Навигация
СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА МЕХАНИЗМОВ
28882
знака
4
таблицы
1
изображение
4. СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА МЕХАНИЗМОВ
4.1. Сложность N механизма. В металлорежущих станках сложные подвижные механические системы, передающие движения от входного звена к выходному (шпиндель, суппорт и т.д.) и образующие последовательные связи между этими звеньями, называют кинематической цепью механизмов Еще более сложными являются так называемые кинематические группы [2], которые предназначены для создания сложных исполнительных движений и состоящие из нескольких кинематических цепей. Любые кинематические цепи механизмов или их участки, образующие сложные механизмы, могут быть расчленены на простые.
Простой механизм (или передача)- это такой, в котором число звеньев (с учетом неподвижного) равно числу кинематические пар, то есть p = n + 1, где р – число кинематических пар, n – число подвижных звеньев. Графическое изображение основных типов простых механизмов стандартизовано, (см. [3], стр. 65). Каждое звено в простом механизме образует подвижное соединение с двумя другими звеньями. Сложные механизмы содержат несколько простых; в них есть звенья, подвижно связанные более чем с двумя другими звеньями (рис. 3 и 4).
Число N простых механизмов в сложном равно
N = p – n (1)
Если вычисление по формуле (1) дает N = 1, то механизм простой; если N > 1, то механизм сложный; при N < 1 механизм вырождается в жесткую ферму. В числе р кинематических пар в формуле (1) не учитывают избыточные (пассивные) пары, вводимые в механизмы в виде дополнительных опор и зацеплений. Например, в дифференциале(рис.5), такой опорой является пара (2;4) между водилом 2 и ступицей 4 шестерен z4 и z8.
Таким образом, степень сложности механизма определяется в нем числом простых передач.
4.2. Размерность R механизма. Она определяется числом измерений движения звеньев механизма и равна числу независимых уравнений, связывающих параметры движения (положения или скорости или ускорения) всех звеньев механизма. Например, в шарнирном четырехзвеннике А (рис.3) для четырех переменных параметров положения (углы поворота j4, j5, j6, j7) имеем три независимых уравнения связи, то есть R=3:
|
-проекция на ось х 2) 
-проекция на ось у
3) 
- сумма внутренних углов 4-звенника
Из примера следует, что размерность простого механизма на единицу меньше числа vå параметров его положения, то есть в большинстве механизмов R = (vå– 1). Это обстоятельство позволяет определить R для существующего (известного) механизма без составления вышеуказанных уравнений. Например, для передачи «винт-гайка», R=2, так как параметров положения три: угловое положение винта, линейное положение гайки, а также относительное смещение в зацеплении витков винта и гайки. Для неизвестного (нового) механизма система R вышеуказанных уравнений (2) определяет условия существования механизма и ограничивает число измерений пространства, в котором происходит движение. В общем случае пространство движений – шестимерно. Поэтому размерность R простого механизма определяется зависимостью
R=6 – cг (3)
где cг – число общих геометрических связей, ограничивающих пространство движений звеньев механизма. Например, для передачи «винт-гайка» cг=4 (допускается только две подвижности в механизме: вращение вокруг оси винта и перемещение вдоль этой оси), а для кулачкового механизма (рис. 2 в) величина cг=2 (невозможно вращение одного из звеньев вокруг оси y и перемещение перпендикулярно плоскости xy). Так как движения звеньев механизмов не могут иметь более 6-и измерений, то все простые механизмы делят на:
1) одномерные, R=1 (приводные электро-, гидро- и пневмодвигатели);
2) двухмерные, R=2 (например, трехзвенные клиновые, винтовые и фрикционные механизмы);
3) трехмерные, R=3 (все плоские шарнирно-рычажные, кулачковые, зубчатые и поводковые механизмы, а также сферические и зубчато-рычажные механизмы);
4) четырехмерные, R=4 (например пространственные рычажно-винтовые и кулачковые механизмы;
5) пятимерные, R=5 (например пространственные шарнирно-рычажные, кулачковые и зубчато-рычажные механизмы);
6) шестимерные, R=6 (например пространственные шарнирно-рычажные, кулачковые и зубчато-рычажные механизмы)
4.3. Подвижность W механизма. Она определяется числом степеней свободы движений в механизме, т.е. числом независимых движений на разных входных звеньях, передающих их на одно выходное звено механизма. В соответствии с этим механизмы могут быть одноподвижными (подавляющее большинство) и многоподвижными. Примерами последних являются разнообразные суммирующие механизмы станков ([3], стр.79) и промышленные роботы. Подвижность всего механизма зависит от подвижностей 
отдельных кинематических пар (j;k), определяемых числом возможных перемещений одного звена пары относительно другого. Могут быть одно-, двух-,…, пятиподвижные кинематические пары (табл.2).
В сложном передаточном механизме общая подвижность определяется следующим выражением:
(4)
где 
- суммарная подвижность всех р кинематических пар механизма, 
;
Rå - сумма размерностей N простых механизмов, входящих в состав сложного, Rå= R1+ R2+…+ RN;
vп – число местных избыточных (пассивных) подвижностей в кинематических парах. Например, лишняя подвижность в паре Р12 (рис.1а) или «лишнее» вращение ролика 2 (рис.3) на рычажном толкателе 3, не влияют на положение и движение других звеньев механизма. Избыточные подвижности применяют для уменьшения трения, для компенсации перекосов и других погрешностей с целью повышения работоспособности механизмов.
ск- число жестких кинематических связей в сложном механизме. К числу кинематических связей относятся как отдельные дополнительные звенья (рычаги, кулачки, шестерни и т.п.), так и цепи дополнительных механизмов, дублирующих или дополняющих работу основных передач. Указанные кинематические связи образуют замкнутые механические контуры (замкнутые механизмы) и способствуют повышению точности, жесткости и других свойств механизмов. Примерами простейших кинематических связей являются дополнительные шатун 4 (рис.1б) и сателлит 7 (рис.5). Пример более сложной кинематической связи показан на рис.1г. Здесь от двигателя М с помощью зубчатой пары z1/z2 на вал 2 передается вращение, которое затем разделяется на два потока передачами z3/z4 , z5/z6 и z7/z8 , z9/z10, замыкаясь с помощью шестерен z11 и z12 на зубчатой рейке, закрепленной на столе станка. Усилие Q гидроцилиндра или мощной пружины 3 на вал2, благодаря косозубым зацеплениям шестерен, создает дополнительный натяг между боковыми поверхностями зубьев колес z11, z12 с рейкой. В этом механизме n=7, p=14, N=7, ск=1 (один замкнутый контур), vп=0 и W = ( 14 + 7 ) + 1 – 7 × 3 = 1 (все простые механизмы – трехмерные, Rj=3).
Подвижность простого механизма в соответствии с (4) равна:
W = vS- Rj - vп (5)
Здесь ск=0, т.к. введение кинематических связей в простой механизм делает его сложным. Например, присоединение дополнительного шатуна 4 (рис. 1б) в шарнирный четырехзвенник добавляет в него две кинематические пары, поэтому N = 6 – 4 = 2 (два подобных четырехзвенника).
Похожие работы
... +,- 0.01мм. 6. Из рекомендации по выбору геометрии лезвия фасонного резца: задний угол a = 10, и в зависимости от материала заготовки и материала самого резца выбираем g = 20. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА 1П 365. Кинематический анализ включает следующие этапы: 1. Вычерчивание кинематической схемы станка. 2. Общая характеристика станка. 3. Составление кинематического уравнения. 4. ...
... и допусков проставляют на операционных эскизах обработки. При выполнении размерного анализа студенты пользуются знаниями, полученными при изучении курсов "Основы взаимозаменяемости, стандартизации и технических измерений", " Основы технологии машиностроения", и указаниями [2, с. 550-633; 7, c. 10l-113; 8, с. 126-142; 9, с. 49-55; 16; 23, с. 127-141 и др.] П р и м е р 9. Расстояние между торцом ...
... (мин). Штучное время: Тшт=То+Твсп.неп+Ттех+Торг+Тотд (12) Тшт=0,08+0,76+0,008+0,013+0,05=0,91 (мин). 3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНКА 3.1 Обоснование бесцентровой обработки Обработка коленчатого вала на станке NAGEL проводится в центрах, вал вращается с помощью поводкового патрона. Зажимные рычаги имеют возможность перемещаться в радиальном направлении и, по сути, ...
... для выполнения тех же операций, что и вертикально-сверлильные станки, но для изготовления деталей больших размеров, как, например, корпусные детали. На рис.3 приведен внешний вид радиально-сверлильного станка мод. 2554. На фундаментной плите 1 установлена неподвижная колонна 2, на которую надета поворотная гильза 4. Последняя после поворота зажимается гидрозажимом 3 на колонне 2. На гильзе 3 ...
0 комментариев