12.4. Конструктивно-функциональная классификация механизмов

Согласно этой классификации механизмы можно разделить на пять основных видов: рычажные, кулачковые, фрикционные, зубчатые механизмы и механизмы с гибкими звеньями.

К рычажным механизмам относятся механизмы, звенья которых образуют только вращательные, поступа­тельные, цилиндрические и сферические пары. На рис. 12.5 показаны схемы наиболее распространенных плоских рычажных механизмов – кривошипно-ползунного (рис.12.5 а), шарнирного четырехзвенника (рис.12.5 б), кулисного (рис.12.5 в).

Кривошип – вращающееся звено, которое может совер­шать полный оборот вокруг неподвижной оси (звено 1 на всех трех схемах рис.12.5). Шатун – звено, которое образует кинематические па­ры только с подвижными звеньями (звено 2 на рис.12.5). Пол­зун – звено, образующее поступательную пару со стойкой (звено 3 на рис.12.5). Коромысло – вращающееся звено, которое мо­жет совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси (звено 3 на рис.12.5). Кулиса – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступа­тельную пару (звено 3 на рис. 12.5).

Рис. 12.5

К кулачковым механизмам относятся ме­ханизмы, в состав которых входит кулачок, а кулачком называется звено, имеющее элемент высшей

пары, выполненный в виде поверхнос­ти переменной кривизны. Кулачковые механизмы (рис.12.6) предна­значены для преобразования вращательного или возвратно-поступа­тельного движения входного эвена, которым, как правило, являет­ся кулачок 1, в возвратно-поступательное или возвратно-враща­тельное движение выходного звена-толкателя 2.

О сновное достоинство кулачковых меха­низмов заключается в возможности получения практически любого закона движения толкателя за счет соответствующего выбора профиля ку­лачка.

Во фрикционных меха­низмах движение от входного звена к выходному передается за счет сил трения, возникающих в местах контакта звеньев (выс­шая пара).

К зубчатым механиз­мам относятся механизмы, в состав которых входят зубчатые звенья.

Механизмы с гибкими связями применяют для передачи враща­тельного движения между валами при больших межосевых расстояниях.

12.5. Передаточное отношение

В механизмах, предназначенных для пере­дачи вращательного движения (фрикционных, зубчатых и др.), основным кинематическим па­раметром является передаточное отношение, представляющее собой отношение угловых ско­ростей звеньев:

Очевидно, что

+ – при параллельных осях вращения звеньев, если направ­ления угловых скоростей звеньев одинаковые,

- – если эти на­правления противоположные.

где и – радиусы фрикционных катков; и – числа зубьев колес в случае зубчатой передачи.

Глава 13. Основы расчета и проектирования механизмов

13.1. Общие сведения о передачах. Основные виды зубчатых передач

Передачами в машинах называются устройства, предназначен­ные для передачи энергии механического движения на расстояние и преобразования его параметров. Необходимость применения обус­ловлена: несовпадением требуемых скоростей движения исполни­тельных органов с оптимальными скоростями двигателей; преобразованием видов движения (вращательного в поступательное), ре­гулированием скорости, распределением потоков мощности между различными исполнительными органами машины, реверсированием дви­жения.

По принципу работы механические передачи делятся: на передачи с непосредственным соприкосновением звеньев (фрик­ционные, зубчатые, червячные, волновые, винт-гайка, шарнирно-рычажные) и передачи с гибкой связью (ремен­ные, канатные, цепные).

Передачи выполняются с постоянным или переменным (регулируемым) передаточным отношением. В последнем случае регулирова­ние может быть ступенчатое или бесступенчатое.

Наряду с механическими передачами широко применяются гидравлические, пневматические и электрические передачи.

Зубчатая передача – это трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, образующими между собой высшую пару. Достоинства: высокая надежность ра­боты в широком диапазоне скоростей и нагрузок, малые габари­ты, большая долговечность, высокий КПД, сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники, постоянство передаточ­ного отношения, простота обслуживания. Недостатки: высо­кие требования к точности изготовления и монтажа, повышенный шум при больших скоростях.

В зависимости от расположения осей вращения колес различа­ют следующие виды зубчатых передач: с параллельными осями (цилиндрические), с пересекающимися осями (конические), со скрещивающимися осями.

Цилиндрические передачи: с внешним (рис. 13.1 а) и внутренним

зацеплением (рис.13.1 б); частным случаем является рееч­ная передача (рис.13.1 в), осуществляющая преобразование враща­тельного движения в поступательное.

Цилиндрические колеса могут быть с прямыми (рис.13.2 а), косыми или винтовыми (рис.13.2 б) и шевронными зубьями (рис. 13.2 в).

Конические передачи чаще всего вы­полняются ортогональными, у которых меж­осевой угол = 90° (рис.13.3).

Конические колеса могут быть с пря­мыми, тангенциальными и криволинейными (чаще всего круговыми) зубьями.

Червячная передача (рис.13.5) состоит из червяка 1, представляющего собой однозаходный или многозаходный винт, и червячного колеса 2.

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называет­ся шестерней (Z₁), а с большим числом зубьев – колесом (Z₂).

(13.1)

По соотношению угловых скоростей ведущего и ведомого звень­ев зубчатые передачи делятся на: а) понижающие (редукторы) и б) повышающие (мультипликаторы). У понижающих передач ведомое звено

вращается с меньшей скоростью, чем ведущее ( ), a у повышающих – наоборот( ).