arhangelsk (Методические указания по курсовому проекту под ред. Архангельской), страница 2

Для этого общее число положений разбиваютна группы по три в каждой и находят среднее значения координат точки A1 идлины L2 . Чтобы механизм лучше удовлетворял заданным условиям,необходимо с помощью ЭЦВМ просчитать ряд вариантов с различнымизначениями L3 и  1 (см.: Теория механизмов. Под ред. В.А. Гавриленко, М.,1973, стр. 136-138).22Bi§ 3. Проектирование кулисных механизмовЧетырехзвенные кулисные механизмы изображены на рис. 6.При L1  L4 (обычно L1 L4  0.5 ) кулиса 3 совершает возвратно-вращательноедвижение (механизм с качающейся кулисой, рис. 6а).При L1  L4 (обычно L1 L4  2 ) кулиса 3 за один оборот кривошипа 1 тожеповорачивается на один оборот (механизм с вращающейся кулисой, рис.

6б).Кулисные механизмы обладают ценным свойством - передача усилия скривошипа на кулису (через ползун 2) происходит при нулевом значении угладавления. Во многих случаях применяют кулисные механизмы сдополнительной двухповодковой группой (шестизвенные, рис. 7,8). Широко10распространены мальтийские механизмы (рис.

10), имеющие схему кулисногомеханизма, но только и высшей парой.а) Проектирование шестизвенного механизма с качающейся кулисойДано (рис. 7): ход выходного звена (ползуна 5) H, коэффициентVизменения его средней скорости при прямом и обратном ходах KV  обр  1 ,Vпррасстояние a  LOB между осями вращения кривошипа 1 и кулисы 3; кривошипвращается равномерно 1  const  .H tобр  пр 180  Из уравнения KV H t пр  обр 180  находим угловой ход кулисыK 1    180 Vград (8)KV  1Длина кулисыHL3  LBC (9)2 sin  2Длина кривошипаL1  LOA  a sin  2 (10)При определении размера b (см.

рис. 7) следует ориентироваться наминимальные значения угла давления  . Для этого необходимо траекториюточки D расположить так, чтобы она делила пополам стрелку h, величинакоторой определяется по формулеh  l3 1  cos  2  (11)Длина L4 звена 4 должна быть выбрана также с учетом угла давления   д по формулеhL4  LCD (12)2 sin  д(ориентировочно можно принять  д  30 ).б) Проектирование шестизвенного механизма с вращающейся кулисойДано (рис. 8): ход H ползуна 5, длина L1  LOA кривошипа 1, коэффициентVизменения средней скорости выходного звена 5 KV  обр  1 ; кривошипVпрвращается равномерно 1  const Расстояние a  LOB между осями вращения кривошипа 1 и кулисы 3найдем по формулеa  L1 sin  2 (13)11где угол   180KV  1градKV  1Крайние положения точки D ползуна 5 ( D1 , D2 ) определяютсяположениями точки A A1 , A2  , когда направления кулисы 3 и шатуна 4совпадают.

Так как траектория точки D пересекает ось вращения кулисы 3 вточке B, то длина кривошипа ВСLBC  H 2 (14)Длина шатуна 4 должна быть такой, чтобы угол давления  max   д ,поэтомуHL4 (15)2 sin  дДляполученияменьшихусилий в поступательной паре 2-3(камень 2 - кулиса 3) желательнобрать длину кривошипа 1 как можнобольшей, однако следует учитывать,что при этом возрастают габаритымеханизма.в) Проектирование механизма скачающимся цилиндромТакой механизм, применяемыйв гидроприводах, по кинематикеявляется кулисным (рис. 9). Припереходе из одного крайнего положения в другое поршень 2 перемещается нарасстояние H (ход поршня), а ведомое коромысло 1 длиной L1 поворачивается12на нужный угол  .

Чтобы полностью использовать цилиндр, задаютсявеличиной коэффициента K  L3 H  1 , определяемого конструктивно. Схемумеханизма при минимальных углах давления  получим, если принятьLA A  H и точку B расположить на продолжении прямой A2 A1 . Тогда в крайнихположениях        max   2 (в остальных положениях    2 )H  2 L1 sin  2 (16)(17)L3  K  HДлина стойки (из OA1 B )1 2L4  LOB  L12  L23  2 L1 L3 sin  2 (18)Если  2   д , то можно уменьшить габариты механизма, переместивточку B в положение B0 по дуге окружности радиусом L3 так, чтобы в крайнемлевом положении звена 1  max      д ; в этом случав длина стойки L4  L4 .Если в начале движения нужно преодолеть большую нагрузку наведомом звене 1, то целесообразно принять OA1 B  90 , в этом случае уголдавления    0 .г) Проектирование мальтийского механизмаДано (рис.

10): межосевоерасстояние L0 и число пазов Z 2 ,креста 2, определяемое исходя израбочего процесса машины илиприбора.При повороте кривошипа 1 наугол  д  A1OA2 выходное звено 2(крест) поворачивается на угол  ,затем останавливается и выстаивает втечение времени поворота кривошипана угол 360   д ; неподвижноеположениекрестафиксируетсяспециальнымустройством,непоказанным на чертеже.Угол поворота креста, соответствующийодномуоборотукривошипа,  360 Z 2 (19)Угол поворота кривошипа за время движения креста (из OA1 B и OA2 B ) д  180  Длина кривошипаL1  L0 sin  2 (20)Радиус R пальца кривошипа определяется из условий его прочности.13Радиус креста 2L2  L0 cos  2 (21)длина пазаh  L1  L2  L0  R (22)Время движения и выстоя выходного звена 2 можно вычислить, знаяугловую скорость 1 кривошипа.14Глава 2ДВИЖЕНИЕ МЕХАНИЗМАПОД ДЕЙСТВИЕМ ЗАДАННЫХ СИЛОдной из основных задач динамического расчета машин являетсяопределение закона движения механизма, находящегося под действиемзаданных сил.

Для механизмов с одной степенью свободы достаточноопределить закон движения одного какого-либо звена; законы движенияостальных звеньев могут быть определены кинематическими методами.Во многих случаях силы, действующие на механизм, зависят только отего положения. Если эти зависимости известны, то принципиально всегдаможет быть определен закон движения какого-либо звена механизма. В общемслучае, когда заданные силы являются функцией на только положениямеханизма, но и скорости точки приложения и времени, решение задачиосложняется.§ 4 Силы, действующие на звенья механизмаЗакон движения механизма определяется характером сил и моментов,приложенных к различным звеньям механизма.Условимся считать силу положительной, если она совершаетположительную работу, т.е.

когда направление силы или ее составляющей,касательной к траектории точки приложения, совпадает с направлениемскорости точки приложения; момент будем считать положительным, если онсовершает положительную работу, т.е. когда его направление совпадает снаправлением угловой скорости звена; в противном случае сила и момент будутотрицательными.Силы, приложенные к различным звеньям механизма, с течениемвремени могут оставаться постоянными, (например, силы тяжести) илиизменяться по какому-либо закону. Если при каждом последующем оборотеначального звена заданная механическая характеристика, т.е.

зависимость силыот одного или нескольких кинематических параметров, повторяет свою форму,то это означает, что сила изменяется периодически (например, сила давлениягаза на поршень в поршневых машинах, сила сопротивления резанию вметаллорежущих станках). Промежуток времени, по истечении которогодействующие силы, меняющиеся по определенному закону, достигают своегопервоначального значения, называется периодом цикла действия сил.

Этотпериод определяется рабочим процессом машины и может быть равен временичасти, одного или двух оборотов ее главного вала, обычно являющегосяначальным звеном механизма. Так, например, для одноцилиндровогочетырехтактного двигателя внутреннего сгорания период цикла соответствуетдвум оборотам главного вала, для многоцилиндровых поршневых машин 15части оборота.На звенья механизма действуют следующие силы и моменты:а) движущие силы Pд или моменты M д , развиваемые двигателями.Условимся считать силу движущей (даже в том случав, когда оназнакопеременна), если работа ее за один период цикла положительна;б) силы Pс или моменты M с полезного сопротивления - силы (моменты),возникновение которых предопределяется технологическим процессом рабочеймашины.

Работа этих сил (моментов) за один период цикле отрицательна;в) силы тяжести Gi отдельных звеньев механизма;г) силы в кинематических парах, т.е. силы воздействия одного звена надругое. Их можно разложить на касательные (силы трения F) и нормальныесоставляющие Q.Важно отметить, что нормальные составляющие Q работы не производят.В заданиях на курсовое проектирование по теории механизмов в качестведвигателей используются: электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания,гидропривод, пружина.Для электродвигателя в первом приближении можно считать, чтодвижущий момент M д не меняет своей величины в зависимости от углаповорота ротора  . Характер графика M д ( ) представлен на рис.

11.Если в качестве двигателя используется пружина, то зависимостьдвижущего момента от угла поворота изображается наклонной прямой (рис.12).Для двигателя, внутреннего сгорания, являющегося поршневой машиной,обычно задается индикаторная диаграмма, характеризующая изменениедавления в цилиндре двигателя в зависимости от положения поршня. Имеяиндикаторную диаграмму, можно построить график движущей силы,действующей на поршень.В качестве примера рассмотрим построение графика движущей силы,действующей на поршень двухцилиндрового четырехтактного двигателявнутреннего сгорания.

Время цикла такого двигателя равно времени двухоборотов кривошипа (угол поворота кривошипа за цикл равен 4 рад). Схемамеханизма двигателя и индикаторные диаграммы для левого и правогоцилиндров изображены на рис. 13. Рабочий процесс в цилиндрах протекаетследующий образом: когда поршень 3 движется вправо, то в левом цилиндре16происходит всасывание; поршень 5 при этом движется влево, и в правомцилиндре происходит расширение; когда в левом цилиндре сжатие (поршень 3движется влево), то в правом - выхлоп (поршень 5 движется вправо); в левомцилиндре расширение, в правом - всасывание и, наконец, в левом - выхлоп, а вправом - сжатие. Другими словами, рабочий процесс в правом цилиндресдвинут по фазе по сравнению с процессом в левом цилиндре на 2 .

Такимобразом, в каждом положении механизма движущие силы Pд и Pд , различныпо величине и направлению. При рассмотрении другой, схемымногоцилиндровой машины необходимо установить, каков угол сдвига фазмежду рабочими процессами в цилиндрах.Рассмотрим построение графика силы Pд по ходу поршня S B .Траекторию движения точки A кривошипа разобьем на 12 равных частей инайдем соответствующие положения точек B и D.Сила Pд , действующая на поршень 3, является алгебраической суммойсил, действующих на поршень слева (со стороны рабочей полости цилиндра) исправа. Так как нерабочая (правая) полость цилиндра сообщается с атмосферой,то на поршень 3 в любом положении механизма справа действует силаатмосферного давления; слева - переменная по величине сила давления газов.Суммарная сила Pд будет пропорциональна ординатам, заключенным междуатмосферной линией и соответствующей кривой индикаторной диаграммы.При всасывании сила Pд будет пропорциональна ординатам междуатмосферной линией и кривой ab ; при сжатии - между атмосферной линией икривой bc и т.д.