46. Рычажные механизмы.

Рычажные механизмы состоят из рычагов (стержней) и ползунов, соединенных в кинематические пары. Эти механизмы широко приме­няют в различных устройствах автоматики и ЭВМ благодаря их просто­те, универсальности, малым потерям на трение и более высокому, чем у зубчатых и кулачковых механизмов, КПД. Они предназначены для преобразования движения, воспроизведения различных функций и вычерчивания кривых, выполнения логических операций и т. п.

Рычажные механизмы преобразуют движение с высокой точностью, так как элементы их низших и высших кинематических пар - простые поверхности (плоскость, цилиндр или сфера).

Рычажные механизмы – исполнительные и применяются как при небольших нагрузках, так и при значительных силах сопротивления. В их состав входят одна или несколько структурных групп, ведущие звенья и стойка. Механизмы одной структурной схемы могут воспроизводить разные законы движения ведомых звеньев. При небольших нагрузках длины звеньев находят, выполнив кинематических синтез. Для расчета на прочность и на износ элементов рычажных механизмов требуется знать силы, действующие в кинематических парах. Алгоритмы расчета строятся отдельно для каждого типа структурных групп; по этим алгоритмам вычисляются силы в кинематических парах любого структурно сложного механизма.

47. Рычажные механизмы, их виды, кинематические соотношения.

Схема одного из наиболее простых рычажных механизмов представ­лена на рис.1а. Ползун 3 движется возвратно-прямолинейно по направляющей NN. Движение от звена 1 к ползуну 3 (или наоборот) передает шатун 2. Если звено 1 поворачивается относительно точки О на 360°, то его называют кривошипом, а механизм — кривошипно-ползунным. Его применяют, например, для подачи перфокарт в системе ввода информации в ЭВМ.

Если звено OA не может совершать полный оборот вокруг точки О, то механизм называется коромыслово-ползунным. Именно в этой форме его применяют в самопишущих манометрах (рис.1б). При измене­нии давления газа мембранная коробка 3 деформируется. Перемещение ее верхней части передается шатуном 2 коромыслу 1, на левом плече которого закреплено перо, вычерчивающее на вращающемся, бумажном диске 4 кривую изменения давления. Таким образом, механизм пре­образует малые деформации мембранной коробки в значительные пере­мещения пера.

Путем изменения длин звеньев получают разные законы движения рычажных механизмов. Эта их особенность позволяет применять одну и ту же схему механизма для различных целей.

Рычажные механизмы обеспечивают точное перемещение и при больших силах сопротивления движению. На рис. 2 показана схема сервопривода установки для исследования плазмы. Здесь в механизме 2-6 с ведущим ползуном 6, шаровая опора А предназначена для поддержания в начале и конце рабочего цикла тороидального кольца 1, внутри которого плазма удерживается магнитным полем после включе­ния установки. Механизм за несколько миллисекунд убирает опору А в положение А', и тогда кольцо 1 свободно висит в магнитном поле. Затем, когда магнитное поле разрушается, и кольцо начинает падать, опора А подхватывает его и меха­низм обеспечивает замедленное дви­жение и остановку кольца, погло­щая энергию падения.

В устройствах автоматики и ЭВМ возникает необходимость перемещать рабочий орган с остановками при непрерывно работающем двигателе (неподвижная бумага в устройствах печати) – для этой цели применяют кулисный механизм переменной структуры, называемый мальтийским (рис.3).Здесь входное звено 1 вращается непрерывно. Когда цевка 2 входит в зацепление с мальтийским крестом 3,последний начинает вращаться. Повернувшись на угол бетта, крест останавливается и остается неподвижным до тех пор, пока цевка войдет в зацепление со следующей прорезью креста.

Рычажные механизмы осуществляют и пространственное преобразование движения.

рис.1

рис.2 рис.3

К рис.1 : 1- кривошип, 2- шатун, 3- ползун.

Завис-ость координаты х (расстояние от о до центра 3):

Синусный механизм (механический вычислитель):

Тангенсный механизм:

Синтез рычажных механизмов – задача обеспечить выбор таких параметром механизма, при которых осуществляется заданное движение рабочих звеньев – многовариантное решение данной задачи.

Этапы решения задачи:

а) построение структурных схем – структурный синтез

б) определение длин звеньев и расположения кинематических пар для нескольких вариантов схем по заданным условиям – метрический синтез.

в) выбор оптимальной схемы на основе сравнительного кинематического, динамического и точностного анализа.

Ассур: «Все рычажные механизмы с низкими парами устроены одинаково - путем последовательного присоединения к входному звену и стойке простых кинематических цепей, называемые структурными группами(кинематическая цепь, степень свободы кот. после присоединения внешних поводков к стойке равна 0).»Проверка кинематической цепи явл. ли она структурной группой осуществляется с помощью формулы Чебышева.

Условные задачи синтеза:

а) главная – вып-ие осн ф-ций.

б) обязательная – размеры звеньев

в) желательная – мин. износ, кпд, огр. угла давления.