4. Синтез кулисного механизма

Кривошипно-кулисный механизм используют для преобразова­ния вращательного движения кривошипа 1 в качательное или враща­тельное движение подвижной направляющей - кулисы 3, по которой перемещается камень 2 (рис. 10). Условие проворачиваемости кулисы состоит в том, что длина стойки а должна быть меньше длины криво­шипа r.

Задача 8.

Дано: r, ход ползуна Н, λ=с/b и коэффициент изменения скорости Κν.

Определить: а, b,с (рис. 10).

Коэффициент Kν = φ_p/φ_x (1)

φ_{p +} φ_x = 360º; отсюда получают и определяют . Размеры b и с определяются таким образом: b=H/2, c=λ·b.

Рис. 10. Определение размеров звеньев кулисного механизма с вра­щающейся кулисой

Порядок построения схемы механизма

Выбирают направление Ах, на котором откладывают отрезок АЕ=а; из точек А и Ε строят окружности соответственно радиусов r и b; делят окружность радиуса r на n равных частей в направлении враще­ния кривошипа АВ (обычно n=12); за начало отсчета удобно принять начало холостого хода В', в ряде случаев - начало рабочего хода В"; из полученных точек Β',Β₁,Β₂...Β"...Β' начиная строят звено 3 в этих поло­жениях и тем самым определяют положение точки D: D', D₁, D₂...D"...D'; радиусом DC=c делают засечки на прямой Ах, получая точки С', C₁, С₂...С"...С'. Соединяя точки D_i с С_i, одинаковых индексов i, получают кинематические схемы механизма в n положениях.

Задача9.

Дано: расстояние d=AD между опорами кривошипа и кулисы, ход штанги 5 - Н, λ=EC/DC, коэффициент изменения средней скорости Κν. Определить: r, b, с, рис. 11.

По формуле (2) определяют величину угла Θ, находят длину кули­сы . Отложив AD=d и проведя крайние положения кулисы DC" и DC' из прямоугольного треугольника ADB', определяют r = d·sin(0,5 Θ). Ось штанги 5 х-х определяется размером h/2, где h=b(l-cos 0,5Θ) - высота стрелы сегмента С'С". Длина звена ЕС=с определяет­ся из условия с=λ·b. Для варианта на рис. 11,а штанга располагается несколько выше дуги С'С".

Рис. 11. Определение размеров кулисного механизма с качаю­щейся кулисой

Рис. 11,а. Вариант соединения кулисы 3 со штангой 5 через камень 4

Обычно размер а, определяющий направление х-х, выбирают кон­структивно: а=50...80 мм.

Задача 10.

Дано: а, φ_max, υ_доп.

Определить b, d и положение оси С качания цилиндра (рис. 12).

Такого типа коромыслово-кулисные механизмы применяются в гидро- или пневмодвигателях с качающимся цилиндром. Длина рабо­чей части штока 2 определяется величиной хорды В'В": b=(1,1...1,2)·В'В"; длина цилиндра 3 d=kb, где к=1,2...1,3 -коэффициент, учитывающий конструктивные размеры цилиндра.

Рис. 12. Определение размеров коромыслово-кулисного механизма

Рис. 13. Синтез схемы механизма при разбивке хода штока S

Положение точки С можно выбрать в любом месте на луге С"С', радиус которой В"С"≥d, а ограни­чивающие лучи В'С' и В"С" проведены из точек В'В" под углами υ_доп.

Если точку С₁ выбрать на продолжении прямой В'В", то изменения угла давления о между край­ними положениями АВ' и АВ" коромысла будут незначительными.

Примечание. В ряде случаев положение точки С задается расстоянием l, но все равно она должна распо­лагаться между прямыми В'С' и В"С".

После определения размеров звеньев порядок построения схемы механиз­ма в положении, определяе­мом углом φ, следующий: строят звено АВ в этом по­ложении, соединяют точку В с С и отмечают длину штока b; начиная с точки С, строят цилиндр. Для построения n положений разбивают на это число угол φ_max и производят для каждого из них построение схемы механизма. Число n определяется величиной угла φ_max и может быть равно 6...10.

В тех случаях, когда на равные части нужно разделить ход штока S, поступают так (рис.13): соединяют точки В', В, В" с С, причем поло­жение АВ взято при угле 0,5φ_max. На В"С откладывают В"D₁"=b, длину Штока. Радиусом CD₁" переносят точку D₁" на направление ВС, полу­чают точку D". На ВС откладывают отрезок D"D'=S - ходу штока, ко­торый делят на n равных частей; из полученных точек D₁…D_i длиной штока b, как радиусом делают засечки на дуге В'В" и получают точки B₁…B_i, которые соединяют с точкой С. Откладывая от точек В', B₁…B_i...В" на полученных "своих", направлениях длину штока b, тем самым и определяют его положения. Такое построение схемы механиз­ма за малостью угла B'CB" вносит несущественные, допустимые по­грешности, но значительно упрощает синтез.