Артоболевский И.И. - Теория механизмов и машин (1073999), страница 111
Текст из файла (страница 111)
Плоские механизмы с низшими парами применяются во многих машинах, приборах и устройствах. Достоинства этих механизмов определяются в основном особыми свойствами низших пар, в которые входят звенья. В низших парах соприкасающимися элементами звеньев являются поверхности, поэтому удельные давления и износ в них меньше, чем в высших кинематических парах. Элементы звеньев, образующих эти пары, изготовляются достаточно просто и точно, так как технология обработки плоскостей и цилиндрических поверхностей в настоящее время разработана весьма тщательно и полно. Кроме того, для механизмов, образованных при помощи звеньев, входящих в низшие пары, в отличие, например, от кулачковых механизмов, не требуется пружин и других устройств, обеспечивающих постоянное замьпание кинематических пар.
При помощи плоских механизмов с низшими парами можно теоретически точно воспроизвести любую плоскую алгебраическую кривую. Однако практическое применение этих механизмов ограничивается тем, что эти механизмы получаются, как правило, многозвенпыми. С увеличением же числа звеньев в механизме возрастает вероятность получения недопустимых углов передачи и искажения заданной зависимости вследствие накопления ошибок, происходящих от неточности изготовления механизма. Поэтому некоторые законы движения выходного звена практически не удается воспроизвести при помощи плоских механизмов с низшими парами.
В этом состоит их основной недостаток. Другими словами, кулачковые и зубчатые механизмы вследствие разнообразия элементов высших пар практически являются более универсальными, чем механизмы, составленные только из звеньев, входящих в низшие пары. Следует заметить, однако, что с развитием методов проектирования механизмов с низшими парами область их применения существенно расширяется. Например, в последние годы в Советском Союзе в машинах, служащих аля выполнения некоторых математических операций, и в машинах- автоматах были применены шарнирные механизмы, которые вэ лаются более совершенными по сравнению с ранее применявшимися кулачковыми и фрикционными механизмами.
2'. Прежде чем излагать сущность современных методов проектирования механизмов с низшими парами, рассмотрим кратко основные задачи синтеза этих механизмов. $ ЫТ. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА 666 В зависимости от назначения механизма точки выходных звеньев должны иметь определенные траектории, перемещения, скорости и ускорения. Эти величины зависят от закона движения входного звена и от параметров кинематической схемы, т.
е. от размеров звеньев механизма, которые определяют его кинематическую схему. В плоских механизмах с низшими парами параметрами кинематической схемы являются расстояния между центрами шарниров, размеры, определяющие положения поступательных пар, расстояния до точек, описывающих траектории, и т. и. Определение параметров кипематической схемы механизма по задан- г ным геометрическим н кииематическим условиям движении выходного звена составляет основиу1о задачу проектиро- ~. гл ваиия механизмов, так как все осталь- , +,'. ные этапы проектирования содержат ру '-'.
' лишь проверочные и вспомогательные расчеты, позволяющие установить еоз. можность и целесообразность реального выполнения полученной кинематической схемы механизмов, В дальнейшем под синтезом механизмов с низшими парами будет под- попереьиа-ььрогьльнрро сьзина разумеваться совокупность задач об определении параметров кинематической схемы по заданным условиям движения звеньев. Эти условия весьма разнообразны, и соответственно весьма разнообразны задачи, связанные с синтезом механизмов с низшими парами. Однако из обширного круга этих задач можно выделить задачу воспроизведения заданного закона движения или, что то же, заданной целевой функции. 8'.
Задача о воспроизведении заданного закона движенИя состоит в определении таких параметров кинематической схемы, которые обеспечивают точное илн приближенное движение выходного звена по заданному закону при определенном законе движения входного звена. Приведем примеры тех механизмов, в которых требуется получить достаточно точное воспроизведение заданного закона движения. На рпс.
27.! показана схема механизма поперечно-строгального станка, в котором при равномерном движении входного звена 1 суппорт 2 совершает возвратно-поступательное движение с ускоренным обратным ходом, причем во время рабочего хода движение суппорта 2 должно быть приближенно равномерным. При синтезе этого механизма параметры кннематической схемы подбираются таким образом, чтобы на рабочем участке движения суппорта скорость его мало отличалась от постоянной величины, что важно для сохранения постоянной скорости обработки заготовки.
5Я Гл. 27. Снитвв ПЛОСКИХ МЕХХНИЗМОВ а НИЗШИМИ ПйелМИ Кроме равномерного движения для выходного звена могут быть заданы и более сложные законы движения. Таковы, например, задачи о.синтезе механизмов грохотов, конвейеров, самонакладов и многих других. К задачам о воспроизведении заданного закона движения сводятся также задачи синтеза передаточных механизмов, применяемых в приборах для преобразования неравномерного движения чувствительного элемента в равномерное движение указательной стрелки.
Например, в механизме дифференциального вакуумметра, схема которого показана на рис. 27.2а Рис. 27.2. Схема мехв- вявма вакуумметра Рнс. И.в. Схема механвама, воспронвводвще. го логарифмвеескум аввнсимость перемещения чувствительных элементов 1 и 2 передаются на стрелку 3 посредством шарнирного четырехзвениого механизма АВСР и зубчатого сектора 4.
Для получения равномерной шкалы следует по заданным перемещениям чувствительных элементов 1 и 2 найти углы поворота звена СР и затем определить параметры кинемагической схемы шарнирного четырехзвенника'АВСР так, чтобы найденным углам поворота звена СР соответствовали равные углы поворота звена АВ.
К группе передаточных механизмов, служащих для получения равномерной шкалы, близко примыкают шарнирные механизмы, применяемые в механических счетно-решающих устройствах. На рис. 27.3 показана кинематическая схема механизма, применяемого для механического воспроизведения логарифмической зависимости у = 1я х в пределах от х = 1 до х = 10. Если в этом механизме перемещать звено АВ на величину, пропорциональную х, то углы поворота звена СР при определенных соотношениях между длинами звеньев будут с практически достаточной точностью пропорциональны величине функции у =!Я х. Этот приближенно выполняющий заданную зависимость механизм в эксплуатации оказывается более удобным, чем теоретически точно выполняющие эту зависимость механизмы с высшими парами или фрикционными устройствами.
Во всех рассмотренных выше механизмах выходные звенья входят во вращательные или поступательные пары со стойкой $1!2. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА огаэ и, следовательно, совершают вращательные или прямолинейные поступательные движения. Реже встречаются случаи, когда выходное звено совершает сложное движение. В качестве примера можно указать на механизм грейфера съемочного киноаппарата (рис.
27.4), в котором выходное звено 2 при повороте входного звена 1 на угол 142 перемещает кинопленку 3 на величину, равную расстоянию между двумя соседними перфорированными Ю Рнс. й2.4. Схема греймерного механнема киносъемочного аннарата отверстиями. В течение остальной части оборота входного звена 1 пленка 3 неподвижна. При синтезе этого механизма следует так подобрать параметры звеньев, чтобы конец выходного звена 2 описывал траекторию, указанную на рис. 27.4, и, кроме того, геометрическая ось звена 2 занимала определенные заданные положения, соответствующие заданным положениям входного звена 1. В приведенных примерах показаны механизмы, в которых требуется достаточно точное воспроизведение заданного закона движения на всем рассматриваемом интервале перемещения входного звена.
В некоторых случаях оказывается достаточным при синтезе механизма удовлетворить условиям воспроизведения отдельных положений звеньев и значений скоростей и ускорений в этих положениях и т. д. Все эти случаи, однако, можно рассматривать как частные случаи общей задачи о воспроизведении закона движения. 4'. При синтезе механизмов, в которых выходные звенья совершают сложное движение, в некоторых случаях можно ограничиться только воспроизведением траектории одной точки этого звена. Ссответствующая задача синтеза механизмов носит паз* ванне задачи о воспроизведении заданной траектории. 554 га. 22.
синтез плОских мехАнизмОЕ О низшими пАРАми Эта задача состоит в определении параметров кинематической схемы механизма, в котором одна из точек звена, совершшо щего сложное движение, движется по заданной траектории. В простейших случаях заданной траекторией является прямая линии. Механизмы, в которых на шатуне имеется точка, движущаяся точно илп приближенно по прямой линии, называются прямолинейно-нанравллгои(илги механизмами. В приборостроении они при- л меняются, например, в механиз— мах индикаторов.