- •Фгбоу впо «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»
- •Предисловие
- •Введение
- •Основные понятия и определения, принятые в теории механизмов и машин
- •Глава 1.Структура механизмов
- •§ 1.1Классификация звеньев в механизмах
- •§ 1.2Классификация кинематических пар
- •§ 1.3Классификация кинематических цепей
- •§ 1.4Классификация механизмов
- •§ 1.5Степень подвижности пространственных и плоских механизмов
- •§ 1.6Принцип образования механизмов по л.В. Ассуру. Классификация структурных групп по л.В. Ассуру
- •1.6.1 Порядок проведения структурного анализа
- •§ 1.7Пример выполнения структурного анализа шестизвенного механизма
- •Глава 2 кинематическое исследование плоских рычажных механизмов
- •§ 2.1 Основные понятия и определения, принятые в кинематическом анализе
- •§ 2.2 Определение положений и траекторий движения звеньев механизма
- •§ 2.3 Проектирование (синтез) плоских рычажных механизмов
- •2.3.1 Синтез коромыслового механизма по заданному коэффициенту изменения средней скорости Кυ (метод г.Г. Баранова)
- •2.3.2 Синтез кулисного механизма с качающейся кулисой
- •2.3.3 Синтез кулисного механизма с вращающейся кулисой
- •2.3.4Синтез кривошипно-ползунного механизма
- •§ 2.4 Определение скоростей, ускорений и их направлений
- •2.4.1 Определение скоростей и ускорений отдельных точек звеньев механизма
- •2.4.2 Определение скоростей и ускорений методом планов
- •II класса 1 вида
- •Решение.Рассчитывается масштабный коэффициент плана скоростей
- •II класса 3 вида
- •Задача 3. Кинематический анализ структурной группы
- •II класса 2 вида
- •Задача 4. Кинематический анализ структурной группы
- •II класса 4 вида
- •II класса 5 вида
- •2.4.3 Определение перемещений, скоростей и ускорений методом построения кинематических диаграмм
- •Глава 3 динамический анализ плоских рычажных механизмов
- •§ 3.1Силовое исследование плоских рычажных механизмов
- •3.1.1 Классификация сил, действующих на звенья механизма
- •3.1.2 Определение движущих сил. Механические характеристики машин
- •3.1.3 Определение сил тяжести и сил инерции звеньев механизма
- •3.1.3.1 Определение сил тяжести
- •3.1.3.2 Определение сил инерции и моментов от сил инерции
- •3.1.4 Определение реакций в кинематических парах
- •3.1.4.1 Условие статической определимости кинематической цепи
- •3.1.4.2 Порядок проведения силового расчета
- •3.1.4.3 Определение реакций методом планов
- •II класса 2 вида
- •II класса 3 вида
- •II класса 4 вида
- •II класса 5 вида
- •3.1.5 Силовой расчет ведущего звена
- •3.1.6 Определение уравновешивающей силы принципом возможных перемещений
- •3.1.7 Определение уравновешивающей силы с помощью «жесткого» рычага н.Е. Жуковского
- •3.1.8 Кинетостатический (силовой) расчет шестизвенного механизма (пример выполнения)
- •3.1.9 Приведение сил и масс в механизмах
- •3.1.9.1 Приведенные силы и моменты
- •3.1.9.2 Приведенные массы и приведенные моменты инерции.
- •§ 3.2Анализ движения механизмов
- •3.2.1Режимы движения механизмов
- •3.2.2 Механический коэффициент полезного действия (кпд)
- •3.2.2.1. Определение кпд при последовательном соединении
- •3.2.2.2 Определение кпд при смешанном соединении
- •3.2.3 Неравномерность движения механизмов
- •3.2.3.1. Средняя скорость механизма и его коэффициент
- •3.2.3.2 Связь между приведенным моментом инерции, кинетической
- •3.2.3.3 Маховик и его физический смысл
- •3.2.3.4 Приближенный метод определения момента
- •3.2.3.5 Определение момента инерции маховика
- •3.2.3.6 Определение размеров махового колеса
- •3.2.4 Регулирование механизмов
- •3.2.4.1 Типы регуляторов. Задачи регулирования.
- •3.2.4.2. Кинетостатика центробежного регулятора
- •3.2.4.3. Характеристика регулятора
- •3.2.4.4 Устойчивость регулятора
- •3.2.4.5 Нечувствительность регулятора
- •3.2.5 Уравновешивание механизмов
- •3.2.5.1 Задачи уравновешивания
- •3.2.5.2 Уравновешивание вращающихся масс,
- •3.2.5.3 Уравновешивание вращающихся масс,
- •3.2.5.4 Полное и частичное уравновешивание результирующей
- •1 Определение общего центра тяжести механизма
- •2 Частичное уравновешивание результирующей силы инерции
- •3 Полное уравновешивание результирующей силы инерции
- •§3.3Трение в механизмах
- •3.3.1 Виды трения. Закон Амонтона - Кулона
- •3.3.2 Трение в поступательной кинематической паре
- •3.3.3 Трение клинчатого ползуна
- •3.3.4 Трение в винтовой кинематической паре
- •3.3.5 Трение во вращательной кинематической паре
- •Глава 4синтез механизмов с высшими кинематическими парами
- •§ 4.1Синтез кулачковых механизмов
- •4.1.1 Применение и классификация кулачковых механизмов
- •4.1.2 Основные понятия и определения, связанные с профилем кулачка
- •4.1.3 Силовое исследование кулачкового механизма
- •4.1.4Закон движения толкателя и его выбор
- •1 Линейный закон движения толкателя
- •3 Косинусоидальный закон
- •4 Синусоидальный закон
- •5 Трапецеидальный закон
- •6Линейно – убывающий закон
- •4.1.5 Порядок проведения синтеза кулачкового механизма
- •4.1.6 Синтез кулачкового механизма с центральным
- •4.1.7. Синтез кулачкового механизма со смещенным
- •4.1.8 Синтез кулачкового механизма с качающимся
- •4.1.9 Синтез кулачкового механизма с плоским
- •§ 4.2Синтез зубчатых механизмов
- •4.2.1 Классификация зубчатых механизмов (передач)
- •4.2.2 Основной закон зацепления
- •4.2.3 Передаточное отношение цилиндрических редукторов
- •4.2.4 Внешнее эвольвентное зацепление
- •4.2.4.1 Эвольвента и ее свойства
- •4.2.1.4 Свойства эвольвенты
- •4.2.4.2. Геометрические элементы зубчатых колес
- •4.2.4.3. Построение эвольвентного внешнего зацепления
- •4.2.4.4 Линия зацепления. Дуга зацепления. Коэффициент перекрытия
- •4.2.4.5 Коэффициент удельного скольжения зубьев
- •4.2.4.6 Методы обработки цилиндрических зубчатых колес
- •4.2.4.7 Подрезание профилей зубьев при изготовлении.
- •4.2.4.8 Минимальная сумма зубчатых колес
- •4.2.4.9 Корригирование зубчатых колес
- •4.2.5 Внутреннее эвольвентное зацепление
- •4.2.6 Циклоидальное зацепление
- •4.2.7 Зацепление м.Л. Новикова
- •4.2.8 Многозвенные зубчатые механизмы
- •4.2.8.1 Многозвенные механизмы с неподвижными осями
- •4.2.8.2 Многозвенные механизмы с подвижными осями
- •4.2.8.3 Кинематика планетарных редукторов
- •4.2.8.4 Особенности проектирования планетарных редукторов
- •5 Приложения
- •Литература
- •Содержание
- •Глава 3. Динамический анализ плоских рычажных механизмов
- •§ 3.1. Силовое исследование плоских рычажных механизмов 48
- •§ 3.2.Анализ движения механизмов 73
- •§3.3. Трение в механизмах 111
- •Глава 4. Синтез механизмов с высшими кинематическими парами
- •§ 4.1.Синтез кулачковых механизмов 119
- •§ 4.2. Синтез зубчатых механизмов 137
4.1.9 Синтез кулачкового механизма с плоским
(тарельчатым) толкателем (рисунок 4.1,в)
Исходные данные. Линейно - убывающий закон движения толкателя (диаграмма аналога ускорения, рисунок 4.15); фазовые углы φу, φдс, φп, причем φу=φп; угол давления = 0; ход толкателя ℓhmax; угловая скорость кулачка ω1.
Определить: ℓRоmin и построить профиль кулачка.
Решение. Особенностью данного кулачкового механизма является тот факт, что угол давления равен нулю ( = 0). Поэтому заданный закон движения ведомого звена кулачкового механизма с плоским толкателем может быть воспроизведен на практике только в том случае, если профиль кулачковой шайбы будет обязательно выпуклым и не иметь точек заострения. Условие, при котором профиль кулачка во всех точках будет выпуклым, удовлетворяется, если радиус минимальный кривизны ρmin при любом положении ведомого звена больше нуля: ρmin > 0.
Построение диаграмм, расчет масштабных коэффициентов графиков проводится аналогично п. 4.1.5. Чтобы определить минимальный радиус кулачка с плоским толкателем, необходимо построить диаграмму аналога ускорения в функции перемещения, т.е. S=f(d2S/dφ2) в масштабе µℓ (см. формулу 4.10). Откладываем по вертикали от точки О расстояние, соответствующее максимальному ходу толкателя hmax (рисунок 4.19, а). От точки 0 вверх отмечаем отрезки [0-1], [0-2] и т.д., которые соответствуют высотам h1, h2, h3 и т.д. диаграммы перемещения. Через полученные точки 1, 2, 3 и т.д. проводим горизонтальные линии, на которых откладываем значения ускорений влево при подъеме, вправо при опускании толкателя. Полученные точки соединяем плавной линией.
К отрицательной части диаграммы S=f(d2S/dφ2) (левый квадрант) проводим касательную под углом 45о до пересечения ее с осью ординат – получаем точку А'. Задаемся минимальным радиусом кривизны кулачка в пределах ρmin = 10…15 мм. Откладываем ρmin в масштабе µℓ вниз от точки А' – получаем т.А. Расстояние ОА будет являться минимальным радиусом кулачка r0. Действительное значение радиуса определится по формуле:
ℓRо = [ОА]μℓ = (м).
Рисунок
4.19, а
- Определение минимального радиуса
кулачка с плоским толкателем
Рисунок 4.19, б- Построение профиля кулачка с плоским толкателем
Строим профиль кулачка с плоским толкателем (рисунок 4.19, б). Из произвольно выбранной точкиАпроводим окружности радиусомRо. Отмечаем точкуВ1. От вертикальной оси в противоположную сторону вращения кулачка откладываем углы φу, φдси φп. Делим углы φуи φпна равные части согласно диаграмме. Отмечаем точкиВII1,ВIII1,ВIV1и т.д. и соединяем их с центромA. От полученных точек на соответствующих лучах откладываем высоты=h1,=h2,=h3, взятые с диаграммы перемещения. Отмечаем точкиd1,d2,d3и т.д., через которые проводим перпендикуляры, означающие положение плоскости толкателя при движении кулачка относительно него. Проводим огибающую перпендикуляров, которая является профилем кулачка.
Мы коротко рассмотрели синтез плоских кулачковых механизмов нескольких типов. Теперь приступим к проектированию зубчатых механизмов.
Вопросы для самопроверки
Назовите преимущества и недостатки кулачковых механизмов по сравнению с рычажными механизмами.
Дайте определение угла давления и поясните, как его изменение влияет на работу кулачкового механизма.
Поясните, при каких законах движения толкателя возможны удары в кулачковых механизмах?
Расскажите, почему в кулачковых механизмах с плоским толкателем профиль кулачка всегда должен быть выпуклым?