6.9. Понятие о синтезе механизма по заданной траектории
Ч
асто
требуется спроектировать механизм с
заданной траекторией движения ведомого
звена. Например, четырёхшарнирный
механизм стрелы портального крана
позволяет перемещать груз горизонтально
при вращении стрелы в вертикальной
плоскости (рис. 43). Синтез таких механизмов
осуществляется графическими и
аналитическими методами с использованием
теории функций с наибольшим приближением
к заданной траектории. В этой области
имеются работы Чебышева, который первым
предложил решение задачи для лямбдообразного
прямила Чебышева, положенного в
рис. 43 основу конструкции стрелы портального
крана (рис. 43).
Искомыми
параметрами являются длины звеньев,
включая и длину
.
6.10. Общий порядок проектирования рычажного механизма
Процесс проектирования рычажного механизма включает следующие основные этапы:
Производится синтез кинематической схемы (определяются длины звеньев по заданным условиям).
Принимается упрощённый закон движения входного звена, определяются скорости и ускорения звеньев, производится приближённый силовой расчёт (определяются реакции в кинематических парах).
По найденным усилиям подбираются сечения звеньев и определяются их массы.
Производится приведение сил и масс, подбор маховика и определение истинного закона движения звена приведения.
При найденном законе движения звена приведения находятся уточнённые значения скоростей и ускорений, определяются более точные величины реакций и производится проверка прочности и жёсткости звеньев. Размеры сечений и массы звеньев последовательно уточняются.
Иногда используют более простую последовательность, в которой расчёт ведётся при заданных длинах и массах звеньев, а также при упрощённом законе движения входного звена.
7. Кулачковые механизмы
7.1. Классификация кулачковых механизмов
Кулачковые механизмы содержат хотя бы одну высшую кинематическую пару и состоят из кулачка, толкателя и стойки (рис. 44).
С
тепень
подвижности такого механизма равна:
.
Основными достоинствами кулачковых механизмов является возможность получения заранее заданного закона движения толкателя с помощью кулачка. К недостаткам следует отнести большое удельное давление в точке контакта кулачка с толкателем, а также сложность изготовления профиля кулачка.
Постоянный контакт толкателя с кулачком обеспечи-
рис. 44 вается с помощью кинематического (рис. 45, а) или сило-
вого замыкания (рис. 45, б).
рис. 45
В зависимости от характера движения кулачка и толкателя возможно преобразование вращательного или поступательного движения кулачка во вращательное или поступательное движение толкателя (рис. 44, 45, 46).
рис. 46
Кулачковые механизмы могут быть плоскими (рис. 46, а, б) и пространственными (рис. 46, в), осевыми (е=0) и внеосными (е≠0) с плоским, тарельчатым или роликовым толкателем, где ролик устанавливается для уменьшения трения и износа.
Кулачковые механизмы, как правило, используются в машинах автоматического или полуавтоматического действия и обеспечивают функции “жёсткого” управления выполняемого процесса.