timofeev_tmm (Курс лекций теория механизмов и машин Тимофеев Г.А.), страница 6

2.1 показано, что простейшим аналогом вращательной кинематической пары является подшипник с телами качения. Аналогично роликовые направляющие заменяют поступательную пару и т.д.Кинематические соединения удобнее и надежнее в эксплуатации, выдерживают значительно большие силы (моменты) и позволяют механизмам работать при высоких относительных скоростях звеньев.26Êèíåìàòè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿКинематические пары, приведенные в табл. 2.1, простыи компактны. Они реализуют практически все необходимыепри создании механизмов простейшие относительные пере-27Îñíîâíûå âèäû ìåõàíèçìîâМеханизм можно рассматривать как частный случайкинематической цепи, у которой, как минимум, одно звенообращено в стойку, а движение остальных определено заданным движением входных звеньев.Отличительными особенностями кинематической цепи,представляющей механизм, являются подвижность и определенность движения ее звеньев относительно стойки.Механизм может иметь несколько входных и одно выходное звено, в этом случае он называется суммирующиммеханизмом и, наоборот — одно входное и несколько выходных, тогда он называется дифференциальным механизмом.По своему назначению механизмы разделяются на передаточные и направляющие.Передаточным называется механизм, предназначенныйдля воспроизведения заданной функциональной зависимости между перемещениями входного и выходного звеньев.Ëåêöèÿ 2282BC31DA29Îñíîâíûå âèäû ìåõàíèçìîâРис.

2.1Направляющим называется механизм, у которого траектория определенной точки звена, образующего кинематические пары только с подвижными звеньями, совпадаетс заданной кривой.Рассмотрим основные виды механизмов, нашедших широкое применение в технике.Механизмы, звенья которых образуют только низшиекинематические пары, называют рычажными. Эти механизмы нашли широкое применение благодаря тому, что онидолговечны, надежны и просты в эксплуатации. Основнымпредставителем таких механизмов является шарнирный четырехзвенник (рис. 2.1), состоящий из кривошипа (1), шатуна (2), коромысла (3).Названия механизмов обычно определяются по названиям их входного и выходного звеньев или характерногозвена, входящего в их состав.В зависимости от законов движения входного и выходного звеньев этот механизм может называться кривошипно-коромысловым, двойным кривошипным, двойным коромысловым, коромыслово-кривошипным.Шарнирный четырехзвенник применяется в станкостроении, приборостроении, а также в сельскохозяйственных,пищевых, снегоуборочных и других машинах.Если заменить в шарнирном четырехзвеннике вращательную пару, например D, на поступательную, то получимшироко известный кривошипно-ползунный механизм, различные виды которого представлены на рис.

2.2, а, б.Главными составляющими кривошипно-ползунных механизмов являются: кривошип (1); шатун (2); ползун (3).Кривошипно-ползунный (ползунно-кривошипный) механизм нашел широкое применение в компрессорах, насосах,двигателях внутреннего сгорания и других машинах.Заменив в шарнирном четырехзвеннике вращательнуюпару С на поступательную, получим кулисный механизм(различные виды механизмов представлены на рис. 2.3, а,б, в).

Составляющие кулисного механизма: кривошип (1);камень (2); кулиса (3). Кулисный механизм на рис. 2.3, вполучен из шарнирного четырехзвенника путем заменыв нем вращательных пар С и D на поступательные.Кулисные механизмы нашли широкое применениев строгальных станках благодаря присущему им свойствуасимметрии рабочего и холостого хода: у них длительныйрабочий ход и быстрый, обеспечивающий возврат резцав исходное положение, холостой ход.Большое применение шарнирно-рычажные механизмы нашли в робототехнике.

В изображенном на рис. 2.4устройстве механизма манипулятора 1, 2, 3, 4 — звенья;А, В, С, D —кинематические пары.Особенностью этих механизмов является то, что они обладают большим числом степеней свободы, а значит, имеютмного приводов. Согласованная работа приводов входныхзвеньев обеспечивает перемещение схвата по рациональнойтраектории и в заданное место окружающего пространства.Широкое применение в технике получили кулачковые механизмы. При помощи кулачковых механизмов2BBC1213CAADDабРис. 2.222B11C3AD32AB3DаDBCбРис. 2.31CAв3Ëåêöèÿ 230AB1C2D34Рис. 2.4конструктивно наиболее просто можно получить практически любое движение ведомого звена по заданному закону.В настоящее время существует большое число разновидностей кулачковых механизмов, некоторые из них представлены на рис.

2.5. Устройство кулачкового механизма:кулачок (1); плоский толкатель (2); коромысло (2); острыйтолкатель (2); ролик (3).Необходимый закон движения выходного звена кулачкового механизма достигается за счет придания входному звенуCB222Cω1A(кулачку) соответствующей формы. Кулачок может совершатьвращательное (рис.

2.5, а, б), поступательное (рис. 2.5, в, г) илисложное движение. Выходное звено, если оно совершает поступательное движение (рис. 2.5, а, в), называют толкателем,а если качательное (рис. 2.5, г) — коромыслом. Для сниженияпотерь на трение в высшей кинематической паре В применяют дополнительное звено-ролик (рис. 2.5, г).Кулачковые механизмы применяются как в рабочих машинах, так и в разного рода командоаппаратах.Очень часто в металлорежущих станках, прессах, различных приборах и измерительных устройствах применяютсявинтовые механизмы, простейший из которых представленна рис.

2.6. Он состоит из винта (1), гайки (2) и кинематических пар А, В, С.Винтовые механизмы обычно применяются там, где необходимо преобразовать вращательное движение во взаимозависимое поступательное или наоборот. Взаимозависимость движений устанавливается правильным подборомгеометрических параметров винтовой пары В.Клиновые механизмы (рис. 2.7) применяются в различного вида зажимных устройствах и приспособлениях, в которых требуется создать большое усилие на выходе при ограниченных силах, действующих на входе. Отличительнойособенностью этих механизмов являются простота и надежность конструкции: 1, 2 — звенья; А, В, С — кинематическиепары (см. рис.

2.7).B11CAω1Aа1бBРис. 2.6C2BB3D2CC21AV1AвVBAгРис. 2.531Îñíîâíûå âèäû ìåõàíèçìîâ1Рис. 2.7Ëåêöèÿ 2Îñíîâíûå âèäû ìåõàíèçìîâМеханизмы, в которых передача движения между соприкасающимися телами осуществляется за счет силтрения, называются фрикционными. Простейшие трехзвенные фрикционные механизмы представлены на рис. 2.8:фрикционный механизм с параллельными осями (а); фрикционный механизм с пересекающимися осями (б); реечныйфрикционный механизм (в). Основные составляющие механизмов: входной ролик 1; выходной ролик (колесо) 2;рейка 2′ (см. рис.

2.8).Вследствие того, что звенья 1 и 2 прижаты друг к другу,по линии касания между ними возникает сила трения, которая увлекает за собой ведомое звено 2.Широкое применение фрикционные передачи получилив приборах, лентопротяжных механизмах, вариаторах (механизмах с плавной регулировкой числа оборотов).Для передачи вращательного движения по заданномузакону между валами с параллельными, пересекающимисяи перекрещивающимися осями применяются различноговида зубчатые механизмы. При помощи зубчатых колесможно осуществлять передачу движения как между валамис неподвижными осями, так и с осями, перемещающимисяв пространстве.Зубчатые механизмы применяют для изменения частотыи направления вращения выходного звена, суммированияили разделения движений.На рис.

2.9 показаны основные представители зубчатыхпередач с неподвижными осями: цилиндрическая (а); коническая (б); торцовая (в); реечная (г), состоящие из шестерни 1, зубчатого колеса 2 и рейки 2*.Меньшее из двух зацепляющихся зубчатых колес называют шестерней, а большее — зубчатым колесом.Рейка является частным случаем зубчатого колеса, у которого радиус кривизны равен бесконечности.Если в зубчатой передаче имеются зубчатые колеса с подвижными осями, то эти передачи называют планетарными (рис. 2.10). Планетарная зубчатая передача состоит из:стойки 0, представляющей зубчатое колесо 3 с внутреннимзацеплением; солнечного зубчатого колеса 1; сателлита 2;3212C2ω0C1AωB1Aω1ω12BB1ω1CAB2Cω2ωA33ω2баб11аAC2'Vω1C2B 1BвРис.

2.8ω1AωAω2V2Bв2*гРис. 2.9Ëåêöèÿ 2343CНD2BAЕω11ωH0Рис. 2.10водила Н; низших кинематических пар А, D, Е; высших кинематических пар B, C.Планетарные зубчатые передачи позволяют передаватьбольшие мощности и реализовать большие передаточныечисла при меньшем числе зубчатых колес, чем передачи с неподвижными осями. Они также широко применяются присоздании суммирующих и дифференциальных механизмов.Передача движений между перекрещивающимися осямиосуществляется с помощью червячной передачи (рис. 2.11),состоящей из червяка 1 и червячного колеса 2.Червячная передача получается из передачи винт–гайка путем продольной разрезки гайки и ее двукратногосворачивания во взаимно перпендикулярных плоскостях.Червячная передача обладает свойством самоторможенияи позволяет в одной ступени реализовывать большие передаточные отношения.К зубчатым механизмам прерывистого движения относят также механизм «мальтийского креста», или мальтийский механизм.

На рис. 2.12 показан механизм четырехпазового «мальтийского креста».Механизм «мальтийского креста» преобразует непрерывное вращение ведущего звена — кривошипа 1 с цевкой 3в прерывистое вращение креста 2; цевка 3 без удара входитв радиальный паз креста 2 и поворачивает его на угол 2 π ,zгде z — число пазов. Механизм имеет массивную неподвижную стойку 4.Для осуществления движения только в одном направлении применяют храповые механизмы. На рис. 2.13 показанхраповый механизм, состоящий из коромысла 1, храповогоколеса 3, стойки 4, собачек 2, 5 и пружины 6.При качаниях коромысла 1 качающаяся собачка 2 сообщает вращение храповому колесу 3 только при движении21233C4BCAB125461Рис.