

1.6.6 Дайте определение механизма и звена.

1.6.7 Какова разница между звеньями входными и ведущими, выходными и ведомыми?

1.6.8 Что называется кинематической парой? Какие кинематические пары называются одноподвижными?

1.6.9 Сколько независимых движений максимально может совершать одно звено кинематической пары относительно другого звена?

1.6.10 Что называется элементом кинематической пары? Что такое высшие и низшие кинематические пары?

1.6.11 Что называется кинематической цепью?

1.6.12 Как называется механизм, который образуют коленчатый вал 1, шатун 2, поршень 3 и цилиндр 4 по рисунку 1.1?

 

 

 

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика