5. Синтез зубчато-рычажного механизма

Зубчато-рычажный механизм состоит из взаимодействующих ме­жду собой зубчатых и рычажных механизмов. Это позволяет получить различные законы дви­жения звеньев, улучшать силовые характеристики механизма.

Рассмотрим пример механизма с длительным выстоем ползуна.

Задача 11.

Дано: модуль зуб­чатых колес m, мм, от­ношение чисел зубьев Z₀/Ζ₂=3/1, ход ползуна Н. Определить: радиусы ко­лес r₀ и r₂, длину шатуна b=DC и кривошипа а=АВ (рис. 14).

Т очка С при обегании колеса 2 внутри ко­леса 0 опишет гипоцик­лоиду, которая при соот­ношении Z₀/Ζ₂=3/1 может быть с достаточной точностью заменена дугой окружности, благодаря чему ползун 4 остается неподвижным при перемещении точки С из положения С'" в С' при ус­ловии, что длина шатуна равна радиусу этой дуги. Из схемы видно, что Н=2г₀-2г₂, где - делительные радиусы колес. Отсюда получаем .

Через три точки C'"C^IVC' можно провести только одну окружность и ее радиус b=DC'. Из рассмотрения треугольника AC'D' определяется величина b=7г₂. Длина кривошипа a=AB=r₀-r₂.=mz₂=2r₂. Определив ис­комые, размеры, строят схему механизма. Для этого проводят окруж­ность радиуса а и делят ее на 12 равных частей, начиная с положения В'. В каждом положении В', В₁, B₂, В₃, В"... В'"...B^IV...В' строят окружности радиуса r₂ с центрами в точках B и огибающую их окружность радиуса r₀ с центром в точке А; строят дуги радиуса b С'"С', С'С", С"С'"; отме­чают точки пересечения этих дуг с окружностями радиуса r₂: С', С₁, С₂, С₃, С"...С'; из полученных точек длиной шатуна b отмечают точки D', D₁...D"...D' траектории ползуна. Соединив соответствующие точки А с В', B₁... и C',C₁... с D', D₁... строят схему механизма в каждом положе­нии.

2. Силы, действующие на механизм

При работе машины к ее звеньям приложены внешние задаваемые силы, к числу которых относятся: силы движущие, силы производственных сопротивлений, силы тяжести и другие. Кроме того_, при движении в результате наличия реакций связей в кинематических парах возникают силы трения_, которые рассматриваются как составляющие этих реакций.

Движущие силы - такие силы, которые стремятся ускорить движение входного звена машины; их элементарная работа положительна (давление расширяющегося газа на поршень двигателя внутреннего сгорания). Силы сопротивления стремятся замедлить движение входного звена, их элементарная работа отрицательна.

Силами производственного сопротивления называются такие силы сопротивления_, на преодоление которых затрачивается работа, необходимая для выполнения того технологического процесса_, для осуществления которого и предназначена машина или механизм (силы сопротивления изготовляемой детали усилию резания резца).

Силами вредных сопротивлений будем называть те силы сопротив­ления, на преодоление которых затрачивается дополнительная, работа сверх необходимой для выполнения технологического процесса (сопро­тивление трения в подшипниках).

Силы движущие или силы производственного сопротивления обычно определяется экспериментально, и в большинстве случаев их величины регистрируются в виде кривых, представляющих собой диаграммы зави­симости сил от пути или времени движения входного звена машины. Эти диаграммы являются исходным материалом для силового расчета.