ТЕМА 2. Основні види мех

ТЕМА 2. ОСНОВНІ ВИДИ МЕХАНІЗМІВ

Усі механізми розділяються на дві великі групи: механізми

знижчими парами, які іноді називають важільними, та механізми

звищими парами.

Ті й інші можуть бути плоскими та просторовими.

Із механізмів із нижчими парами найбільш поширеними

єшарнірно-важільні механізми (ШВМ), основною перевагою яких

єможливість отримання заданого ходу механізму (це відстань між

крайніми положеннями його вихідної ланки), завдяки чому ці механізми є основними механізмами як робочих машин, так і машин-двигунів.

Розглянемо приклади найбільш поширених ШВМ.

2.1. Шарнірно-важільні механізми (ШВМ)

На рис. 2.1, а наведено кривошипно - повзунний механізм –

один із найпоширеніших, він є основним механізмом у поршневих машинах (двигуни внутрішнього згоряння, компресори, насоси), у кувальних машинах, пресах тощо. У ньому ланки: 1 – кривошип, 2 – шатун, 3 – повзун, 0 – стояк. Механізм служить для перетворення обертального руху в поступальний.

Шарнірний чотириланковий механізм (рис. 2.1, б) служить для перетворення одного виду обертального руху в інший і може бути в залежності від розмірів ланок кривошипно-коромисловим, двокривошипним і двокоромисловим; застосовується в пресах і кувальних машинах, хитних конвеєрах, прокатних станах, муфтах зчеплення, приладах тощо. У ньому ланки: 1 – кривошип, 2 – шатун, 3 – коромисло, 0 – стояк. Шарнірний чотириланковий механізм застосовують також у випадку, коли одна з його точок має рухатися за заданою траєкторією, наприклад, у портальних кранах.

Кулісний механізм служить для перетворення одного виду обертального руху в інший або безперервного обертального руху

гідроприводах, приладах тощо. Кулісой зазвичай називають ланку з пазом, по якому переміщується кулісний камінь. Куліса може бути обертовою, хитною або поступально рухомою.

На рис. 2.1, в наведено шостиланковий кулісний механізм

поперечно-стругального верстату, в якому ланки: 1 – кривошип, 2, 4 – кулісні камені, 3 – хитна куліса, 5 - поступально рухома куліса з різцовою головкою, 0 – стояк.

18

На рис. 2.1, г наведено схему просторового важільного механізму одного з видів промислового робота, це механізм із незамкнутим кінематичним ланцюгом ABCDEF (ланки 1...5 – рухомі, 0 – стояк, F – кліщі). Промислові роботи у наш час знаходять все більш широке застосування для виконання різноманітних технологічних і допоміжних операцій: збирання, зварювання, фарбування, завантаження тощо.

Серед механізмів із вищими кінематичними парами (як плоских, так і просторових) найбільш поширеними є зубчасті, кулачкові, фрикційні, мальтійські та храпові механізми.

Розглянемо приклади деяких із них.

2.2.Зубчасті механізми

Узубчастих передачах розрізняють зовнішнє (рис. 2.2, а),

внутрішнє (рис. 2.2, б) і рейкове зачеплення (рис. 2.2, в): ланка 1 –

шестірня, 2 – колесо (або, як частковий випадок колеса, – рейка).

Узалежності від розташування осей коліс зубчасті передачі можуть бути з паралельними осями (циліндричні) (рис. 2.2, а, б),

є гвинтові (рис. 2.2, д), черв'ячні (рис. 2.2, е) та гіпоїдні (рис. 2.2,

ж) передачі [9].

У гвинтовій передачі ланки 1, 2 – косозубі циліндричні колеса; у черв'ячній передачі ланка 1 - черв'як, 2 - черв'ячне колесо; у гіпоїдній передачі ланки 1, 2 – конічні колеса.

Широке застосування отримали багатоланкові зубчасті передачі, що дають можливість отримувати великі передаточні відношення: редуктори (рис. 2.3) і планетарні зубчасті механізми (рис. 2.4). У склад планетарного редуктора входять не тільки колеса з нерухомими осями (1, 3), але й колеса (2) з віссю, що рухається по колу (Н).

У наш час у пристроях приладів і систем керування все більшого поширення набувають так звані хвильові передачі з гнучкими ланками, (рис. 2.5), що дозволяють отримувати великі передаточні відношення, високу кінематичну точність і передавати механічний рух через герметичну стінку. Усі ланки передачі жорсткі, окрім ланки 2, яка називається гнучким колесом і може деформуватися при обертанні генератора 1, приймаючи овальну форму з великою віссю, що спрямована по лінії, яка з'єднує центри роликів генератора. Конструктивно гнучка ланка виконана у вигляді тонкостінного стакана, один кінець якого нерухомо зв'язаний зі стояком, що розділяє простори А і Б, а інший кінець,

20

деформуючись при обертанні генератора 1, викликає переміщення зубців, як колеса 2, так і колеса 3 (жорсткого). Таким чином, колесо 3, знаходячись у просторі А, отримує обертання від зубців колеса 2, розташованих на зовнішній стінці стакана, в той час як генератор 1, що викликає рух зубців, обертається всередині стакана. Цим досягається герметичне розділення просторів А і Б стінкою стакана та одночасно передається обертання без порушення герметичності стінки.

Передача називається хвильовою тому, що ланка 2 в цілому залишається нерухомою, але при обертанні генератора по ньому переміщується хвиля деформації, що викликає невеличкі переміщення зубців. Хвильова передача застосовується також для отримання великих передаточних відношень, причому в якості нерухомої ланки може бути прийнята ланка 2 і навіть генератор 1.

2.3.Кулачкові механізми

Укулачкових механізмах - плоских (рис. 2.6, а...д)

іпросторових (рис. 2.6, е), які широко застосовуються у різних машинах, верстатах, приладах, вища кінематична пара утворена ланками, що називаються кулачок і штовхач (на рис. 2.6 ланки 1

і2). Замикання вищої кінематичної пари може бути силовим (наприклад, під дією власної сили тяжіння, як на рис. 2.6, а...г, або за допомогою пружини) та геометричним (рис. 2.6, д, е).

Форма вхідної ланки (кулачка 1) визначає закон руху вихідної ланки (штовхача 2); ролик 3 застосовують з метою зниження тертя у механізмі шляхом заміни тертя ковзання у вищій кінематичній парі на тертя кочення.

На рис. 2.6, а наведено кулачковий механізм із поступально рухомими кулачком і штовхачем; на рис. 2.6, б ,в – кулачкові механізми, в яких обертовий рух кулачка перетворюється на зворотно – поступальний рух штовхача, який може бути не тільки роликовим, а і плоским (тарілчастим). У механізмах на рис. 2.6, г, д штовхач 2 - коромисловий, який здійснює хитний рух.

На рис. 2,6, е зображено модель просторового кулачкового механізму з обертовим циліндричним кулачком 1 і поступально рухомим роликовим штовхачем 2; замикання вищої кінематичної пари – геометричне - здійснюється за допомогою паза, в якому рухається ролик 3.

Перевагою кулачкових механізмів є можливість отримання будь-якого закону руху вихідної ланки – штовхача, завдяки чому вони застосовуються як допоміжні механізми в машинах-автоматах

інапівавтоматах.

23

2.4.Фрикційні механізми

Уфрикційному механізмі передача обертального руху здійснюється завдяки тертю між ланками, що утворюють вищу кінематичну пару.

Простий фрикційний механізм (рис. 2.7, а) складається з двох обертових круглих циліндрів 1, 2 і стояка 3. Силове замикання вищої пари здійснюється пружинами 4.

Фрикційні механізми використовують і в безступінчастих передачах (рис. 2.7, б). При сталій кутовій швидкості диска 1 завдяки переміщенню колеса – катка 2 уздовж своєї осі можна плавно змінювати його кутову швидкість і навіть напрям обертання.

2.5.Мальтійський механізм

Мальтійський механізм (рис. 2.8) перетворює безперервне обертання вхідної ланки – кривошипа 1 в переривчасте (із зупинками) обертання вихідної ланки – хреста 2. Механізм має стояк 3 і вищу пару, яка утворена цівкою В кривошипа та пазом хреста.

2.6. Храповий механізм

Храповий механізм із ведучою собачкою 5 та стояком 4 (рис. 2.9) служить для перетворення зворотно-обертального руху коромисла 1 з собачкою 2 у переривчастий обертальний рух (в одному напрямку) храпового колеса 3. Собачка 5 з пружиною 6 не дає колесу обертатися у зворотній бік. Вища пара тут утворена собачкою та храповим колесом. Механізм може мати вхідну ланку і зі зворотно - поступальним рухом.

Мальтійські та храпові механізми широко застосовуються у верстатах і приладах.

2.7. Механізми з гнучкими ланками

Під гнучкими ланками маються на увазі зазвичай паси, канати, ланцюги, стрічки, які охоплюють дві ланки або більш та встановлюють певний зв'язок між переміщеннями цих ланок.

На рис. 2.10 наведено найпростіший механізм із гнучкою ланкою, який на відміну від зубчастих і фрикційних механізмів може служити для передачі обертального руху від однієї ланки до іншої при значних відстанях між осями їхнього обертання.

У залежності від типу гнучкої ланки цей механізм називається

пасовою, канатною або ланцюговою передачею.

25