Последовательное соединение механизмов

Рассмотрим вопросы, связанные с последовательным соединением звеньев, чьи функции преобразования и параметры были описаны выше. Так, говоря о нелинейностях рычажных механизмов, при их последовательном соединении, можно ожидать компенсации нелинейности одного механизма нелинейностью другого.

С этой целью, произведем расчет механизмов, приведенных на структурных схемах ниже.

В рычажно-зубчатых головках входной каскад преобразователей, как правило, образован из рычажных механизмов. Таким образом, рассматриваемый нами пример являет собой часть курсового проекта по данной дисциплине, а приемы, рассмотренные ниже, широко применяются на практике.

Исследуемые механизмы содержат следующие параметры:

a – длина рычага входного рычажного передаточного механизма;

Dx – диапазон перемещения входного звена;

b – расстояние между осями кулисного механизма;

r – длина рычага кулисного механизма;

Зададимся значениями параметров механизма:

a = 4 мм; Dx = 1 мм; b = 30 мм; r = 7 мм;

Регулировка механизма – по краям диапазона.

В ходе работы требуется проанализировать следующие параметры:

1. Суммарную чувствительность последовательного соединения механизмов;

2. Среднеквадратическое значение погрешности, приведенной ко входу (при условии регулировки по краям диапазона).

Суммарная чувствительность по схемным параметрам высчитывается из соотношения:

С учетом метода регулировки, суммарная чувствительность механизма равна:

I – Комбинация передаточных механизмов: РПМ sin → КМ // tg.

Структурная схема:

Запишем выражение для суммарной чувствительности:

Полученное значение является оценкой чувствительности в начальном положении механизма. Запишем выражение для суммарной нелинейности:

Чувствительность в указанном диапазоне, с учетом метода регулировки равна:

Среднеквадратическое значение погрешности:

II – Комбинация передаточных механизмов: РПМ tg → КМ // tg.

С труктурная схема:

Запишем выражение для суммарной чувствительности:

Полученное значение является оценкой чувствительности в начальном положении механизма. Запишем выражение для суммарной нелинейности:

Чувствительность в указанном диапазоне, с учетом метода регулировки равна:

Среднеквадратическое значение погрешности:

Итак, по результатам анализа двух рассмотренных выше схем, можно сказать, что чувствительности у полученных механизмов примерно одинаковы, а схемная погрешность, приведенная ко входу, отличается примерно в три раза, что свидетельствует о наличии в первой схеме компенсации нелинейности, в отличие от второй.

Конструктивная реализация рычажных механизмов

Р ассмотрим структурную схему некоторого механизма, построим для него принципиальную схему и чертеж отдельных элементов механизма (параметры механизма – a, b, r, длина сектора и диаметр делительной окружности триба – известны по результатам расчетов, проводившихся ранее).

Один из вариантов принципиальной схемы представлен на Рис.I-8. При создании схемы необходимо помнить о том, что ось измерительного штока входного звена должна пересекать ось триба в пространстве.

Рис.I-8 – принципиальная схема исследуемого механизма

Необходимо также заметить, что в приведенной схеме используется разгруженный синусный РПМ.

Рассмотрим поэлементную реализацию всего механизма, начиная с входного звена.

На Рис.I-9 приведен внешний вид проектируемого устройства и его разрез с пронумерованными элементами. Рассмотрим проектируемое устройство подробно с расшифровкой всех элементов.

Рис.I-9 – внешний вид и разрез конструируемого прибора

Разрез с нумерацией приведены более подробно на последней странице семинара. Расшифруем некоторые обозначения схемы, которые нам понадобятся в дальнейшем:

1 – корпус; 2, 7, 8, 9 – элементы арретирующего устройства; 3, 4 – направляющие элементы штока (см. Рис.I-10); 5, 6, 40 – элементы штока и измерительного наконечника; 13, 42 – элементы пружины, создающей измерительное усилие; 14 – кронштейн, передающий движение от измерительного штока на рычаг синусного механизма (жестко связан с штоком посадкой с натягом).

На Рис.I-11 приводится увеличенный синусный механизм. Рычаг синусного механизма и кулисного механизма выполняются заодно, т.к. являются единым звеном.

Движение передается от плоскости, связанной с кронштейном, к сферическому наконечнику рычага синусного передаточного механизма. Сферический наконечник установлен на эксцентрике, для реализации регулировки длины рычага механизма. Подробно эксцентрик рассмотрен на Рис.I-12.

	Рис.I-11 – синусный РПМ
Рис.I-10 – шток (крупно)	Рис.I-12 – эксцентрик (вид сверху)

Эксцентрик связан с рычагом, следующего за синусным РПМ, тангенсным кулисным модифицированным механизмом.

Изгиб рычага кулисного механизма (см. Рис.I-13) связан с тем, что рычаг при движении не должен задевать других узлов механизма. В точке контакта кулисного механизма находится не сфера и плоскость, а цилиндр и нож. Контакт при этом остается точечным, функция преобразования не изменяется, но такое конструктивное решение гораздо проще в реализации.

Кулиса тангенсного механизма не жестко связана с зубчатым сектором. Каждый из них может свободно вращаться вокруг опоры. Этому препятствует только винт, прижимающий сектор к кулисе. Такая реализация также значительно упрощает регулировку механизма. Оси синусного РПМ и тангенсного КМ закреплены в опорах на единой плате, таким образом, расстояние между осями элементов механизма остается неизменным из конструктивных соображений.

Это поначалу может показаться весьма неудобным, но на самом деле, недостатки могут быть скомпенсированы путем регулировки отдельных параметров механизмов.

Рис.I-13 – КМ // tg мод.

На Рис.I-14 приводится реализация мелкомодульного зубчатого передаточного механизма и передача движения на отсчетное устройство. Движение передается от зубчатого сектора к трибу, на оси которого закреплена стрелка отсчетного устройства и волосок, создающий силовое замыкание механизма.

Таким образом, производится создание схем и их реализация в виде механизмов. Механизмы крепятся на платах (с двух сторон), как показано на Рис.I-14.

Рис.I-14 – реализация зубчатой передачи и общий вид снизу и сверху (39 – волосок)

Для лучшего рассмотрения деталей ниже приведен увеличенный эскиз конструкции рычажно-зубчатой головки в корпусе (увеличенный Рис.I-9)