Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прикладная механика. Теория механизмов и машин. Лабораторный практикум
.pdf
Зубчатыймеханизм(рис.1.3)–этотрехзвенныймеханизм,использующий зубчатое зацепление и предназначенный для передачивращениямеждуваламиспараллельными(рис.1.3,а),пересекающимися(рис.1.3,б)иперекрещивающимися(рис.1.3,в)осями.Параметры
вращенияизменяютсяотведущихзвеньев1к ведомым2.Принеобходимостивращательноедвижениеведущихзвеньев преобразовывается в поступательное и наоборот. Подвижными звеньями рядовой
зубчатойпередачиявляютсяцилиндрические зубчатыеколеса,меньшее из которых принято называтьшестерней 1, большее– колесом
2.Насхемемеханизмазубчатыеколесаизображаютсяокружностями,
перекатывающимисябезскольжения.
Кулачковыймеханизм(рис.1.4)–этомеханизм,имеющийвсвоем
составе кулачок.Кулачок1 – звено механизма, содержащее элемент
высшейпарыввидеповерхности переменной кривизны, и совершающийвращательноеилипоступательноедвижение.
Кулачковыймеханизмпредназначендля преобразования того или
иного вида движения кулачка в какое-либо движение толкателя 2.
Толкатель– звенокулачковогомеханизма,взаимодействующеес рабочейповерхностьюкулачка,исовершающеевращательное,поступательное(рис.1.4,а, б, в)иликачательное(рис.1.4,г)движение.
Рис.1.3.Кинематическиесхемызубчатыхмеханизмов
11
2. Порядок проведения работы
1.При составлениикинематическихсхеммеханизмовпользуются
условными обозначениями звеньев (см. рис. 1.1) и кинематических
пар (см. табл. 1.1). Необходимоусвоить условные обозначения звеньевикинематическихпар(см. табл.1.1). Нужно использоватьнаиболеепростые повиду и начертаниюусловныеобозначения.Условные обозначения должны быть достаточно наглядны. Обозначения
кинематическихпардолжныповозможностидаватьпредставлениео
характередвижениявходящихвнеезвеньев.Дляпарыопределенного
видаиспользуетсянескольковидовусловныхобозначенийсприближеннымучетом(понеобходимости)действительногорасположенияи
соотношенияразмеровэлементовпары(см.табл.1.1).Длятекстовых
документов используются буквенные обозначения и цифровой код.
Одноподвижнаявращательнаяпараобозначается1в –цифровой код
100;поступательная1п– цифровойкод010; винтовая1ви – цифровойкод001.Перваяцифракодаотображаетчисловращательных,вторая–числопоступательныхитретья–числовинтовыхперемещений
вотносительномдвижениизвеньевпары.
Приобозначениизвеньевнужноотвлекатьсяотихконструкциии
изображатьзвенья прямой линией, соединяющейцентры шарниров,
которымиданноезвеноприсоединяетсяксоседнимзвеньям.
Еслизвеновходитв kвращательныхкинематическихпар, то оно
изображаетсяk-угольником,заштрихованнымцеликом,илинесколькимитреугольниками(см.рис.1.1).Вершинытреугольниковснабжаютдужками,отображающимижесткостьзвена.Треугольник,образованныйтремяшарнирносоединеннымистержнями,-жесткаяфигура,
нетребующаядополнительногообозначенияжесткости(см.рис.1.1).
2. Ознакомиться с механизмом, выделенным для проведения лабораторной работы. Необходимо разобраться в характере движения
его отдельных звеньев. Путем внимательного осмотра механизма и
медленного проворачивания одного из его крайних звеньев установитьточноеколичествоихарактердвижениязвеньев,составляющих
механизм. Надо быть очень внимательным, так как относительные
перемещения звеньев могут быть очень малы. Наблюдаяза относительными движениями звеньев, установить, какими кинематическимипарамионисоединены. Определитьобщее количествокинематическихпар.
12
Рис.1.4.Схемыкулачковыхмеханизмов
3. Построение кинематической схемы механизма следует начинатьсизображенияэлементовкинематическихпар, остающихсянеподвижнымив процессе работы механизма. Далее определяется ведущеезвено.Звеньяизображаются,начинаяотведущего,идалеепо
ходупередачидвижения.Нумерациязвеньеввыполняетсяарабскими
цифрами,нумерациякинематическихпар–либоримскимицифрами,
либозаглавнымибуквамилатинскогоалфавита.
4. Медленно вращая ведущее звено механизма, проследить движениеостальных звеньев, установить неподвижные элементы кине-
13
матическихпар.Выбратьположениемеханизма,при которомлучше
всеговидноотносительноерасположениезвеньев.
5. Вычертить кинематическую схему сначалаот руки без соблюдениямасштаба, пользуясьусловными обозначениямизвеньев икинематическихпар.Неследуетсразупослеисполненияэтойчастиработыприступатькследующимчастям.Нужновнимательносравнить
вычерченнуюсхемус самиммеханизмоми в случае необходимости
внестинеобходимыеизменения.Нарис.1.5представленобщийвид,
а на рис. 1.6 кинематическая схема двухцилиндрового компрессора. Этот механизм относится к шарнирно-рычажным плоским. Из
рис.1.5и1.6видно,чтокинематическаясхема(см.рис.1.6)достаточно точноотражает строение механизма(см. рис. 1.5). Начинающим
приходится иногда исправлять схему несколько раз, что не должно
смущать.Лишьпосле тщательногосравнения, после консультациис
преподавателем, убедившись в правильности схемы, можно приступатькследующимчастямработы.
Рис.1.5.Общийвиддвухцилиндровогокомпрессора
6. Выполнить необходимыеизмерения. Для этого сначала нужно
определитьнеобходимуюточностьизмерениядлинзвеньев.Заметим,
что в данной лабораторной работе не используются механизмывысокой кинематической чувствительности, поэтому измерения необходимо проводитьс точностью, допускаемой простейшими измерительнымиинструментами.Ктакиминструментамотносятсялинейка
стальная измерительная, рулетка, штангенциркуль, циркуль, нутромер,кронциркуль,рейсмус,откосы,угломер,лазернаярулетка.
14
Рис.1.6.Кинематическаясхемадвухцилиндровогокомпрессора
Измерения нужно производить в определенном порядке. Сначала измеряют координаты неподвижных шарниров и направляющих,
углы между направляющими и основной линией схемы механизма.
Дляэтоговмеханизменужновыбратьоднунеподвижнуюточку, как
правило,–центрвалаведущегозвена,которуюпринятьзаначалоотсчета,т.е.началокоординатOXYZ.Изсоображенийудобстваотсчета
заначалоотсчетаможнопринятьлюбуюнеподвижнуюточку.
Дляопределения координатнеподвижныхшарниров относительно
точкиОпользуютсяизмерительнымрейсмусом,приспособленнымдля
измерениявдвухвзаимно-перпендикулярныхнаправленияхOXи OY.
ВплоскихмеханизмахизмеренийвдольосиOZпроизводитьненадо.
7. Построить кинематическую схему механизма в определенном
масштабеспомощьючертежныхинструментов.Навычерченнойсхемепроставитьномеразвеньевибуквенноеобозначениекинематическихпар.
7.1.Масштаб схемывыбирается в зависимости отформатабумаги. По возможности нужно строить схему в натуральную величину
15
М 1:1. Для использования уже построенной кинематической схемы
,
м
мм
l
µ
l
AB
,
1000ммм
l
k
µ=
вычислитьмасштаб
:
гдеl
–действительнаядлиназвена,м;AB –длинаотрезканачерте-
AB
µ=
l
AB
,
же,мм.Есличертежныймасштаб–М1:k,вычислительныймасштаб,
м/мм:
;μl= k/1000.
Начертежекинематическойсхемыпроставляетсялибочертежный
масштаб–М1:k,либовычислительныймасштабμ
= k/1000,м/мм.
l
7.2.Наметитьналистебумагивсенеподвижныеточкиилинии.
7.3. Построить ведущее звено в определенном положении, все
остальные звенья строить от него. Рекомендуется в качестве ведущеговыбиратьтакоезвено,прикотороммеханизмбудетсостоятьиз
структурныхгруппболеенизкогокласса.Чемнижеклассмеханизма,
темпрощестроитьположенияотдельныхзвеньевиточекмеханизма.
7.4.Обвестисхемучеткимилиниями;проставить размеры между
неподвижнымиточкамиилиниями.
Контрольные вопросы
1.Понятиемашины.
2.Понятиемеханизма.
3.Видырычажныхмеханизмов.
4.Изкакихзвеньевсостоитзубчатыймеханизм?
5.Изкакихзвеньевсостоиткулачковыймеханизм?
6.Понятиезвенамеханизма.
7.Видызвеньев.
8.Чтоназываетсястойкой?
9.Какоезвеноназываютведущим?
10.Какоезвеноназываютведомым?
11.Какоедвижениесовершаеткривошип?
12.Какоедвижениесовершаетшатун?
16
13.Какоедвижениесовершаетползун?
14.Какоедвижениесовершаеткулиса?
15.Какоедвижениесовершаеткоромысло?
16.Понятиекинематическойпары.
17.Сколькостепенейсвободыулинейнойкинематическойпары?
18.Сколькостепенейсвободыуточечнойкинематическойпары?
19.Сколькостепенейсвободыусферическогошарнира?
20.Сколькостепенейсвободыуцилиндрическойпары?
21.Сколькостепенейсвободыувращательнойпары?
22.Сколькостепенейсвободыупоступательнойпары?
23.Сколькостепенейсвободыувинтовойпары?
24.Сколькостепенейсвободыуплоскостнойпары?
17
Лабораторная работа 2
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ
МЕХАНИЗМОВ
Цель работы:овладениенавыкамипроведенияструктурногоана-
лизаплоскихмеханизмовскинематическимипарами5-гокласса.
1. Основные положения
1.1 Анализ структурной схемы механизма
При анализе структурной схемы механизма определяется число
подвижныхзвеньев n (см. рис. 1.1 к лабораторнойработе 1), число
кинематическихпар P
ловой индекс соответствует числу налагаемых парой связей). Плоским называется механизм, все звенья которого движутся в одной
плоскостиили впараллельныхплоскостях.Дляплоскихмеханизмов
принята классификация кинематических пар И.И. Артоболевского
(рис.2.1и2.2).
,P4,P3,P2иP1различнойподвижности(чис-
5
18
Рис.2.1.Классификациякинематическихпар(часть1)
Рис.2.2.Классификациякинематическихпар(часть2)
5
1
i
i
PP
=
=
∑
∑
5
1
54321
+ + + +
i
i
P PPPPP P
=
= =
∑
∑
Определяетсятакжеобщеечислокинематическихпар
числостепеней свободымеханизма(плоскогоW,пространственного
W
, местных Wм, групповых Wг), число структурных групп при за-
пр
данныхначальныхзвеньяхилиприводныхкинематическихпарах.
Повторяющиесяили зависимые уравнения связи q – избыточные
связи,неуменьшающиечислостепенейподвижностимеханизма.
Приструктурноманализе также определяютсячислоизбыточных
связейq,числообобщенныхкоординатмеханизма.
Приструктурноманализеимеютместоследующиесоотношения[1]:
– суммаподвижностейкинематическихпармеханизма
=P5+2P4+3P3+4P2+5P1;
f
Σ
– числокинематическихпарвмеханизме
,
;
19
– подвижности основной схемы– Wo(при q =0), местные под-
0 5 4 3 21
1
6 65 4 3 2
n
i
i
W n iP n P P P P P
=
=− =−−−−−
∑
вижности-W
– групповыеподвижностиW
;
м
;
г
– общеечислостепенейсвободы
W=W
+Wм+Wг;
о
– число степеней свободымеханизмабез избыточныхсвязей по
формулеМалышева
– числоизбыточныхсвязейпоМалышеву
q =W
–6n+5P5+4P4+3P3+2P2+P1. (2.2)
о
Число степеней свободы(подвижности) плоскойкинематической
цепибезизбыточныхсвязеймеханизмаопределяетсяпоформулеЧебышева
W=3n–2P
ЧислоизбыточныхсвязейпоЧебышеву
q =W –3n+3P
Спомощьюструктурногоанализаплоскихмеханизмовснизшими
парами определяются структурныегруппы (Ассура),из которыхсостоитмеханизм,атакжеопределяютсяклассгруппимеханизма.
Механизм – это кинематическая цепь, в которой при известном
законеодногоилинесколькихзвеньеввсеостальныедвижутсяопределенным образом. Виды кинематических цепей представлены на
рис.2.3.Кинематическиецепиделятсянапростыеисложные.Впростой цепи каждое звено входитв не более чем две кинематические
пары. В сложнойцепи имеется хотябы однозвено, входящееболее
чемв две пары. Различаюттакжезамкнутые и открытые(незамкнутые)кинематическиецепи.Взамкнутойцепикаждоезвеновходитне
менеечемвдвекинематическиепары.Воткрытойцепиимеютсязвенья,входящиеводнукинематическуюпару.
Обобщеннымикоординатамимеханизманазываютсянезависимые
междусобойкоординаты,определяющиеположениявсехзвеньевотносительностойки.Заобобщенныеможнопринятьлюбыекоордина-
20
–P4.
5
5
; (2.1)
+P4.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]