Применение кулачковых кривошипно шатунных и рычажных механизмов в машинах: Применение кулачковых- кривошатунных и рычажных механизмов

  • 12.10.1978

Содержание

Применение кулачковых- кривошатунных и рычажных механизмов

1. Применение кулачковых- кривошатунных и рычажных механизмов

ПРИМЕНЕНИЕ КУЛАЧКОВЫХКРИВОШАТУННЫХ И РЫЧАЖНЫХ
МЕХАНИЗМОВ
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ ШЛЯХТОВ ДМИТРИЙ
Кривошипно-шатунные механизмы
Кривошипно-шатунные механизмы служат для преобразования вращательного движения в возвратнопоступательное и наоборот. Основными деталями кривошипно-шатунного механизма являются: кривошипный вал,
шатун и ползун, связанные между собой шарнирно .
В кривошипно-шатунном механизме вместо кривошипного вала часто применяют коленчатый вал. От этого
сущность действия механизма не меняется. Коленчатый вал может быть как с одним коленом, так и с несколькими .
В некоторых кривошипно-шатунных механизмах приходится менять и длину хода ползуна. У кривошипного вала
это делается обычно так. Вместо цельного выгнутого кривошипа на конец вала насаживается диск (планшайба).
Шип (поводок, на что надевается шатун) вставляется в прорез, сделанный по радиусу планшайбы.
Перемещая шип
по прорезу, то есть удаляя его от центра или приближая к нему, мы меняем размер хода ползуна.
Кулачковые механизмы
Кулачковые механизмы служат для преобразования вращательного движения (кулачка) в возвратно-поступательное
или другой заданный вид движения. Механизм состоит из кулачка — криволинейного диска, насаженного на вал, и
стержня, который одним концом опирается на криволинейную поверхность диска. Стержень вставлен в
направляющую втулку. Для лучшего прилегания к кулачку, стержень снабжается нажимной пружиной. Чтобы
стержень легко скользил по кулачку, на его конце устанавливается ролик.
Но бывают дисковые кулачки другой конструкции. Тогда ролик скользит не по контуру диска, а по криволинейному
пазу, вынутому сбоку диска . В этом случае нажимной пружины не требуется. Движение ролика со стержнем в
сторону осуществляется самим пазом.
Кроме рассмотренных нами плоских кулачков , можно встретить кулачки барабанного типа . Такие кулачки
представляют собой цилиндр с криволинейным пазом по окружности. В пазу установлен ролик со стержнем.
Кулачок, вращаясь, водит криволинейным пазом ролик и этим сообщает стержню нужное движение.
Цилиндрические кулачки бывают не только с пазом, но и односторонние — с торцовым профилем. В этом случае
нажим ролика к профилю кулачка производится пружиной.
Длину хода стержня или рычага кулачкового механизма можно легко рассчитать. Она будет равна разнице между
малым радиусом кулачка и большим. Например, если большой радиус равен 30 мм, а малый 15, то ход будет 30-15 =
=15 мм. В механизме с цилиндрическим кулачком длина хода равняется величине смещения паза вдоль оси цилиндра.
Шарнирно-рычажные механизмы
Часто в машинах требуется изменить направление движения какой-либо части. Допустим, движение происходит
горизонтально, а его надо направить вертикально, вправо, влево или под каким-либо углом. Кроме того, иногда
длину хода рабочего рычага нужно увеличить или уменьшить.
Во всех этих случаях применяют шарнирнорычажные механизмы.

Преобразование кулачковых механизмов — Энциклопедия по машиностроению XXL

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ  [c.178]

Кулачковые механизмы находят широкое применение, особенно в приборах и машинах автоматического действия. Они предназначены для преобразования вращательного или возвратно-поступательного движения ведущего звена в возвратно-поступательное или возвратно-вращательное движение ведомого звена с остановками последнего заданной продолжительности.  [c.18]


Преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и обратно достигается при помощи различных механизмов. Наиболее распространенными механизмами являются шестерня и зубчатая рейка, винт и гайка, кривошипно-шатунный механизм,, эксцентриковый и кулачковые механизмы.  
[c.185]

Основные типы кулачковых механизмов. Показанные на рис. 15.2 механизмы различаются по конструкции и характеру преобразования заданного движения ведущего звена—кулачка— в требуемое движение рабочего звена —толкателя. Все механизмы делятся на плоские и пространственные. Применяются механизмы с конусным (рис. 15.2, а), плоским (рис. 15.2, в), сферическим (рис. 15.2, е) и роликовым (рис. 15.2, б, р) толкателями. Силовое замыкание открытых кинематических пар кулачок—толкатель обычно осуществляется пружинами, а геометрическое — соответствующей формой кулачка и толкателя (рис. 15.2, г, д, з, о).  

[c.227]

Кулачковые механизмы могут быть не только плоскими, но и пространственными (рис. 5, б). Разнообразие форм, которые можно придать кулачку, определяет чрезвычайное разнообразие возможных преобразований движения, выполняемых кулачковыми механизмами.  [c.21]

Кулачковые механизмы обеспечивают широкие возможности в отношении преобразования одного вида движения и другое враш,ательного в поступательное, вращательного во вращательное, поступательного в поступательное и вращательное и т. д.  

[c.35]

Пространственные кулачковые механизмы обеспечивают преобразование непрерывного вращательного движения в возвратно-поступательное и вращательное вокруг осей, различно расположенных по отношению друг к другу (рис. 112).  [c.154]

В приборах большое распространение получили конструктивно простые шарнирно-рычажные механизмы. Малые усилия, передаваемые в приборах, небольшие перемещения звеньев позволили использовать упрощенные конструкции кулисных механизмов, синусных, тангенсных, поводковых и др. Широкие возможности в преобразовании движения обусловили распространение в машиностроении и приборостроении кулачковых механизмов.  

[c.208]

С помощью кулачкового механизма можно также осуществить преобразование вращательного движения кулачка 1 в качательное движение коромысла 2 (рис. 3.9, а, б).В таком механизме трение в шарнире коромысла мень-  [c.83]

Задача кулачкового механизма в большинстве случаев состоит в преобразовании непрерывного движения ведущего звена (кулачка) в возвратно-поступательное или колебательное движение ведомого звена (стержня, толкателя).  [c.122]


Кулачковые механизмы предназначены для преобразования движения ведущего звена, обычно вращающегося кулачка, в заданное движение ведомого звена (толкателя или коромысла).
[c.116]

РЫЧАЖНО-КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПРЕРЫВИСТОЕ ДВИЖЕНИЕ  [c.26]

При (X) задачах синтеза законов движения кулачковых механизмов.  [c.96]

Кинематическая задача кулачковых механизмов заключается главным образом в преобразовании вращательного или качательного движения ведущего звена механизма в заданный вид возвратнопоступательного движения рабочего звена. Кулачковые механизмы применяются в машинах самого разнообразного назначения — не только в машинах-двигателях, но и в исполнительных машинах,  

[c.293]

Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное применяют зубчато-реечные, кривошипные, эксцентриковые и кулачковые механизмы, а также механизмы с гибкими связями.  [c.81]

Формула (38) справедлива, когда имеет место фундаментальная формула (14) и когда ни один преобразованный механизм не является механическим выпрямителем движения, т. е. при перемещениях ведущего звена преобразованного механизма в прямо противоположные стороны ведомое звено также перемещается в противоположные стороны. Для плоского кулачкового механизма, в котором в силу наличия зазоров в шарнирах и поступательных парах происходят поступательные перемещения одного элемента относительно другого, вместо формулы (38) будет следующая  

[c.117]

В кулачково-реечной передаче преобразование вращательного движения в поступательное осуществляется в результате перемещения ряда толкателей кулачкового механизма, взаимодействующих с зубчатой рейкой (рис. 10.2.20). На ведущем валу 2 установлен ряд одинаковых кулачков 1. Каждый последующий кулачок смещен по фазе относительно предыдущего на один и тот же угол. Кулачок 1 перемещает толкатель 5 в направляющих 4. Силовое замыкание механизма осуществляется пружиной 3. Толкатель 5 через ролик 6 взаимодействует с зубом рейки 7. Ролики нескольких толкателей, взаимодействуя с зубьями рейки, перемещают ее за один оборот вала 2 на разность шага рейки и шага размещения толкателей.

Число толкателей выбрано из условия получения в любой момент не менее одной контактирующей пары зуб — ролик, передающей нагрузку.  [c.574]

Кулачковые механизмы могут воспроизводить движения ведомых звеньев по различным законам. В приборостроении их используют для функциональных преобразований движения и управления движением элементов приборов по заданной программе.  

[c.243]

Рис. 7.146. Зубчато-кулачковый механизм для преобразования непрерывного вращения во вращение с остановками. От зубчатого колеса 1 с неполным числом зубьев и кулачка 3, заклиненных на ведущем валу 2, сообщается колесу 5 с полным числом зубьев, несущему два ролика 4 и закрепленному на ведомом валу, угловая скорость, изменяющаяся в момент включения от нуля до постоянной,
Преобразователи движения применяются для преобразования непрерывного вращения ведущего звена в возвратно-поступательное или возвратно-качательное движение ведомого и, наоборот, для преобразования возвратного движения в непрерывное. Преобразователи движения могут быть выполнены на основе рычажных или кулачковых механизмов (см. рис. 1.5).  [c.17]

Требуется изменить вид движения и удовлетворить некоторые требования к закону движения рабочего органа. Первая часть задачи решается рычажным механизмом, так для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот применяют кривошипно-ползунный механизм, вращательного в качательное и наоборот — кривошипно-коромысловый или кулисный механизм и т. д. Для решения второй части задачи в зависимости от сложности требований к закону движения используют рычажный или кулачковый механизм.  [c.238]


Кроме рассмотренных плоских кулачковых механизмов, в технике применяются пространственные кулачковые механизмы. Схемы некоторых видов этих механизмов представлены на рис. 4.6, а, б. Характер преобразования движений ясен из рисунков.  [c.88]

Таким образом, кулачковый механизм преобразован в шарнирный кривошипно-шатунный механизм, имеющий лишь одни низшие кинематические пары.[c.158]

Кулачки могут иметь различную форму закон движения толкателей в соответствии с этим будет различный. Таким образом, с помощью кулачковых механизмов можно решать самые разнообразные задачи по преобразованию движения из одного вида в другой. Так, апример, можно вращательное движение кулачка преобразовать в поступательное движение толкателя (рис. 149).  [c.179]

Диаграммы для определения числа оборотов шпинделя в минуту и номограмма для определения рабочего времени (рис. 17 и 1в) 10) Типы передач (рис. 20, 21, 22, 23) 11) Схема механизмов преобразования вращательного движения в поступательное (рис. 24, 25, 26) 12) Распределительный вал с кулачковыми механизмами (рис. 28) 13) Механизмы периодического вращения и фиксации (рис 29, 30, 31) 14) Муфты и тормоза (рис. 33, 34, 35 и 36) 15) Бесступенчатые передачи (рис. 38 и 39).  [c.588]

Кулачковый механизм с коромыслом может приводить в движение такой четырехзвенный шарнирный механизм, у которого одно нз основных звеньев является ползуном. Поэтому в качестве исполнительного механизма в рассматриваемом устройстве применен кулисный механизм с ползуном. Этот механизм допускает конструктивное преобразование, позволяющее уменьшать число звеньев путем замены кинематических пар второго класса на пары первого класса.  [c.23]

Кулачковые механизмы служат для преобразования одного вида движения в другой. Они могут сообщать ведомому звену поступательное, вращательное и сложное движение. Движение ведущего и ведомого звеньев обычно задается или аналитически — уравнением, или графически — диаграммой перемещений.  [c.133]

Кулачковый механизм (рис. 4, в, г) предназначен для преобразования непрерывного равномерного вращения ведущего звена в любой закон линейного перемещения ведомого звена.  [c.15]

Простейшей кинематической парой является пара 2 с точечным касанием рабочих поверхностей (см. табл. 1). Условимся называть ее точечной парой Ч Такую пару применяют в кулачковых механизмах с бочкообразным роликом, в электрических контактах при малых нагрузках и зубьях зубчатых колес с сосредоточенным пятном касания (бочкообразных). Из нее, как будет видно ниже, путем логических преобразований можно получить все известные кинематические пары.  [c.16]

Кулачковые механизмы получили очень большое применение на металлорежущих станках, особенно на автоматах. Кулачковые механизмы предназначены для преобразования равномерного вращательного движения ведущего звена в поступательное перемещение ведомого звена с любым наперед заданным законом движения. Кулачковые механизмы на станках в основном делятся на два типа — дисковые и барабанные.  [c.86]

Кулачковые механизмы применяются для преобразования вращательного движения в поступательное или вращательно-возвратное по сложному закону. Ведущим звеном является, как правило, кулачок, ведомым — толкатель. Уравнение движения толкателя может иметь один из двух видов х=д (ф) или а = а(ф), где х — линейное перемещение толкателя ф — угол поворота кулачка а — угловое перемещение толкателя.  [c.80]

На рис. 9. 5, а показан кулачковый механизм с высшей парой. Ошибка положения X штанги образуется от погрешности Дг радиуса ролика г и погрешности Др радиуса кривизны р профиля кулачка. На рис. 9.5, б показан преобразованный механизм с д ижением входного звена в направ-1ИЯ размеров из-за ошибки. П.аан малых переме-ачеиие ошибки положения штанги в виде  [c.114]

Подобная классификация, основанная также на идеях Монжа, была создана его преемником по кафедре в Парижской политехнической школе Ж. Н. Ашеттом. Он сокра-ш,ает число возможных преобразований движения до десяти, причем обращает внимание не только на тип преобразования движения, но и на конструктивные особенности соответствующей элементарной машины . Так, он выделяет зубчатые и кулачковые механизмы и подвергает их отдельному анализу.  [c.61]

Для преобразования вращательного движения в поступательное применяются ше-стерённо-реечные, винтовые и кулачковые механизмы. Последние преимущественно барабанного типа при относительно небольших ходах супортов. Для переключений пользуются кулачковыми или фрикционными муфтами.  [c.285]

Пульсирующие механизмы состоят из преобразующего устройства, служащего для преобразования вращательного движения в колебательное, и храпового или роликового механизма свободного хода (рис. 134). В качестве преобразующего устройства применяется чаще всего шарнирный четырехзвенник, кулисный механизм, реже кулачковые механизмы с толкателем и другие рычажные системы. Известны случаи применения приводов с колебательным движением ведущего звена при помощи гидравлических и электрических систем.  [c.265]

Из кулачковых механизмов, используемых ддя преобразования циклического поступательного движения во вращательное, интерес представляют дифференциальные механизмы, которые применяют, в частности, в гидромоторах (рис. 10.2.4). Они имеют много-1фатно повторенный кулачок 3 и взаимодействующие с ним толкатели 2, число которых отличается от числа циклов изменения профиля кулачка. При этом важно, чтобы числа выступов и роликов были четными и нечетными, или наоборот, что позволяет находиться выступам и пазам одновременно в разных фазах взаимодействия и иметь различные углы давления.  [c.566]


Синтезу функционального кулачкового механизма с гибкой нитью посвящены работы Р. А. Харрингтона [128], автора [67] и др. Схема, изображенная на рис. 6.37, а, используется для преобразования вращательного движения кулачка в поступательное  [c.210]

Для преобразования видов движений (вращательного в возвратно-поступательное, качательное или наоборот), осуществления движений с заданным законом изменения скорости и движения со слониной траекторией применяют р ы ч а ж н ы е и к у -.пачковые механизмы. Наибольшее применение из шарнирнорычажных механизмов имеет, как известно, шатунно-кривошипный механизм, используемый во всех поршневых машинах двигателях внутреннего сгорания, насосах. Основные детали шарнирнорычажных механизмов кривошипы, шатуны, коромысла, призмы, кулисы, ползуны. Основные детали кулачковых механизмов кулачки, эксцентрики, ролики.  [c.7]


Шарнирно-рычажные и кулачковые механизмы (Контрольная работа)

Шарнирно-рычажные механизмы, классификация звеньев по виду движения. Кулачковые механизмы, принцип действия, наименование звеньев. Область применения

В шарнирно-рычажных механизмах жесткие звенья типа стержней, рычагов соединяются вращательными и поступательными кинематическими парами. Шарнирно-рычажные механизмы применяются для преобразования вращательных или поступательных движений входных звеньев в качательное или возвратно-поступательное движение выходных звеньях.

В зависимости от характера движения и назначения звенья имеют определенные названия. Звено, совершающее полный оборот вокруг неподвижной оси — кривошип; плоскопараллельное движение имеет шатун; качательное — коромысло; поступательное — ползун; направляющая — неподвижное звено, образующее поступательную пару с ползуном; коромысло, служащее направляющей для ползуна (кулисного камня) — кулиса и др.

Кулачковые механизмы — механизмы с высшими кинематическими парами, которые образуются путем силового и геометрического замыкания его звеньев: кулачка и толкателя; кулачка и коромысла. Эти механизмы используются для преобразования вращательного движения входного звена в возвратно-поступательное, качательное или сложное движение выходного с остановками заданной продолжительности.

Кулачковые механизмы в зависимости от движения выходного звена делятся на три вида:

  1. Выходное звено движется поступательно.

  2. Выходное звено вращается.

  3. Выходное звено совершает сложное движение.

Цилиндр, ограниченный в сечении плоской кривой, вращается вокруг оси с заданной угловой скоростью. Действуя на ролик, свободно вращающийся вокруг оси, цилиндр заставляет второе звено совершать одно из перечисленных выше движений.

Кулачком называется звено высшей пары, элемент которого имеет переменную кривизну. Если выходное звено движется поступательно, оно называется толкателем; если вращается, то коромыслом; а если совершает сложное движение, то называется шатуном.

Кулачковые механизмы находят широкое применение в специальном технологическом оборудовании электронной промышленности. Кулачковый механизм применяется в двигателях внутреннего сгорания в газораспределительном механизме, в металлорежущих станках и других машинах для воспроизведения сложной траектории движения рабочих органов и выполнения функций управления, таких как включение и выключение рабочих органов по определённой схеме.

Многозвенные механические передачи: многоступенчатые передачи, ряд последовательно зацепляющихся колес. Определение передаточного отношения каждого из указанных видов механизма, изобразите кинематические схемы.

Для осуществления значительных передаточных отношений применяются несколько последовательно соединенных колес, где, кроме входного и выходного имеются еще промежуточные колеса, такие передачи называются многоступенчатыми.

Многоступенчатые передачи, у которых оси вращения колес неподвижны, носят также названия рядового соединения.

Передаточное отношение сложной многоступенчатой зубчатой передачи есть произведение взятых со своими знаками передаточных отношений отдельных его ступеней.

U1n = ω1n = U12·U2’3·U3’4·…·U (n-1) ’n

Для каждой ступени передач имеем:

U12 = ± (r2/r1) = ± (z2/z1),

U2’3 = ± (r3/r2’) = ± (z3/z2’),

………………………….

U (n-1) ’n = ± (rn/r (n-1) ’) = ± (zn/z (n-1) ’),

где r1, r2, r2’, r3,…., r (n-1) ’, rn — радиусы начальных окружностей колес, а

z1, z2, z2’, z3,…., z (n-1) ’, zn — числа зубьев, причем верхний знак берется при внутреннем, а нижний — при внешнем зацеплении.

В инженерных расчетах также пользуются формулой:

U1n = ω1n = (-1) m ∙U12·U2’3·U3’4·…·U (n-1) ’n,

где m — число внешних зацеплений.

В некоторых многоступенчатых зубчатых передачах оси отдельных колес являются подвижными. Такие зубчатые механизмы с одной степенью свободы называются планетарными механизмами, а с двумя и более степенями свободы дифференциальными механизмами или просто дифференциалами. В этих механизмах колеса с подвижными осями вращения называются планетарными колесами или сателлитами, а звено, на котором располагаются оси сателлитов — водилом. На схемах водило принято обозначать буквой Н. Зубчатые колеса с неподвижными осями вращения называются солнечными или центральными; неподвижное колесо — опорным.

Передаточное отношение определяется по формуле Виллиса:

Формула Виллиса читается так: передаточное отношение от колеса с номером К к водилу Н при неподвижном колесе с номером L равно единице минус передаточное отношение от колеса с номером К к открепленному колесу с номером L при закрепленном водиле Н. Заметим, что планетарный механизм с закрепленным (условно) водилом Н превращается в многозвенный механизм с неподвижными осями колес. Обычно закрепленное звено обозначается в выражении передаточного отношения верхним индексом в скобках. Пусть у редуктора Давида (тип В) ведущим является колесо 1, неподвижным колесо 3, тогда:

Для всех типов механизмов изображенных на рисунке, выражения передаточных отношений могут быть сведены в таблицу 1.

Во многих планетарных механизмах ведущим может быть водило Н. Тогда передаточное отношение определяется, как обратное выражению :

Формулу Виллиса можно обобщить на дифференциал с любым числом колес до k:

Схема зубчатого дифференциального механизма с цилиндрическими колесами.

Типы кулачковых механизмов — Справочник химика 21

    ТИПЫ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ [c.92]

    Наиболее распространенные типы кулачковых механизмов (рис. 53) — это плоские дисковые и пространственные цилиндрические, в которых кулачки вращаются, а ведомые звенья (толкатели) совершают возвратно-поступательное (рис. 53, а, в) или возвратно-вращательное (рис. 53, б, г) движение. [c.92]

    Выбор типа кулачкового механизма зависит от характера движения ведомого звена, которое нужно осуществить, от конструктивных соображений — расположения осей ведущего и ведомого звена расположения ведомой кинематической цепи и др. [c.94]


    Следует отметить, что приведенные соотношения, определяющие величину момента на валу кулачка, и рекомендации по выбору закона движения из условия снижения пикового значения этого момента могут быть распространены и на другие типы кулачковых механизмов помимо дисковых. [c.106]

    После выбора закона движения ведомого звена кулачкового механизма определяются его основные размеры наименьший радиус кулачка, длина толкателя, межцентровое расстояние или другие в зависимости от типа кулачкового механизма. [c.109]

    Для определения Ро в случае других типов кулачковых механизмов (смещенных, с качающимся толкателем и др. ) применяют обычно графический метод. [c.118]

    Механические, в которых вращательное движение преобразуется в колебательное (преимущественно эксцентриковые и кулачковые механизмы). Закон движения ведомого звена может быть близким к гармоническому. Эти возбудители применяют в некоторых типах грохотов, вибрационных центрифугах, червячных смесителях. [c.51]

    Типы приводов, в машинах химических производств наиболее распространен электромеханический привод. Он характеризуется широкими диапазонами по мощности и частоте вращения, высоким КПД и надежностью, удобством эксплуатации. Эти особенности делают его универсальным видом привода, применяемым как в лабораторном оборудовании, так и в крупногабаритных машинах большой мощности, при частоте вращения валов от долей (в машинах барабанного типа) до нескольких десятков тысяч (сверхцентрифуги) оборотов в минуту. Для достижения рабочих частот вращения валов в состав привода обычно включают механические преобразователи движения — редукторы, вариаторы, зубчатые, ременные и цепные передачи и т. п. При необходимости реализовать поступательное или сложное движение рабочего органа машины используют рычажные и кулачковые механизмы. [c.136]

    Для осуществления сброса могут применяться механизмы равного типа (кулачковые, храповые и т. п.). В отечественной [c.208]

    Регулирующий механизм включает в себя кулачковый (механизм, аналогичный кулачковому механизму электронасосных агрегатов типов НД… Р и НД… Э, с приводом мощностью 0,25 кВт. [c.22]

    Кроме того, пневматические ручные машины подразделяют по типу воздухораспределительных устройств (с золотниками или без них, с кранами или клапанами, рычажным винтовым или кулачковым механизмом) и типу применяемого у них пневматического двигателя (ротационные, турбинные, поршневые, шестеренные и мембранные). [c.132]

    Цепи управления и блокирования реверса. Реверсивный механизм выполняется в виде механических муфт, посредством которых достигается требуемое соединение ведущих и ведомых звеньев гидропередачи. В реверсе широко применяются шлицевые, зубчатые, фрикционные и кулачковые муфты. В большинстве типов реверсивного механизма привод пневматический, а его управление электропневматическое. [c.211]


    В кулачковых механизмах машин-автоматов наряду с роликовыми применяются и другие типы толкателей — плоские и грибовидные. [c.92]

    Основными этапами проектирования кулачкового механизма машины-автомата (после того как определен тип механизма) являются выбор закона движения ведомого звена (толкателя) определение основных размеров звеньев построение профиля кулачка или расчет полярных координат профиля расчет и конструирование деталей звеньев, входящих в высшую пару. [c.94]

    Рассмотрим схему простого клинового фиксатора (рис. 78). Фиксатор 1 подается в гнездо поворотного стола пружиной 3, а отводится прн помощи специального механизма. Фиксатор такого типа (см. рис. 20) применен для фиксации револьверного стола для вывода фиксатора из гнезда использован кулачковый механизм. [c.136]

    Выбор типа механизма для выполнения основной обработочной технологической операции может повлиять на выбор типов остальных исполнительных механизмов проектируемой машины или некоторых из них если рычажный механизм выполняет обработочную операцию, то для выполнения вспомогательных операций обычно используются рычажные и кулачковые механизмы при гидравлическом исполнительном механизме, выполняющем основную операцию, рационально и вспомогательные операции выполнять механизмом с гидравлическим приводом. Таким образом, выбор типа исполнительного механизма основной операции отражается и на выборе общей схемы машины и схемы управления. [c.228]

    Кулачковые механизмы бывают двух типов с пространственным, обычно цилиндрическим, кулачком и с плоским кулачком. [c.238]

    Дробилки, применяемые в производстве металлических пигментов, относятся к типу кулачковых. Дробилка представляет собой тяжелый молот, смонтированный на рычаге и поднимаемый при помощи кулачкового вала. Молот падает под действием собственного веса, достигающего 80 кг, в тигель или на слой металлической фольги или отходов, которые должны быть превращены в пудру. Вертикальные направляющие обеспечивают подъем и опускание рычагов и связанных с ним молотов. Такие дробилки устанавливают по кругу или рядом з одну линию. Одна батарея может состоять из 8—28 молотов, производящих от 60 до 85 ударов в минуту. Особый механизм переворачивает подвергающийся дроблению материал перед каждым ударом молота. [c.257]

    Насосы типа НП должны работать с подпором так, при вращении вала кулачковый механизм 5 сальника, отжимая под действием центробежной силы пружину 2, отводит замыкающую коническую резиновую втулку и приемная полость через образующуюся щель сообщается с атмосферой. [c.252]

    Применяемые в катализаторных производствах таблеточные машины подразделяют по типу механизма, осуществляющего прессование, на кривошипные и кулачковые, по положению оси перемещения рабочих органов — на вертикальные и горизонтальные, по характеру движения прессуемого материала —на периодические и непрерывно действующие. Независимо от конструкции перечисленных разновидностей машин, прессование осуществляют лишь в двух вариантах — с односторонним или двухсторонним приложением усилий. Схемы прессования и эпюры давления представлены на рис. 113. [c.270]

    Обмоточные машины. Схема обмоточной машины представлена на рис. 17.5, а. Машина состоит из двух обмоточных головок 9, подающего 14, промазочного 13 и отборочного 1 устройств, центрирующих люнетов, привода, рамы и других устройств. Обмоточная головка служит для обмотки рукава прорезиненной лентой под углом 54° 44 к оси рукава и состоит из вращающейся планшайбы Р, на подвижной втулке 7 которой устанавливается центральная катушка 2 с прорезиненной лентой из ткани. Втулка 7 имеет тормоз 8 для создания требуемого натяжения ленты. Планшайба приводится во вращение от привода с бесступенчатым регулированием частоты вращения и может отключаться от привода кулачковой муфтой (на рисунке не показано). Ленточный тормоз 10 позволяет быстро остановить планшайбу. Две обмоточные головки навивают тканевые ленты в противоположных направлениях на рукав, движущийся с помощью подающего 14 и отборочного 1 устройств с тянущими механизмами гусеничного типа. В устройстве 13 для смазки поверхности камеры имеется диафрагма, внутри которой циркулирует смазка. Тканевая лента 4 проходит через направляющий 5 и отклоняющий 6 штифты. [c.345]

    Картер — малогабаритный чугунный коробчатой конструкции. Внутри него размещены кривошипно-шатунный механизм и кулачковый распределительный валик. Картер имеет переднюю и заднюю съемные крышки. Передняя крышка закрывает шестерни газораспределения и привод масляного насоса. К ней крепят магнето, неоновый указатель угла опережения зажигания, а также редукционный клапан масляной системы. В передней стенке картера размещены передний опорный подшипник коленчатого вала и масляный насос. В задней стенке картера размещен задний опорный подшипник коленчатого вала. Подшипники коленчатого и распределительного валов прецезионного типа. [c.36]


    Высоту рукава принимают в пределах 2—3 м. В одной секции размеш,ают обычно 14 рукавов. Наиболее распространен механизм встряхивания кулачкового типа, состоящий из вала с кулачками и системы рычагов. Рычаг при вращении вала соскакивает с зуба кулачка, что и вызывает встряхивание группы рукавов фильтра (рис. 37). [c.69]

    В оборудовании для сварки вращением применяют зажимные механизмы нескольких типов. Станки, предназначенные для сварки в условиях индивидуального или мелкосерийного производства, снабжены кулачковыми патронами с ручным зажимом деталей, которые позволяют быстро переналадить станок на другой диаметр детали. На ряде машин для закрепления вращающихся деталей используют самозажимные цанги. [c.322]

    Механические системы регенерации выполняют с электромеханическими приводами или с пневмоприводами. Для встряхивания рукавов в продольном направлении наиболее распространены механизмы встряхивания устанавливаемые на рукавных фильтрах типа РФГ— УМС усовершенствованные для фильтров завода им. Воробьева с индивидуальным приводом для фильтров типа СМЦ-101 рычажно-кулачкового типа. [c.50]

    Для очистки твердых веществ зонной плавкой нами использован простейший прибор типа установки Вилмана, описанный в работе [51]. В отличие от прибора Вилмана на нашей установке автоматизация перемещения зон достигнута использованием кулачкового механизма, так как он одинаково надежен при любых скоростях движения зон. Количество зон не ограничено. Количество вещества в наших исследованиях вырьи-ровали от 1 до 10 мл. Рабочий интервал температур составил 293-523 К, Эксперименты по применению зонной плавки для очистки жидкостей, плавящихся при низкой температуре, затруднены из-за необходимости одновременного использования хладоагента и нагревателя [149]. [c.103]

    В схеме использован электромашинный усилитель ЭМУ-12А (рис. 5-23), к управляющим обмоткам которого (зажимы 0/1 и 0/2) попеременно подключаются положительный или отрицательный зажимы вентиля Д, собранного на германиевых диодах типа ДГ-Ц24. К выходным зажимам усилителя подключена обмотка возбуждения 0ВМ1 генератора М1, питающего ванну. Попеременное включение контактов КР в цепи питания реле Р, имеющего два размыкающих и два замыкающих контакта, осуществляется кулачковым механизмом специального профиля, осуществляющим включение контактов на 1 сек через каждые 10 сек. Включение электродвигателя М2, вращающего через соответствующий редуктор кулачковый механизм, производится от трансформатора Тр при помощи тумблера 82 переменным сопротивлением Rw, а регулирование тока в обмотке Wl — переменным сопротивлением Ру. Регулирование тока в ванне осуществляется при помощи реостата Р . Инерционность системы определяется инерционностью реле, генератора и усилителя. Инерционность реле составляет тысячные доли секунд инерционность усилителя может быть снижена до сотых долей секунд за счет введения обратной связи, для чего обмотку через сопротивление подключают к выходу ЭМУ инерционность же генератора М1 составляет примерно 0,15— [c.198]

    Несмотря на различие в воздействии на рукава системы встряхивания, фильтры ФРВ-20, ФРН-30 и ФР-250 оснащены одинаковым типом исполнительного механизма — кривошипно-шатунным. Механизмы встряхивания и переключения клапанов фильтров ФРУ, ФВС-45, ФВ, ФВК и ФВВ — кулачкового типа, УРФМ — нневмопоршневого. Фильтры типа РФГ поставляются в двух исполнениях с механизмов кулачкового и пневмопоршневого типа. Механизм встряхивания фильтров типа СМЦ-101 — кулачкового типа. [c.144]

    В машиностроении и приборостроении из поликарбоната можно изготавливать различные типы корпусов и кронштейнов, шестерни и кулачковые механизмы, бодты, гайки и заклепки, детали воздуходувок и холодильных машин, трубы и вентили, защитные шлемы и т. д. [c.284]

    При выборе типа исполнительного механизма прежде всего принимается во внимание характер той операции, для которой предназначен исполнительный механизм. Вначале выбираются схемы исполнительных механизмов для выполнения основных операций технологического процесса. Решение о типе структурноконструктивной схемы принимается исходя из характера траектории движения рабочего органа, скорости его движения, величины сил технологических сопротивлений, наличия выстоев и т. п. Как известно, такое решение может быть выполнено в нескольких вариантах. Например, для осуществления возвратнопоступательного движения рабочего органа машины можно использовать рычажные, винтовые, зубчато-реечные, кулачковые, [c.227]

    При очистке некоторых твердых соединений зонной плавкой нами использовался прибор типа установки, описанной в работе Вилмана [37]. В отличие от прибора Вилмана на нашей установке автоматизация достигалась использованием кулачкового механизма [21], так как он одинаково надежен при любых скоростях движения зон. Количество зон не ограничено. Количество вещества для очистки можно варьировать от 1 до 10 г. Рабочий интервал температур от 250 до 20° С (помещая прибор в холодильник). [c.21]

    Релейный распределитель собран по кольцевой схеме. Реле (их число равно числу точек регулирования) включаются поочередно с помощью кулачкового механизма. Каждое из них соединяет свой термометр сопротивления с соответствующим исполнительным реле. Период обегания всех точек 15 2 мин. Исполнительные реле ИР (рис. 6, в) типа МКУ-48 включаются контактами и того же кулачкового механизма. Если температура в данной точке регулирования, например 1, выше заданной, то выходное (поляризованное) реле усилителя замыкает контакт ВР-Б. Контакт распределительного реле 1РР-4 в это время замкнут, так как релейным распределителем в рассматриваемый момент включена цепь термометра 1. Поэтому реле 1ИР срабатывает. Контакт 1ИР-1 удерживает это рело во включенном положении до получения сигнала на выключение. Контакт 1ИР-2 включает сигнальную лампу 1ЛИМ исполнительного механизма, контакт 1ИР-3 — цепь исполнительного механизма. Если температура ииже заданпон, замыкается выходной контакт реле усилителя ВР-Н, который через контакт шунтирует обмотку реле 1ИР. Это реле разрывает цепь питания исполнительного механизма. [c.421]

    Плоский и сферический грибовидный толкатели применяются, как правило, для нескоростных кулачковых механизмов. Такой тип толкателя непригоден для случаев, когда нужно переместить толкатель между двумя положениями выстоя за малый угол поворота кулачка, и поэтому находит ограниченное применение. Достоинство этих форм толкателей — простота конструкции и малый угол давления. Основным случаем применения грибовидного толкателя являются кулачки с одним подъемом и одним спуском за цикл (например, механизмы с круглым кулачком в виде эксцентрика). [c.135]

    Вибрационный грохот состоит в основном из плоской или слегка выпуклой сетки, которой сообщается быстрое вибрирующее движение по нормали или в плоскости сетки грохота. Вибра ции сетки возбуждаются эксцентриковым механизмом, неуравновешенным маховиком, кулачковым механизмом или электромагнитом. В химической промышленности применяются многочисленные конструкции вибрационных грохотов, которые можно подразделить на следующие типы. [c.206]

    Грохоты с В1 брацией, направленной по нормали к плоскости сетки. Тип 1-й. Грохоты с вибрацией большой амплитуды. Грохоту передается вибрация большой амплитуды (около 3,6 мм) при помощи механического источника вибрации (эксцентрик, неураэновешенный маховик или кулачковый механизм), вращающегося со скоростью от 1200 до 1800 об/мин. Од- [c.206]

    Электрофильтры для непроводящей пыли с цилиндрическими трубчатыми электродами (рис. 24). Электрофильтр типа ХР-2 состоит из 4 секций, соединенных по две последовательно. Газ поступает двумя параллельными потоками и проходит последовательно каждом потоке два электричеоких поля, сначала ов рху вниз, а затем скйзу вверх. Каждая секция состоит из 24 труб диаметром 300 мм и длиной 3200 мм общая длина электрополя ,4 м. Электрофильтр изготовляется из стального листа и проката, опорные изоляторы фарфоровые— типа А, проходные — кварце- вые трубы. Встряхивание осадительных электродов ручное, прн помощи наружных качающихся молотков, встряхивание коронирующих электродов — моторное, через кулачковый механизм ш [c.541]

    Картер отлит из чугуна. Внутри него смонтированы коленчатый вал с двумя противовесами поршневого типа, распределительный (кулачковый) валик, масляный насос. В передней частп картера находятся шестерни газораспределения и привода масляного насоса, которые закрываются съемной крышкой. Для осмотра и профилактического ремонта деталей кривошипно-шатунного механизма картер имеет две боковые съемные крышки (люки), на одной из которых смонтирован дыхательный клапан (суфлер) для вентиляции картера, а на другой — горловина для залива масла в картер. [c.44]

    В качестве транспортирующих механизмов применяют цепные или ленточные замкнутые конвейеры, карусельные столы, шагающие столы и в отдельных случаях червяки (шнеки) специальйогс профиля. Все эти устройства обычно приводятся в прерывистое (шаговое) движение с выстоем в моменты обработки. Для этой цели в схему привода транспортирующего механизма вводится устройство с мальтийским крестом или кулачковая сцепная муфте специального типа. Обычно многооперационные станки испол няются с ручным питанием, т. е. по схеме полуавтоматов, однакс в настоящее время в промышленности пластических масс уже по явились станки-автоматы с механизированной загрузкой. [c.740]

    Таблеточные машины. Применяемые в катализаторных производствах таблеточные машины подразделяют по типу механизма, осуществляющего прессование, на кривошипные и кулачковые, по положению оси перемещения рабочих органов — на вертикальные и горизонтальные, по характеру движения прессуемого материала — на периодические и непрерывнодействующие. Независимо от [c.276]


(PDF) Структурный, кинематический и динамический анализ рычажных механизмов

5

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование новых машин и автоматических линий, также как и модернизация

существующих комплексов, должны соответствовать возрастающим с каждым годом

требованиям эффективности, экономичности и надежности. Эти задачи могут быть

решены только на основе современных достижений фундаментальных и прикладных наук.

Именно они определяют современное состояние научно-технического прогресса во всех

отраслях промышленности, обеспечивая благосостояние и безопасность общества.

В современных машинах получили широкое применение механизмы, которые

преобразуют непрерывное вращательное движение входного звена в колебательное или

поступательное выходного звена. Для этой цели применяют в основном механизмы с

высшими кинематическими парами, например, кулачковые, которые наряду с известными

достоинствами имеют ряд существенных недостатков: повышенный износ, необходимость

разработки специальных конструкций для замыкания звеньев и др. Замена кулачковых

механизмов шарнирными с низшими кинематическими парами позволяет повысить

надежность и долговечность машин, упростить технологию изготовления и ремонта, а в

некоторых случаях осуществить регулировку закона движения выходного звена даже во

время работы машины.

«Вопрос о том, какие механизмы – кулачковые или шарнирные – целесообразнее

применять для осуществления рабочего процесса, чаще всего решается в пользу

кулачковых механизмов, хотя во многих случаях шарнирные механизмы представляют

собой гораздо более удобную и совершенную конструкцию… Причиной этого является то

обстоятельство, что методы расчета звеньев шарнирных механизмов еще мало доступны

многим конструкторам. Им кажется, что в каждом отдельном случае проще и удобнее для

заданного закона движения звена механизма рассчитать кулачковый механизм, чем

шарнирный» [Лихтенхельд В. Синтез механизмов. – М.: Наука, 1964. — 228 с.]. Поэтому

неудивительно, что кулачковые механизмы, теории синтеза которых уделяется

достаточное внимание в учебной и научной литературе, получили широкое применение.

Простейшим видом рычажных механизмов являются двухзвенные механизмы, к

которым относятся электромоторы, турбины, вентиляторы, молотильные барабаны и т.д.

Разнообразие шарнирно-рычажных механизмов с большим числом звеньев не ограничено.

Совершенствование методики проектирования и, прежде всего, кинематического и

динамического анализа таких механизмов относится к одной из актуальных задач

механики. В соответствии с классическими работами по теории механизмов и машин

Основные типы деталей механизмов | 5ти томное издание «Методы Проектирования», автор Игнатьев Н.П.

Описание

Библиотека начинающего
конструктора

Игнатьев Н П

Основные типы
деталей механизмов (демоверсия)

Справочно – методическое пособие

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1 Основные типы механизмов и входящие в них детали…………4
2 Рычажные механизмы……………………………………………….6
2.1 Механизмы шарнирного четырехзвенника……………………..6
2.2 Кривошипно – шатунные механизмы……………………………8
2.3 Кулисные механизмы…………………………………………….14
3 Кулачковые механизмы…………………………………………..19
4 Механизмы прерывистого действия…………………………….26
5 Комбинированные механизмы……………………………………47
6 Коленчатые и эксцентриковые валы…………………………….50
7 Шатуны……………………………………………………………….70
8 Ползуны………………………………………………………………85
9 Рычаги и коромысла………………………………………………101
10 Кулачки……………………………………………………………117
11 Детали механизмов прерывистого действия………………..127
12 Шарнирные соединения звеньев механизмов ………………152
Литература…………………………………………………………….164

ВВЕДЕНИЕ

Основанием для написания данной работы послужил анализ статистики посещения сайта «методыпроектирования.рф» за последние 5 лет, который свидетельствует о том, что посетители сайта проявляют больший интерес к конструированию деталей входящих в состав механизмов: коленчатых и эксцентриковых валов, шатунов, ползунов, рычагов и коромысел, кулачков и их подвижных (шарнирных) и неподвижных соединений. Объясняется это двумя основными причинами. Первой причиной является широкое использование механизмов в составе различных машинах и технологического оборудования, в том числе в кузнечно – прессовом оборудовании, в ткацких и печатных машинах, в оборудовании для швейного и обувного производства, в различном нестандартном оборудовании и автоматизированной технологической оснастке, а также в строительных и дорожных машинах. Вторая причина состоит в том, что вопрос конструирования механизмов в рамках дисциплины «Теория механизмов машин», преподаваемой во всех отечественных технических университетах, ограничивается изучением их кинематического, силового расчетов и определения потребного момента для привода механизма, а также профилировнием рабочих поверхностей кулачков, а конструкция и расчеты деталей входящих в механизмы выносятся за «скобки» учебного процесса. Не рассматривается этот вопрос и в рамках дисциплины «Детали машин», предметом изучения которой являются расчеты механических передач. Поэтому молодой специалист после окончания технического университета, придя на предприятие, сталкивается с большими сложностями при проектировании реальных механизмов и особенно входящих в них деталей, к которым предъявляются конкретные требования и ограничения, и уж тем более, если в них встраиваются дополнительные устройства, например, для регулирования величины хода (угла поворота), или исходного положения выходного звена – ползуна или коромысла
Пособие написано на основании информации взятой из соответствующих разделов работы автора «Проектирование механизмов» и предназначено, как для студентов машиностроительных специальностей, так и для инженеров, занимающихся проектированием, новых, оригинальных механизмов, входящих в состав технологического оборудования.

1. Основные типы механизмов и входящие в них детали

         Механизм – это устройство, являющееся одним из основных элементов любой машины, предназначенное для преобразования движения создаваемого двигателем (электродвигателем, гидромотором и т. п.) в движение исполнительного органа (ползуна, рычага, коромысла) и содержащее необходимые для этого звенья, образующие кинематические пары. Как правило, в любой современной машине и технологическом оборудовании есть исполнительный механизм, который выполняет действие (операцию) определяемую назначением машины и вспомогательные механизмы, позволяющие обеспечить работу машины в заданном режиме. Вспомогательные механизмы, работающие в составе технологического оборудования, могут использоваться для выполнения следующих функций:
− включение, выключение и реверсирование исполнительного механизма,
− предохранение исполнительного механизма от перегрузок,
− подача заготовки в рабочую зону оборудования и съем готовой детали,
− зажим, или фиксация положения заготовки в процессе ее обработки,
− фиксированное или бесступенчатое перемещение конструктивных элементов    машины,
− блокирование движения механизмов машины при определенных условиях,
− регулировка параметров механизмов машины,
− компенсация погрешностей в работе исполнительного механизма,
− выравнивание нагрузок действующих на параллельно работающие звенья исполнительного механизма.
Механизмы по системе классификации предложенной Артоболевским С. И. делятся на рычажные, зубчатые, фрикционные, кулачковые и механизмы с прерывистым движением. Такая классификация механизмов основана на различии в их кинематике и соответственно методике расчета основных параметров. Механические передачи, имеют существенное отличие от всех остальных видов механизмов как в кинематике, так в конструктивном исполнении, а применяются они чаще всего в качестве привода механизмов машины и поэтому в данной работе рассматриваться не будут. То же самое относится и к фрикционным механизмам, которые также имеют специфическую конструкцию и в основном используются в качестве муфт сцепления или предохранительных муфт, реже в качестве вариаторов скорости. В данной работе будут рассмотрены конструктивные особенности основных деталей механизмов наиболее часто входящих в состав машин и оборудования. К ним относятся следующие виды механизмов:
–  рычажные механизмы,
–  кулачковые механизмы,
–  механизмы прерывистого действия.
Для получения сложной траектории выходного звена, ползуна или коромысла применяются так называемые комбинированные механизмы, которые представляют собою совокупность выше перечисленных механизмов. К ним относятся зубчато – рычажные и кулачково – зубчато – рычажные механизмы.
Основными деталями перечисленных механизмов являются:
− коленчатые и эксцентриковые валы,
− шатуны,
− ползуны,
− рычаги и коромысла,
− кулачки различного типа,
− детали механизмов прерывистого действия (мальтийские кресты и кривошипы, храповые колеса и собачки, звездочки и обоймы обгонной муфты, улиты и т. д)
В условиях реального проектирования механизма помимо разработки конструкции входящих в него деталей достаточно часто возникают проблемы с их шарнирным соединением, конструкция которого в значительной степени зависит от назначения механизма и величины действующих на его детали усилий. Поэтому вопросу конструктивного исполнения шарнирных соединений посвящен отдельный раздел данной работы.

2. Рычажные механизмы.

           К рычажным механизмам относятся механизмы, состоящие из звеньев совершающих вращательное, поступательное или плоско – параллельное движение. Эти механизмы отличаются простотой, высоким КПД и большой нагрузочной способностью, однако они не могут обеспечить любой закон движения ведомого звена, что в некоторой степени ограничивает их применение в технике.
В машинах и оборудовании широко используются следующие виды рычажных механизмов:
− механизмы шарнирного четырехзвенника,
− кривошипно – шатунные механизмы,
− кулисные механизмы.
Рассмотрим примеры их конструктивного исполнения.

2.1 Механизмы шарнирного четырехзвенника

Механизмы шарнирного четырехзвенника в свою очередь делятся на три типа:
− двухкривошипные, в которых ведущее и ведомое звено может совершать полный оборот (см. Рис. 1а),
− кривошипно – коромысловые, в которых ведущее звено кривошип вращается, а ведомое коромысло совершает качательное движение (см. Рис. 1б),
− двухкоромысловые, в которых

Рис. 1. Кинематические схемы механизмов шарнирного четырехзвенника.

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения основных типов рычажных
механизмов с описанием их работы

2.2 Кривошипно-шатунные механизмы

Кривошипно-шатунные механизмы из всех видов рычажных механизмов получили наибольшее распространение в технике благодаря простоте кинематики, позволяющей сравнительно легко преобразовывать вращательное движение в поступательное, что позволяет использовать их в исполнительных механизмах технологического оборудования, например в механических прессах. а также преобразовывать поступательное движение во вращательное, что позволяет их использовать как исполнительный механизм двигателя внутреннего сгорания. Кривошипно – шатунный механизм состоит из установленного в опорных подшипниках станины с возможностью вращения кривошипа 1 (коленчатого или эксцентрикового вала), шарнирно соединенного с ним шатуна 2 и шарнирно соединенного с шатуном ползуна 3, осуществляющего при вращении кривошипа возвратно – потупательное движение в направляющих 4 станины (см. Рис. 5). При повороте кривошипа на угол α = 360 град. ползун совершает возвратно – поступательное перемещение на величину S.

Рис. 5 Кинематическая схема кривошипно – шатунного механизма

             К конструкции ряда машин и оборудования предъявляются требования, для выполнения которых необходимо создать большой ход ползуна и большое усилие в конце хода. В этом случае применяются кривошипно – коленные механизмы, в состав которых входит и кривошипно – шатунная группа (см. Рис. 8).

Рис. 8 Кинематическая схема кривошипного – коленного механизма

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения кривошипно – шатунных и
кривошипно – коленных механизмов
с описанием их работы

 

2.3 Кулисные механизмы

Кулисные механизмы – это механизмы, содержащие два специфических звена: кулису и кулисный камень, при этом последний, получая движение от ведущего кривошипа, совершает вращательное движение и поступательно перемещается относительно кулисы, которой, при этом, сообщает качательное (см. Рис. 20а), вращательное (см. Рис. 20б), или поступательное (см. Рис. 20в) движение. Наличие в механизмах показанных на Рис. 11а, б кулисы и кулисного камня приводит к различной скорости перемещения кулисы, при прямом и обратном ходе, что в отдельных случаях является преимуществом механизма, а в отдельных случаях недостатком и в целом определяет область его использования.

Рис. 11 Кинематические схемы кулисных механизмов

           На Рис. 11а показан кулисный механизм с качательным движением кулисы состоящий из ведущего кривошипа 1, шарнирно соединенного с кулисным камнем 2, имеющий возможность поступательного перемещения относительно кулисы 3, нижний конец которой шарнирно установленной на неподвижной стойке, а ее верхний конец также шарнирно соединен с шатуном 4, при этом последний шарнирно соединен с ползуном 5. При вращении ведущего кривошипа 1 посредствам кулисного камня 2 кулиса 3 получает качательное движение относительно точки О1, которое посредствам шатуна 4 преобразуется в поступательное движение ползуна 5 при этом кулиса 3 совершает прямой ход при повороте кривошипа 1 на угол а, а обратный ход при повороте кривошипа на угол в , что приводит к различию скоростей прямого и обратного хода по причине неравенства этих углов. По такой схеме построен привод суппорта поперечно – строгального станка (см. Рис. 12)
На Рис. 11б показан кулисный механизм с вращательным движением кулисы состоящий из ведущего кривошипа 1, кулисного камня 2 и кулисы 3, шарнирно установленной на неподвижной стойке, при этом кулиса 3 посредствам шатуна 4 также шарнирно соединенных с ползуном 5. При такой схеме кулисного механизма различие скорости прямого и обратного хода ползуна 5 также определяется разницей углов а и в. По такой схеме построен привод каретки долбежного станка (см. Рис. 13)
На Рис. 11в показан кулисный механизм с поступательным движением кулисы состоящий из ведущего кривошипа 1, кулисного камня 2, совершающего поступательное перемещение относительно кулисы 3, которая жестко соединена с ползуном 4 и совершает вместе с ним поступательное перемещение в направляющих станины. При такой схеме кулисного механизма прямой и обратный ход ползуна совершается при одинаковом угле поворота ведущего кривошипа 180 град, а изменение скорости происходит по закону синуса, но такой механизм за счет отсутствия шатуна позволяет создать компактную схему механизма в целом (смотри конструкцию пресса на Рис. 14)

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения основных типов кулисных
механизмов с описанием их работы

Большое количество примеров конструктивного исполнения рычажных механизмов и рекомендации по выполнению их расчетов приведены в работе [1]

 

3. Кулачковые механизмы.

3.1 Типы кулачковых механизмов

Кулачковые механизмы находят достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности. В автомобилестроении, в двигателях внутреннего сгорания применяются кулачковые механизмы с тарельчатым толкателем и силовым замыканием пружиной. В технологическом оборудовании (в пружинонавивочных и шайбонавивочных станках, универсально гибочных и холодноштамповочных автоматах) применяются кулачковые механизмы с плоскими дисковыми кулачками, качающимся роликовым толкателем и силовым или кинематическим (при высоких скоростях и больших знакопеременных нагрузках) замыканием. В пищевой, легкой промышленности и производстве медикаментов, где используются роторные автоматы и линии применяются кулачковые механизмы с пространственными кулачками, с поступательно перемещающимися роликовыми толкателями и кинематическим замыканием.
Кулачковые механизмы в отличие от всех других содержат кулачок, задающий закон движения, и толкатель, передающий это движение ведомому звену – рычагу, ползуну, коромыслу или кулисе. Именно возможность осуществить движение ведомого звена практически по любому закону является основным преимуществом кулачкового механизма, что позволяет его использовать, в отличие от других механизмов, для решения сложных кинематических задач даже при работе в условиях больших нагрузок и высоких скоростей. До появления системы электронного программного управления кулачковые механизмы были практически единственным устройством, с помощью которого программировалось сложное движение исполнительного органа. Но и сейчас есть области техники, где кулачковые механизмы незаменимы, это например кулачковые автоматы различного назначения, работающие в условиях высоких скоростей и больших нагрузок (холодновысадочные автоматы, листоштамповочные автоматы, роторные линии), а также двигатели внутреннего сгорания (система газораспределения) и т.д.

Рис. 15. Виды движения толкателя кулачкового механизма.

           Кулачковые механизмы различаются по виду движения толкателя, по типу кулачка, по конструкции толкателя, по способу замыкания кулачка и толкателя. По виду движения толкателя кулачковые механизмы делятся на механизмы с поступательным движением толкателя (см. Рис. 15а), с качательным движением толкателя (см. Рис. 15б) и механизмы со сложным движением толкателя (см. Рис. 15в).

Рис 16 Типы кулачков.

          По типу кулачка кулачковые механизмы делятся на механизмы с плоскими дисковыми кулачками (см. Рис. 16а,б), с поступательно движущимися кулачками (см Рис. 16в), с пространственными кулачками (см Рис. 16г).

Рис. 17 Способы замыкания кулачка
и толкателя.

            По способу замыкания кулачка и толкателя кулачковые механизмы делятся на механизмы с силовым замыканием (см. Рис. 17а) и механизмы с кинематическим замыканием (см. Рис. 17б). В первом случае силовое замыкание кулачка и тарельчатого толкателя, обеспечивающее их постоянный гарантированный контакт, осуществляется за счет прижима последнего пружиной к кулачку, а во втором случае замыкание роликового толкателя и кулачка, обеспечивающего их постоянный контакт, осуществляется за счет того, что кулачок выполняется сдвоенным и имеет прямой и обратный профиль, а толкатель представляет собою трехплечий рычаг, два ведущих плеча которого оснащены шарнирно установленными роликами, каждый из которых контактирует с соответствующим профилем кулачка. Кроме того с кинематическим замыканием выполняются практически все пространственные кулачковые механизмы (см. Рис. 16г) и достаточно часто кулачковые механизмы с поступательно движущимся толкателем (см. Рис. 16в), при этом в обоих случаях кулачки выполняются с пазом по которому в процессе движения кулачка катится ролик толкателя. Необходимо отметить, что при видимых преимуществах использования кинематического замыкания, применяемого обычно в кулачковых механизмах высокоскоростного технологического оборудовании, влечет за собою значительное ужесточение требований по точности предъявляемых к кулачку, толкателю и расточкам в станине под кулачковый вал и ось качания толкателя. Рассмотрим примеры и конструктивные особенности кулачковых механизмов.
Рассмотрим несколько примеров конструктивного исполнения кулачковых механизмов. На Рис. 18 показана конструкция кулачкового привода вспомогательных механизмов

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения различных типов кулачковых
механизмов с описанием их работы

 

4 Механизмы прерывистого действия

            В машиностроении, и прежде всего, в технологическом оборудовании автоматического и полуавтоматического действия, как правило, используются механизмы прерывистого действия, в частности: для привода поворотных столов, шаговых транспортеров, периодической подачи в рабочую зону оборудования материала бесконечной длины (ленты, проволоки), а также для сообщения движения с остановками выходным звеньям исполнительных и вспомогательных механизмов. Для этого помимо рассмотренных ранее кулачковых механизмов используются:
–  мальтийские механизмы,
–  механизмы свободного хода,
–  различные виды подач,
–  улито – цевочные механизмы,
–  рычажные механизмы с периодической остановкой выходного звена,
–  специальные механизмы.
Рассмотрим примеры конструктивного исполнения перечисленных типов механизмов прерывистого действия

4.1 Мальтийские механизмы.

Наибольшее распространение из всех перечисленных механизмов прерывистого действия получили мальтийские механизмы, которые используются в поворотных устройствах токарных автоматов и агрегатных станков, в поворотно – фиксирующих устройствах полиграфических машин и упаковочного оборудования, а также в оборудовании для пищевой и легкой промышленности.
В технологическом оборудовании чаще всего применяются плоские радиальные мальтийские механизмы с безударным зацеплением (см. Рис. 21), то есть такие механизмы, у которых направление паза мальтийского креста проходит через ось его вращения. Основной причиной их широкого использования является простота изготовления и удобство эксплуатации. Плоский радиальный мальтийский механизм, выполняется как с наружным (см. Рис. 21а, в), так и с внутренним зацеплением (см. Рис. 21б, г) и содержит вращающийся с постоянной угловой скоростью wкр кривошип 1 с цевкой 2 в виде цилиндрического пальца или ролика, установленный на ведущем валу 3, и вращающийся с переменной угловой скоростью wмк мальтийский крест 5, установленный на ведомом валу 6. При этом, мальтийский крест представляет собою качающуюся кулису с несколькими открытыми пазами 4 равномерно расположенными по окружности, кроме того он снабжен радиусными выборками 8 в которые при фиксации его положения во время остановки входит ответный радиусный выступ 7 кривошипа 1. Кинематика мальтийского механизма с наружным зацеплением такова, что при повороте кривошипа 1 на угол φ мальтийский крест 5 поворачивается на угол ψ, в противоположном направлении, а угол выстоя мальтийского креста соответствует углу поворота кривошипа равному ψв = 2𝝅 – φ (см.2). При этом изменение величины угловой скорости и ускорения мальтийского креста в зависимости от угла поворота кривошипа имеет определенное отличие от изменения этих кинематических параметров механизма с наружным зацеплением.

Рис. 21. Кинематические и конструктивные схемы мальтийских механизмов

       Учитывая вышеизложенное очевидно, что радиальные мальтийские механизмы с внешним зацеплением целесообразно применять в том случае, когда орган машины, совершающий прерывистое движение, например поворотный стол, выполняет за один оборот большое количество остановок (n = 6 – 12) и при этом, желательно иметь увеличенное расстояние между ведущим валом, на котором установлен кривошип и ведомым валом, на котором установлен мальтийский крест, а их вращение должно происходить в противоположных направлениях.
Если орган машины, совершающий прерывистое движение, в процессе работы делает 3 – 4 остановки за оборот, а расстояние между ведущим валом привода, на котором установлен кривошип и ведомым валом, на котором установлен мальтийский крест, необходимо свести к минимуму при одинаковом направлении вращения этих валов, то гораздо эффективнее применение радиального мальтийского механизма с внутренним зацеплением.

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения различных типов
мальтийских механизмов с описанием их работы

 

4.2 Механизмы свободного хода.

              Отличительной особенностью механизмов свободного хода является то, что придвижении (обычно повороте) ведущего звена в одном направлении ведомое звено вращается в том же направлении, а при движении ведущего звена в противоположную сторону движение ведомому звену не передается и происходит его выстой. К механизмам свободного хода относятся храповые механизмы и ролико – клиновые механизмы.

4.2.1 Храповые механизмы

           На Рис. 25 показана кинематическая схема храпового механизма. Он состоит из ведущего коромысла 1, установленного на одной оси с храповым колесом 2 и несущего шарнирно установленную нам нем собачку 3, которая контактирует с храповым колесом, для чего обычно прижимается к нему посредством пружины (на схеме не показана). Работает механизм следующим образом. При повороте коромысла 1 против часовой стрелки на угол ф его собачка 3, своей рабочей поверхностью, упираясь в ответную рабочую поверхность соответствующего зуба храпового колеса 2, поворачивает его на угол ф = ψ . При обратном повороте коромысла собачка 3, прижатая пружиной к храповому колесу 2, скользит по его наружной образующей поверхности не передовая движение, поэтому храповое колесо в это время стоит на месте. Для обеспечения точной фиксации храпового колеса при возврате собачки 3 механизм может оснащаться дополнительной собачкой 4, или тормозом

Рис. 25. Кинематическая схема
храпового механизма.

4.2.2 Ролико – клиновые механизмы

Еще одним представителем ролико – клинового механизма является обгонная муфта, конструкция которой показана на Рис. 29. Она содержит звездочку 1, обойму 2, комплект заклинивающих роликов 3 и прижимные устройства, выполные в виде подпружиненных толкателей 4 (см. Рис. 29а). Ролики 3 расположены в клиновых пазах образованных внутренней цилиндрической поверхностью обоймы 2 и клиновыми скосами звездочки 1, при этом угол их наклона выполняется в пределах самоторможения а = 6 – 8 град. Осевое положение роликов 3 ограничено установленными с обеих сторон шайбами 5, положение которых на ступице звездочки 1 фиксируется стопорными кольцами 6, а в образовавшееся при этом пространство, при сборке муфты, закладывается консистентная смазка, обеспечивающая ее надежную работу. Для получения постоянных по величине углов заклинивания роликов рабочая контактная поверхность звездочки делается не плоской, а цилиндрической, эксцентричной, или профилируется по логарифмической спирали.

Рис 29 Конструкция роликовой обгонной муфты

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения различных типов
храповых и ролико – клиновых механизмов
свободного хода с описанием их работы

 

4.3 Подачи.

Для подачи в рабочую зону технологического оборудования исходной заготовки из материала бесконечной длины (ленты, полосы, проволоки) используются механизмы называемые подачами. Их цикл работы предусматривает паузы, во время которых осуществляется технологическая операция. Существуют следующие основные виды подач: валковые, клещевые, крючковые, ролико – клиновые и их разновидности. Из перечисленных видов подач, наибольшее распространение получили валковые подачи. Это объясняется тем, что диапазон типов подаваемых заготовок, их размеров и шагов подачи, а также обеспечиваемая при этом точность перемещения заготовки, при достаточной простоте конструкции входящих в подачу механизмов, удовлетворяет требованиям широкого спектра технологических процессов. Однако при большом шаге подачи (более 300 мм) точность, обеспечиваемая валковой подачей снижается, особенно при подаче проволоки в связи с ограничением усилия прижима валков. Для получения высокой скорости и точности подачи даже при величине перемещения заготовки более 300 мм используются клещевая подача. Более высокоя точность и скорость работы клещевлой подачи, обеспечивается за счет увеличения площади контакта зажимного элемента с подаваемой заготовкой (лентой, проволокой). Но конструктивно механизмы клещевой подачи несколько сложнее, чем у валковой. Оба типа подач могут иметь привод от подвижных частей пресса – автомата, например от коленчатого или распределительного вала, или индивидуальный привод, например от пневмоцилиндра(ов), работающих в цикле с исполнительным механизмом оборудования. Крючковые подачи имеют более узкий спектр применения и используются в случаях подачи в зону технологического оборудования деталей, например контактов для армирования (опрессовки) провода, или радиоэлементов, находящихся в составе перфорированной ленты, отверстия в которой расположенные с постоянным шагом и являются опорным элементов для ее захвата и перемещения крючком. Ролико – клиновые и клино – ножевые подачи находят применение только при невысоких скоростях подачи из – за ограничения по усилию прижима подаваемого материала.

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения валковой и клещевой
подач с описанием их работы

4.4 Улито – цевочные механизмы.

            Улито – цевочные механизмы являются разновидностью пространственных кулачковых механизмов прерывистого действия – цилиндрических (см. Рис. 35а) и глобоидных (см. Рис. 35б, в).

Рис. 35. Типы улито – цевочных механизмов.

            В общем случае, улито – цевочный механизм состоит из вращающегося с постоянной скоростью ведущего вала 1 на котором жестко установлен пространственный кулачок 2 (улита) с разомкнутым профилем, с рабочей поверхностью которого (выступом или пазом) контактируют цевки 3 (цевки выполняются в виде ролика или цилиндрического пальца), установленные с постоянным шагом на планшайбе 5, которая закреплена на ведомом валу 4, вращающимся с переменной угловой скоростью и делающим периодические остановки, продолжительность которых обусловлена профилем рабочей поверхности улиты 2 (см. Рис. 35а). Количество цевок на планшайбе (см. Рис. 35а), или барабане (см. Рис. 35б,в) определяет число ее позиций (количество периодических остановок). Планшайба с цевками представляет собою z коромысел расположенных равномерно по окружности с шагом ψ = 2𝝅/z. Рабочий профиль улиты представляет собою паз, захватывающий цевку и перемещающий его с позиции на позицию в процессе вращения ведущего вала на шаг, или сопряженные винтовые поверхности (см. Рис. 35б) одновременно взаимодействующие с двумя соседними цевками. В глобоидной улите (см. Рис. 35в) ее конические боковые поверхности взаимодействуют с соседними цевками, что позволяет регулировать зазор между рабочей поверхностью улиты и цилиндрической поверхностью цевки (см. Рис. 37). У цилиндрических улит оси цевок расположены параллельно оси вращения планшайбы, у глобоидных – перпендикулярно. Фиксация планшайбы в механизмах с цилиндрической улитой осуществляется по двум цевкам, для чего улита снабжается соответствующим фиксирующим ободом, ширина которого равна расстоянию t между боковыми цилиндрическими поверхностями цевок (см. Рис. 35а). У механизмов с цилиндрическими улитами компактная конструкция может быть получена при количестве цевок z ≥ 10, а у глобоидных при z ≥ 6. Глобоидные вогнутые улиты могут обеспечить число остановок z ≤ 5, однако при этом количество цевок должно быть больше числа остановок карусели, поскольку в этом случае за один оборот улиты необходимо пропустить больше одного ролика, что приводит к существенному увеличению размеров улиты. Выпуклые глобоидные улиты не находят применения в механизмах прерывистого действия, поскольку не позволяют создать компактную конструкцию. Улито – цевочные механизмы используются, как с индивидуальным, так и с централизованным приводом. Индивидуальный привод в основном применяется в поворотных столах, а централизованный в механизмах технологического оборудования с автоматическим циклом работы.

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения различных
улито – цевочных механизмов
с описанием их работы

 

6 Коленчатые и эксцентриковые валы

             Практически во всех рычажных механизмах, а также в большом числе механизмов прерывистого действия ведущим звеном является кривошипный (коленчатый или эксцентриковый) вал, при этом в зависимости от назначения агрегата в который он входит, его конструкция, несмотря на наличие основных элементов, которыми являются опорные и мотылевые шейки, может иметь существенные особенности. Знание приемов выполнения конструктивных элементов кривошипного вала, позволяющих решить конкретную задачу на проектирование, учитывающую технические требования и ограничения, предъявляемые к проектируемому техническому объекту и создать надежную и удобную в эксплуатации конструкцию механизма. Поэтому в данной статье рассмотрены примеры конструкций кривошипных валов, позволяющие наиболее эффективно обеспечить выполнение специфических требований к проектируемому механизму.Рис. 42. Основные типы эксцентриковых и коленчатых валов.

           На Рис. 42 показаны основные конструктивные исполнения эксцентриковых и коленчатых валов. Характерной особенностью эксцентрикового вала является то, что его эксцентриковая шейка, как правило, имеет небольшое по отношению к диаметру, смещение в направлении параллельном оси вала, а диаметр и длина эксцентриковой шейки может существенно отличаться от аналогичных размеров опорных шеек вала. Конструкция эксцентрикового вала, показанного на Рис 42а, отличается консольным расположением эксцентриковой шейки относительно его опорных шеек, в результате чего ближняя опорная шейка, воспринимающая большую часть нагрузки, имеет больший диаметр, чем удаленная от эксцентриковой шейки опорная шейка вала. На Рис 42б показана наиболее часто встречающаяся конструкция эксцентрикового вала, у которого эксцентриковая шейка, расположена симметрично относительно опорных шеек и поскольку воспринимает максимальную нагрузку, имеет больший диаметр, чем опорные шейки. На Рис 42в показана конструкция двухэксцентрикового вала, эксцентриковая шейка которого также расположена симметрично между опорными шейками. Такая конструкция эксцентрикового вала имеет место при широком ползуне кривошипно-шатунного или рычажного механизма, приводимом в движение двумя шатунами. На Рис 42г показан коленчатый вал, конструкция которого принципиально отличается от конструкции эксцентрикового вала тем, что смещение его эксцентриковой (мотылевой) шейки, сопряженной с опорными шейками посредством щек, намного больше, чем у эксцентрикового вала, при этом, диаметр и длина мотылевой шейки незначительно отличается от аналогичных размеров опорных шеек вала.

В данном разделе полной версии книги приведено 11 примеров
конструктивного исполнения коленчатых и эксцентриковых валов

          В машинах и особенно в технологическом оборудовании для выполнения своих функций коленчатые и эксцентриковые валы могут оснащаться дополнительными конст-руктивными элементами, например, устройствами для регулирования величины эксцен-триситета мотылевой шейки.

Рис. 58. Конструкция малогабаритного сборного кривошипа с устройством для
регулировки эксцентриситета кривошипного пальца.

             На Рис 58 показана конструкция малогабаритного сборного кривошипа с устройством для регулировки эксцентриситета кривошипного пальца. Он содержит ведомый фланец 2 с кривошипным пальцем 9, зубчатым венцом 6 и конусной поверхностью 8, контак-тирующей с ответной конусной поверхностью 7 крышки 3, которая с помощью болтов 4 прижимает ведомый фланец 2 к ведущему фланцу 1, устанавливаемому на приводной вал кривошипно-шатунного механизма машины. Между ведущим фланцем 1 и крышкой 3 установлена шестерня 5, выполненная за одно целое с валиком, цапфы которого входят в соответствующие расточки фланца 1 и крышки 3, при этом зубья шестерни 5 находятся в постоянном контакте с зубчатым венцом 6 ведомого фланца 2. Фиксация взаимного положения ведущего фланца 1 и ведомого фланца 2 осуществляется затяжкой болтов 4, при которой конусные поверхности фланцев 7 и 8 плотно прижимаются друг к другу.
Для изменения эксцентриситета кривошипного пальца кривошипа сначала ослабляют затяжку болтов 4, а затем вращением шестерни 5, взаимодействующей с зубчатым венцом 6 ведомого фланца 2, поворачивают на требуемый угол ведомый фланец 2, в результате чего изменяется расстояние от оси ведущего фланца 1, установленного на приводном валу, до оси кривошипного пальца 9, т. е меняется эксцентриситет кривошипного пальца относительно оси кривошипа. Затем выполняется затяжка болтов 4, фиксирующих при этом положение кривошипного пальца 9.

В данном разделе книги приведено 10 примеров конструктивного исполнения коленчатых и эксцентриковых валов оснащенных
дополнительными устройствами

 

          Для сообщения вращения кривошипному валу, являющемуся ведущим звеном большинства рычажных механизмов, на нем устанавливаются и жестко крепятся приводные шкивы (маховики) или зубчатые колеса, а также зубчатые колеса и звездочки для передачи движения различным вспомогательным механизмам технологического оборудования. Для крепления этих деталей на валах используются шпоночные и шлицевые и оригинальные соединения.
Шпоночные соединения. Подавляющее большинство соединений зубчатых колес, шкивов, рычагов дисков, втулок и прочих деталей, устанавливаемых на валы, выполняется именно с применением шпоночных соединений. Объясняется это простотой и технологичностью изготовления шпонок и шпоночных пазов на валу и в соединяемой детали, а также их сборки. Для крепления деталей на кривошипном валу используются следующие виды шпоночных соединений, ненапряженные:
–  призматические шпоночные соединения,
–  сегментные шпоночные соединения,
–  цилиндрические шпоночные соединения,
напряженные:
–  клиновые шпоночные соединения,
–  тангенциальные шпоночные соединения.
На Рис. 68 показано крепление зубчатого колеса на кривошипном валу посредством призматической шпонки и крепление маховика посредством комплекта клиновых шпонок. Подавляющее большинство соединений зубчатых колес, шкивов, рычагов, дисков, втулок и прочих деталей, устанавливаемых на валы, выполняется именно с применением призматических шпонок .
Рис. 68. Крепление маховика и зубчатого колеса на кривошипном валу

В данном разделе полной версии книги приводятся рекомендации по проектированию коленчатых и эксцентриковых валов

7. Шатуны

Шатун это деталь рычажного механизма, которая соединяет ведущее звено – коленчатый (эксцентриковый) вал с выходным звеном механизма – ползуном (см. Рис 70а), рычагом (см. Рис 70б), коромыслом (см. Рис 70в) или является промежуточным звеном между двумя коромыслами, или двумя эксцентриковыми валами (см. Рис 1г), и при этом во всех случаях он совершает плоско – параллельное движение.

Рис 70 Варианты расположения шатуна в составе рычажного механизма

             Учитывая специфику своего назначения шатун представляет собою тягу, которая может иметь достаточно массивную форму, на обоих концах которой выполнены элементы шарнирного соединения (втулки, оси, полуоси, сферическая поверхность). При этом, шатуны также как и коленчатые валы могут быть цельными или сборными и иметь ряд конструктивных особенностей связанных, прежде всего, со спецификой области техники, в которой работает конкретный рычажный механизм.

Рис 71 Варианты конструкции шатунов

            На Рис 71 показаны шатуны кривошипно – шатунных механизмов, шарнирно соединенные с коленчатым валом и ползуном, но их конструктивное исполнение имеет ра-зительное отличие. На Рис 71а показан шатун тяжело нагруженного исполнительного ме-ханизма холодно – высадочного автомата, работающего в динамическом режиме, чем и объясняется его массивная конструкция и специфическая форма. На рис 71б показан шатун двигателя внутреннего сгорания который работает при высоких скоростях и должен иметь минимально возможную массу, поэтому он имеет ажурную конструкцию.

В данном разделе полной версии книги содержится 13 примеров конструктивного исполнения шатунов

 

В шатуны, работающие в составе исполнительного механизма
технологического оборудования, могут встраиваться дополнительные
конструктивные элементы, которые, чаще всего, предназначены
для регулировки параметров исполнительного механизма

         Например в конструкции исполнительных кривошипно – шатунных механизмов универсального технологического оборудования, которое предназначено для выполнения различных операций, должна быть предусмотрена регулировка исходного положения ползуна в достаточно широком диапазоне. Такая регулировка наиболее простым способом обеспечивается за счет изменения длины шатуна. Например, в шатуне универсальных механических прессов головка, шарнирно соединяемая с ползуном, выполняется в виде ходового винта с шаровым концом, который образует с ответной деталью ползуна шарнирное соединение , при этом регулировка длины шатуна осуществляется вкручиванием и выкручиванием этого винта на требуемую величину с последующей фиксацией (см. Рис 85). Предлагаемая конструкция шатуна состоит из корпуса 1 в котором выполнена кривошипная головка, ходовой винт 2 с шаровым концом, вкрученный в корпус и стопорной гайки 3, с клеммным замком, в отверстии котором установлен винт 4 и болта 5 для фиксации осевого положения гайки, Для регулировки длины шатуна ослабляют клеммный замок гайки 3, откручивая при этом винт 4, затем вращая ходовой винт 2 в нужную сторону изменяют длину шатуна а затем снова винтом 4 зажимают клеммный замок гайки 3. Такая конструкция фиксирующей гайки позволяет полностью разгрузить ее от воздействия технологического усилия воспринимаемого шатуном.

Рис 85 Конструкция гайки для фиксации ходового винта в корпусе шатуна

В данном разделе полной версии книги приведено 8 примеров
конструктивного исполнения встроенных в шатун
дополнительных устройств

 

8. Ползуны.

Ползун это звено рычажного механизма, которое, получая движение от ведущего звена механизма (коленчатого вала) через шатун, соединенный с ползуном посредствам шарнирного соединения, совершает поступательное движение, Для выполнения своего функционального назначения ползун любого рычажного механизма имеет направляющие поверхности, посредствам которых он контактирует с ответными поверхностями корпусной детали (станины, рамы) и отверстие, выполненное в проушине перпендикулярно его направляющим, в котором установлена ось шарнирного соединения с шатуном.

Рис 91 Варианты шарнирного соединения шатуна с ползуном

              При этом ось шарнирного соединения обычно жестко закреплена от поворота и осевого смещения в проушине ползуна, и установлена в отверстии шатуна на подшипниках скольжения (см. Рис. 91а), или подшипниках качения (см. ис. 91в)). В ряде случаев шарнирное соединение шатуна с ползуном может быть выполнено в виде оригинального ша-рового соединения (см. Рис. 91б), или с использованием шарнирного подшипника. Кроме того, ось шарнирного соединения шатуна с ползуном обязательно стопорится в осевом направлении, для чего могут быть использованы стопорные кольца, торцевые шайбы и стопорные врезные шайбы (см. Рис. 91а), а также другие конструктивные примы.
На Рис 91в показана конструкция шарнирного соединения ползуна с шатуном посредствами игольчатых подшипников. Это соединение ползуна 1 с шатуном 2 состоит из оси 3 с конической цапфой 4, установленной в правую проушину ползуна, отверстие ко-торой имеет коническую форму, конусной втулки 5, одетой на ось 3, и своей наружной конусной поверхностью контактирующей с ответной поверхностью отверстия левой про-ушины ползуна 1, а также гайки 6. При этом, шатун 2 контактирует с осью 3 посредствам двух игольчатых подшипников 7. Фиксация оси 3 в проушине шатуна 1, как от поворота, так и от осевого смещения осуществляется путем затяжки гайки 6, которая фиксирует ее за счет конических поверхностей на оси 3, втулке 5 и в отверстиях проушины шатуна 1. Основные способы фиксации оси шарнирного соединения шатуна с ползуном рассмотре-ны в разделе 12.
Форма и расположение направляющих ползуна зависит от величины о направления действующих на него нагрузок, их характера (статические, динамические), скорости его перемещения, требований по точности и степени влияния на нее зазора в направляющих и их износа, а также экономически обоснованной точности изготовления деталей кривошипно – шатунного механизма, в состав которого входит ползун.

         В ползуны исполнительных механизмов технологического оборудования достаточно часто встраиваются дополнительные устройства позволяющие адаптировать его конструкцию к требованиям технологического процесса. Это, прежде всего, предохранительные устройства, устройства для выполнения регулировки положения ползуна относительно базовой поверхности станины, а также устройства позволяющие помимо основной технологической операции выполнять дополнительные действия (вспомогательные операции).

Рис 104 Конструкция устройства для предохранения деталей кривошипно-шатунного механизма от перегрузок встроенного в место
соединения шатуна с ползуном

           На Рис 104 показана конструкция устройства для предохранения деталей кривошипно-шатунного механизма от перегрузок, которое встроено в месте соединения шатуна с ползуном. Выбор такого места установки предохранительного устройства обусловлен тем, что максимальное по величине усилие возникающее в кривошипно – шатунном механизме не создает максимального по величине крутящего момента, поскольку при этом плечо действия силы незначительно (большинство кривошипно-шатунных механизмов прессов воспринимают максимальное технологическое усилие на угле не более 15 град? от нижней мертвой точки). Предохранительное устройство пресса показанное на Рис 14 содержит установленный в расточке ползуна 1 подпятник 3, который своей сферической частью контактирует с ответной поверхностью винта 2 соединенного с шатуном пресса (шатун на Рис 14 не показан) и поджатого сверху к подпятнику 3 крышкой 6, а своей нижней поверхностью подпятник 3 опирается на предохранительную (срезную) шайбу 5, установленную в ползушке 4, расположенной в поперечном пазу ползуна 1. При возникновении усилия превышающего максимально допустимое на 25 – 30%, шайба срезается и образовавшийся зазор между нижней опорной поверхностью подпятника и опорной поверхностью ползуна разгружает все детали кривошипно-шатунного механизма от воздействия возросшего технологического усилия. Для удержания подпятника 3 в верхнем исходном положении, что необходимо при введении ползушки 4 с новой срезной шайбой 5 в зазор между подпятником 3 и опорной поверхностью ползуна 1 в конструкцию устройства введен фиксатор 7.

В данном разделе полной версии книги приведено 6 примеров конструктивного исполнения дополнительных устройств
встроенных в ползун

 

В данном разделе полной версии книги приводятся рекомендации по проектированию ползунов

9 Рычаги и коромысла.

            В кривошипно-шатунных механизмах в качестве выходного звена, или в качестве промежуточного звена применяются рычаги, коромысла или кулисы, которые в отличие от ползуна движущегося поступательно, совершают качательное движение относительно оси соединяющей их со станиной. Однако при выполнении одинакового вида движения рычаги, коромысла и кулисы могут иметь совершенно различную конструкцию, которая зависит, прежде всего, от назначения и области применения, а точнее области техники в которой используется рычажный или кривошипно-шатунный механизм, в состав которого входят эти звенья.
Рычаг – это звено рычажного механизма, которое будучи шарнирно установлено на неподвижно закрепленной оси совершает относительно нее качательное движение, получая при этом привод чаще всего от шатуна или тяги, с которыми он также шарнирно соединен.
Коромысло – это одноплечий рычаг, установленный на неподвижной оси и получающий привод от шатуна или тяги.

Рычаги

Рычаги не менее часто, чем коленчатые валы, шатуны и ползуны используются в рычажных механизмах, поскольку позволяют не только обеспечивать выполнение механизмом его функционального назначения, будучи его выходным звеном, но помимо этого, будучи его промежуточным звеном, позволяют изменять величину и направление передаваемого движения, а в ряде случаев и переносить его в параллельную или перпендикулярную плоскость.

Рис. 110. Конструкция рычагов наиболее часто
применяемых в машиностроении

            На Рис. 110 показана конструкция различных типов рычагов, которые наиболее часто применяются в машиностроении. На Рис. 110а показана конструкция двуплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и ведомым звеном находятся с одной стороны от оси его качания. На Рис. 110б показана конструкция двуплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и ведомым звеном находятся с различных сторон от оси его качания. На Рис. 110в показана конструкция двуплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и ведомым звеном расположены под углом друг к другу и находятся с различных сторон от оси его качания. На Рис. 110г показана конструкция трехплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и ведомым звеном расположены под углом друг к другу и находятся с различных сторон от оси его качания. На Рис. 110д показана конструкция двуплечего рычага, отверстия для соединения которого с ведущим и ведомым звеном расположены перпендикулярно к вертикальной оси его качания а ведущее и ведомое плечи выполнены в виде единого элемента.  На Рис. 110е показана конструкция двуплечего рычага тяжело нагруженного рычажного механизма, у которого ведомые плечи, расположенные с противоположной стороны оси качания рычага по отношению к оси отверстия в ведомом плече, передают движение двум ведомым тягам. На Рис. 110ж показан двуплечий рычаг, в котором, расположенные под углом друг к другу ведущее и ведомое плечи выполнены с отверстиями, оси которых расположены перпендикулярно оси качания рычага. На Рис. 110и показана конструкция двуплечего рычага, имеющего сборную конструкцию и состоящего из ведущего и ведомого плеч выполненных в виде отдельных деталей жестко закрепленных на валу посредством клеммных соединений затягиваемых болтами, при этом наличие вала, обеспечивающего осевое смещение плеч рычага, позволяет рычагу передавать движение в параллельных плоскостях. На Рис. 110к показана конструкция двуплечего рычага, имеющего аналогичное назначение с предыдущим примером (смещение передаваемого движения в параллельную плоскость), но выполненного в литом варианте и имеющего удлиненную центральную ступицу в отверстии которой располагаются подшипники качения на которых рычаг устанавливается на валу, закрепленном на станине.

В данном разделе полной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения различных рычагов

         На Рис. 114 показаны варианты стандартизированных конструкций рычагов применяемых в приспособлениях для механической обработки:
− на Рис. 114а показана конструкция углового рычага, форма и размеры которого определяются ГОСТ 12471,
− на Рис. 114б показана конструкция углового рычага с двумя отверстиями, форма и размеры которого определяются ГОСТ 12472,
− на Рис. 114в показана конструкция углового двухкулачкового рычага, форма и раз-меры которого определяются ГОСТ 12473,
− на Рис. 114г показана конструкция углового рычага с кулачком и пазом, форма и раз-меры которого определяются ГОСТ 12474,
− на Рис. 114д показана конструкция углового двухпазового рычага, форма и размеры которого определяются ГОСТ 12475,
− на Рис. 114е показана конструкция вильчатого рычага, форма и размеры которого определяются ГОСТ 12475.

Рис. 114. Конструкция рычагов применяемых в приспособлениях для механической обработки.

             Для выполнения специфических требований, предъявляемых к рычажным механизмам, в состав которых входят рычаги и зависящих главным образом от области техники, в которой они используются, причем, независимо от того, являются они выходным или промежуточным звеном, в них могут встраиваться различные дополнительные устройства позволяющие:
− предохранять механизм от перегрузок,
− регулировать длину плеч рычага,
− регулировать угловое положение рычага.

В данном разделе ролной версии книги приведены примеры
конструктивного исполнения дополнительных устройств,
встраиваемых в рычаги

Коромысла

Коромысла, как уже говорилось, являются одной из разновидностей рычагов, и также широко используются в рычажных механизмах. Они применяются в тех случаях, когда, не меняя направление движения, нужно изменить его величину, или получить более сложный закон движения ведущего звена рычажного механизма. На Рис. 124 показано несколько вариантов использования коромысел в составе рычажных механизмов. На Рис. 124а показана кинематическая схема рычажного механизма, коромысло которого шарнирно соединяет ведущий шатун с ведомым шатуном, увеличивая при этом ход ползуна. На Рис. 124б, в, г показана кинематическая схема рычажного механизма содержащего промежуточное и ведомое коромысла, при этом наличие промежуточного коромысла позволяет получить тре-буемый закон движения ведомого коромысла. На Рис. 124б, в оба коромысла шарнирно соединены с ведомым шатуном рычажного механизма, а на Рис. 124г промежуточное коромысло соединено с ведущим и ведомым шатуном одновременно, а ведомое коромысло соединено с ведомым шатуном.

Рис. 124. Кинематические схемы рычажных механизмов, содержащих коромысла.

В данном разделе полной версии книги содержится 5 примеров конструктивного исполнения коромысел

10 Кулачки

               Основным элементом кулачковых механизмов, типы которых были рассмотрены в разделе 3. Типы кулачковых механизмов» является кулачок. Конструкция кулачка в определяющей степени зависит от назначения кулачкового механизма в состав которого он входит и типа станка автомата или полуавтомата в который входит этот механизм. Основным фактором, обеспечивающим надежную работу кулачка является его крепления на валу, а в ряде случаев наличие возможности регулировки его углового положения. Кроме того конструкция кулачка может предусматривать возможность его быстрой смены, например в токарных станках автоматах, а также регулировки величины хода толкателя. Хотя последнее применяется не часто, поскольку обычно кулачковые механизмы применяются в технологическом оборудовании автоматического действия совместно с рычажными механизмами, в которые и встраиваются устройства для регулировки величины хода выходного звена, а также исходного и конечного положения).
На Рис. 130 показаны конструкции наиболее часто применяемых плоских дисковых кулачков работающих в условиях умеренных нагрузок и средних величин скоростей.

Рис. 130. Конструкции наиболее часто применяемых плоских дисковых кулачков работающих
в условиях умеренных нагрузок и средних величин скоростей.

       На Рис. 130а показана быстросъемная конструкция кулачка 2, устанавливаемого на вал 1 посредством выполненного в нем прямоугольного открытого паза, боковые поверхности которого контактируют с ответными лысками вала 1, при этом кулачок фиксируется на валу посредством двух шпонок 3 и колец 4 со шпоночными пазами, которые стопорятся на валу в осевом направлении винтами 5.
На Рис. 130б показана конструкция кулачка, установленного на вал с возможностью угловой регулировки по циклу работы механизма, посредством муфты с «мышиным» зубом 5, при этом на левом торце ступицы кулачка 2, свободно установленного на приводном валу 1, выполнен «мышиный» зуб, находящийся в контакте с «мышиным» зубом полумуфты 3, закрепленной на валу 1 посредством шпонки 6 и поджатой в осевом направлении гайкой 4.
На Рис. 130в показана конструкция составного кулачка, установленного на вал с возможностью регулировки фазного и циклового углов, за счет наличия промежуточного диска, установленного на приводном валу. При этом сборный кулачок состоит из двух одинаковых частей 4 и 5, установленных на наружной поверхности диска 2 посредствам центрирующих поясков и закрепленных на нем посредством винтов 6, при этом, на промежуточный диск 2 с помощью шпонки 3 установлен на приводном валу 1. Для поворота любой части сборного кулачка относительно оси вала 1 в них выполнены закрытые радиусные пазы 7, в которые проходят винты 6.
На Рис. 130г показана конструкция кулачка, который оснащен устройством для его угловой регулировки и изменения величины подъема, определяющего ход толкателя кулачкового механизма. Этот составной кулачок содержит диск 1, установленный посредством шлицевого соединения на приводном валу 2, на торцевой поверхности которого на оси 4 шарнирно установлена накладка 3, положение которой на диске 1 фиксируется винтами 6, при этом в накладке 3 выполнены закрытые радиусные пазы 5, в которые проходят винты 6. Плавная регулировка положения накладки 3 осуществляется винтом 8, выступ 9 на конце которого входит в ответный паз в накладке 3, а его резьбовая поверхность входит в резьбовое отверстие оси 7, шарнирно установленной в диске 1. Положение винта 8 относительно оси 7 фиксируется гайкой 10.

В полной версии статьи содержится 14 примеров конструктивного
выполнения различных типов кулачков (см. Рис. в таб.)
с описанием их работы

В данном разделе полной версии книги приводятся рекомендации по проектированию кулачков

11 Детали механизмов прерывистого действия

Основными деталями механизмов прерывистого действия являются:
− для мальтийских механизмов – кривошип и мальтийский крест,
− для храповых механизмов – храповое колесо и собачка,
− для муфт свободного хода – звездочка и обойма,
− для валковой подачи – детали обгонной муфты и детали привода,
− для остальных типов подач – кривошипы шатуны, ползуны, рычаги, коромысла, кулачки (см. разделы 6 – 10),
− для улито – цевочных механизмов – улита, являющаяся пространственным торцевым кулачком (см. раздел 10),
− для рычажных механизмов прерывистого действия – рычаги и коромысла.

11.1 Детали мальтийского механизма

         Кривошип мальтийского механизма обычно устанавливается на ведущем валу, или жестко соединяется с приводным зубчатым, или червячным колесом и получает вращение с постоянной скоростью, при этом, на нем эксцентрично установлена цевка, выполненная в виде пальца, или оси с роликом (в качестве ролика может использоваться подшипник качения, в том числе и игольчатый), которые взаимодействуют с радиальными пазами мальтийского креста, сообщая последнему неравномерное вращение с остановками. Для фиксации углового положения мальтийского креста в момент его остановки кривошип оснащается радиусным выступом расположенным оппозитно пальцу (с противоположной стороны относительно оси вала, на котором установлен кривошип), который входит в ответные открытые радиусные пазы мальтийского креста. Рассмотрим варианты конструктивного исполнения кривошипа.

В данном разделе полной версии книги содержится примеры
конструктивного исполнения деталей мальтийского механизма

 

11.2 Детали храпового механизма

       Звездочка храпового механизма представляет собою зубчатое колесо, боковые поверхности зубьев которого наклонены под различными углами, и поэтому при вращении звездочки по, и против часовой стрелки по разному взаимодействуют с собачкой храпового механизма (см. Рис. 155).

Рис. 155 Конструкция храпового колеса

          Ширина зубчатого венца храпового колеса устанавливается на основании прочностного расчета храпового колеса, а длина ступицы на основании прочностного расчета шпоночного соединения храпового колеса с валом на котором оно установлено. Шаг зубчатого колеса определяемый центральным углом α устанавливается кинематикой храпового механизма (потребным углом поворота храпового колеса в процессе работы), а точность шага зависит от требований по точности позиционирования выходного звена агрегата, например планшайбы поворотно – делительного стола, приводимого храповым механизмом. Угол впадины зубьев храпового колеса β обычно принимается равным 55 – 69 град, при этом угол острия собачки, взаимодействующего с впадиной колеса, обычно принимается равным углу впадины зуба храпового колеса, либо на 5 град. меньше. В отдельных случаях, например в храповых муфтах свободного хода, угол профиля впадины зуба храпового колеса может быть отличным от показанного на Рис. 155.

Храповое колесо может быть, как с наружными, так и с внутренними зубьями
В данном разделе полной версии книги содержится примеры
конструктивного исполнения деталей храпового механизма

 

11.3 Детали муфты свободного хода

           Из всех типов муфт свободного хода наиболее широкое распространение в машино-строении получили роликовые обгонные муфты (с конструкцией остальных типов муфт свободного хода можно познакомиться в работе [3]), основными деталями которых явля-ются звездочка и обойма.

Рис. 166 Конструкция звездочки обгонной муфты

         Звездочка обгонной муфты представляет собою диск с наружным диаметром D и толщиной h, в котором выполнены выборки образующие лучи звездочки, при этом ступица звездочки имеет большую длину, чем толщина периферийной части звездочки, что вызвано, прежде всего, тем, что своим центральным отверстием d звездочка устанавливается на вал (см. Рис. 166). Для повышения нагрузочной способности и износостойкости опорные площадки звездочки, с которыми в процессе работы муфты контактируют заклинивающие ролики, оснащаются твердосплавными вставками . Для обеспечения равномерного нагружения вставок и роликов размер В в звездочках обрабатывается с высокой точностью (шлифуется с использованием делительной головки). Количество вставок и соответственно контактирующих с ними роликов, также как и наружный диаметр звездочки D определяются передаваемым крутящим моментом, а также требованиями к точности срабатывания муфты, которая определяется одновременностью и быстротой заклинивания роликов. Толщина периферийной части звездочки h устанавливается на основании расчета роликов и опорных вставок на контактную прочность, а длина ступицы H на основании прочностного расчета шпоночного (шлицевого) соединения звездочки с валом, на который она устанавливается.

В данном разделе полной версии книги содержится примеры
конструктивного исполнения деталей муфты свободного хода

 

В данном разделе полной версии книги приводятся рекомендации по проектированию деталей механизмов прерывистого действия

12. Шарнирные соединения.

           Одним из основных элементов любого рычажного механизма является шарнирное соединение его звеньев. При этом все шарнирные соединения можно разделить на два вида:
− шарнирное соединение, образованное двумя подвижными звеньями рычажного ме-ханизма (коленчатый вал – станина (см. Рис. 53), коленчатый вал – шатун (см. Рис. 188), шатун – ползун (см. Рис. 6, 7), шатун – рычаг (см. Рис. 72)),
− шарнирное соединение, образованное звеном рычажного механизма и стойкой (ко-ромысло – станина (см. Рис. 187), рычаг – станина (см. Рис 171, 173)).
На конструкцию всех видов шарнирных соединений оказывает существенное влияние тип рычажного механизма и его функциональное назначение, которые определяют условия работы его звеньев и в том числе шарнирных соединений. На условия работы шарнирного соединения оказывают определяющее влияние характер и величина скорости движения звеньев и действующие на них нагрузки, которые в конечном итоге, и определяют конструкцию шарнирного соединения. Исходя из величины действующих на шарнирное соединение нагрузок их можно разделить на два типа, конструкция которых отличается существенным образом, это:
–  шарнирные соединения несиловых механизмов,
–  шарнирные соединения силовых механизмов.
Нужно отметить, что шарнирные соединения второго типа являются наиболее ответственными и поэтому к их конструкции предъявляются более высокие требования, в том числе к материалу и термообработке входящих в них деталей, а также к их смазке.
Шарнирное соединения при необходимой прочности, позволяющей воспринимать действующие на него нагрузки, должно обладать достаточной износостойкостью, обеспечивающей его работоспособность в течении срока службы механизма, или установленного гарантированного срока, что может быть обеспечено за счет создания в соединении величины зазора, обеспечивающей нормальную работу соединения и гарантированной подачей в смазки, образующий необходимый масляный слой между трущимися деталями соединения – осью и втулкой.

Шарнирные соединения несиловых рычажных механизмов.

         К несиловым рычажным механизмам относятся вспомогательные механизмы машин и технологического оборудования, которые работают периодически, перемещаясь с небольшими скоростями и в процессе работы не испытывают динамических нагрузок, поэтому, как правило, подверженность износу их шарнирных соединений в процессе эксплуатации незначительна и не определяет стабильную долговечную работу механизма в целом. Основным требованием, предъявляемым к таким шарнирным соединениям рычагов, является необходимая для передачи возникающих в них усилий прочность, а также простота конструкции и удобство сборки.

Рис. 171. Малонагруженный рычажный механизм.

          На Рис. 171 показана конструкция малонагруженного рычажного механизма, обеспечивающего привод подвижной полуоправки сборочного полуавтомата. Он состоит из ведущего двуплечего рычага 1, посредствам подшипников скольжения 24 шарнирно установленного на неподвижной оси 4, закрепленной на станине 3, ведомое плечо которого посредством оси 2 шарнирно соединено с проушиной тяги 5, снабженной пружинным устройством 24, обеспечивающим возврат механизма в исходное положение. На ведомом плече рычага 1 посредством оси 11 шарнирно установлен ролик 6 контактирующий с клином 7 соединенным со штоком 8 приводного пневмоцилиндра 9, который закреплен на кронштейне 10 установленном на станине 3. Кроме того, ведомое плечо рычага 1 посредством той же оси 11 шарнирно соединено с вилкой тяги 12, которая посредством вилки установленной на ее противоположном конце и оси 13 шарнирно соединена с ползушкой 14, расположенной с возможностью регулировки ее положения в пазу промежуточного рычага 15, выполняемой посредством винта 22. Рычаг 15 посредством клеммного соединения жестко закреплен на валике 16, который посредствам подшипников скольжения 21, шарнирно установлена в расточке корпуса 17, закрепленном на станине 3. На другом конце оси 16 также посредством клеммного соединения закреплен рычаг 18 связанный посредством ботов с рычагом 19, на котором расположена подвижная полуоправка 20.

       Конструкцию осей 2, 11 и 13 шарнирных соединений тяг 5 и 12 рекомендуется выполнять по ГОСТ 9650 – 80 (типы осей приведены на Рис. 172), при этом, они фиксируются только в осевом направлении, для чего используются различного рода шайбы и пружинные кольца. Изготавливаются оси шарнирных соединений обычно из углеродистой конструкционной стали по ГОСТ 1050 (Сталь 35, Сталь 45) или из легированной конструкционной стали по ГОСТ 4543 (Сталь 20Х, Сталь 40Х), которые подвергаются улучшению до твердости 240 – 280 НВ, или поверхностной закалке до твердости 35 – 40 HRС, использование других типов материала и термообработки обычно связано с увеличенными нагрузками в шарнирном соединении.

Шарнирные соединения силовых рычажных механизмов.

          К силовым рычажным механизмам относятся исполнительные механизмы тяжело на-груженного технологического оборудования и машин, которые в ряде случаев работают со значительными скоростями и поэтому на их шарнирные соединения дополнительно действуют возникающие при этом динамические нагрузки. При этом, в ряде случаев, например в прессовом оборудовании, усилие прямого хода намного больше, чем при обратном ходе, что естественно накладывает на конструкцию шарнирных соединений его исполнительного рычажного механизма дополнительные условия.

В данном разделе полной версии книги содержится примеры
конструктивного исполнения шарнирных соединений
деталей рычажных механизмов

 

Рекомендации по расчету различных типов шарнирных соединений деталей рычажных механизмов приведены в работе [1]

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н. П. Проектирование механизмов. Справочно – методическое пособие Азов 2015 г
2. Игнатьев Н. П. Обеспечение точности при проектировании приводов и механиз-мов. Справочно – методическое пособие Азов 2012г.
3. Игнатьев Н. П. «Муфты свободного хода» статья размещенная на сайте «методы-проектирования .рф»
4. Игнатьев Н. П. «Устройства для подачи заготовок бесконечной длины» статья размещенная на сайте «методыпроектирования.рф»
5. Игнатьев Н. П. «Механизмы прерывистого действия» статья размещенная на сайте «методыпроектирования.рф»
6. Кузнечно – штамповочное оборудование. Под ред. А. Н. Банкетова. М. Машино-строение 1982г
7. Механизмы. Справочное пособие. Под ред. Кожевникова С.Н. М. : Машинострое-ние 1976г.
8. Шашкин А. С. Зубчато – рычажные механизмы. М.: Машиностроение 1971г.

 

В полной версии книги содержится 165 страниц текста и 185 рисунков

Для приобретения книги сбросьте ее в корзину

Стоимость полной версии книги 500 руб

Карта сайта

  • Новости
  • Родителям
    • Горячая линия
    • Информация для родителей
    • Управляющий совет
    • Психологическая поддержка
    • Информационная безопасность
    • Памятка – антикоррупция
    • Расписание звонков и график питания обучающихся
    • Профилактика ОРВИ и коронавирусной инфекции
    • Анкета «Оценка качества образования»
  • Учащимся
    • Расписание учебной и внеурочной деятельности
    • Информация об актировках
    • Всероссийская олимпиада школьников
    • Математический марафон
    • XLVIII Уральский турнир юных математиков
    • Турнир юных математиков «Тюм_72»
    • Летние задания
    • ВООШ
    • Геометрическая олимпиада
    • Устная олимпиада
    • ЕГЭ/ОГЭ
    • Проектная неделя
    • Информационная безопасность
    • ВКоШП
    • ГТО
    • Здоровье
    • Балтийский конкурс
    • Информация о льготах для поступления в ВУЗы
  • Поступающим
    • Решаем вместе
  • Галерея
  • Воспитательный уклад
    • Культурно-образовательное пространство — школе
    • Уклад
    • Профилактическая работа
    • Электронная библиотека
    • ФМШ о Победе
    • Школьный спортивный клуб
  • Здоровье
  • ГИА

Рычажный механизм – обзор

5.2.3 Локти/плечи

Имеющиеся локтевые суставы могут быть пассивными (просто устанавливаются в нужное положение и фиксируются) или подтягиваются тросом и опускаются под действием силы тяжести, с включенным тормозом путем манипулирования ремнями безопасности (пожимание плечами). Разработчики локтей стараются занимать как можно меньше плеча (плечевого пространства), чтобы их можно было подогнать для самого широкого круга пользователей. Для наименьшего необходимого пространства используются петли, которые подходят к любой стороне существующей конструкции локтя.Эти шарниры можно использовать с поврежденным естественным локтем, который не может поддерживать протез, или для человека, который потерял конечность в самом локтевом суставе, так что нет плечевого пространства для размещения полного протеза.

Есть три колена, компенсирующие силу тяжести. Первой на рынке была рука Ergo от Otto Bock. В нем используется элегантный противовес и рычажный механизм, который создает почти невесомое предплечье. Легчайшее движение плечом заставляет руку подняться.Затем у него есть тормоз, приводимый в действие кабелем, так что простое пожимание плечами может поймать локоть в верхней части его поворота и заблокировать его. Опытный пользователь манипулятора Ergo может использовать его ловко, а оператор — быстро и точно. Конструкция включает в себя возможность легко изменять величину компенсации гравитации, вращая колесо на нижней стороне предплечья. Это может компенсировать массу руки или жесткость пальто. Впоследствии Отто Бок добавил к этой конструкции мотор, чтобы сделать динамическую руку очевидным, но элегантным усовершенствованием (см.2.1). Motion Control также произвела свою собственную уравновешенную руку, которая была физически сопоставима с их силовым локтем, добавив механизм компенсации гравитации [197]. Это нововведение было противоположно направлению Бока, в котором конструкция с активным движением была преобразована в пассивную. Наконец, Espire Arm, разработанный для Колледж-Парка и теперь продаваемый Steeper, с самого начала проектировался как пассивный, уравновешенный вариант (7.1.3.1).

Коммерческие плечевые суставы являются пассивными с «ручным» тормозом (как указано выше).Если это разблокировано, это позволяет руке качаться вперед и назад во время ходьбы. У большинства также есть вторая пассивная ось, позволяющая отводить руку от тела в сторону (отведение плечевой кости). Если потеря находится на этом уровне, но только с одной стороны, нередко владелец не может вынести массу такой длинной руки. В результате они выберут полностью пассивную руку, сделанную из трубок с пассивными соединениями в соответствующих местах, а затем поролоновый чехол, чтобы надеть руку и наплечник, чтобы их рубашки и пальто были заполнены и сидели. .

За многие годы было замечено, что в этой области произошли ограниченные изменения. Дебра Латур внесла свой вклад в прогресс в этой области благодаря своей системе анкеровки троса. У нее врожденное отсутствие правой руки, по профессии она трудотерапевт. Она практиковала ОТ более двадцати лет, прежде чем начала работать с другими пользователями. В этот момент она поняла, что проблемы, с которыми она сталкивалась изо дня в день, были вполне обычными, и, основываясь на их опыте, она укрепила свое убеждение в том, что привязывание и подгонка гильзы являются двумя наиболее важными аспектами протезирования [198].Ее идея заключалась в том, что якорь, застрявший с той же стороны, что и разница конечностей, может снизить вероятность повреждения руки. Над этой идеей она работала много лет. В своих первых попытках в качестве нового терапевта, работающего над собой, она использовала липучку, чтобы прикрепить кабель к своему бюстгальтеру аналогично обычному нагрудному ремню. Хотя изначально это было эффективно и позволяло ей носить вечерние платья без неприглядных ремней, однажды она допустила «модную оплошность» [198], которая отбросила ее назад.Когда она работала с пользователями, она пересмотрела свои идеи, и решение пришло к ней во сне; она увидела свою спину и сбрую, каким-то образом прикрепленную к ее лопатке. После своего прозрения она использовала современные клеи. Они легко наносятся, и в результате получаются четкие линии и хорошая функция [192].

Хотя трудно понять отсутствие исследований в этой области, становится ясно, почему компании не производят никаких новых разработок, особенно в Северной Америке. Этот рынок характеризуется недорогими продуктами, на которые сильно влияют лимиты возмещения страховых компаний.Даже если они не связаны системой (частные плательщики), другие провайдеры в США склонны использовать ее в качестве основы. В настоящее время система основана на описании устройства, и не предпринимается никаких попыток функциональной оценки (хотя это может измениться в будущем). Гарольд Сирс из Motion Control, сторонник силы тела, заметил, что финансовые возможности для простых устройств с питанием от тела настолько малы, что компании трудно возместить затраты на разработку нового устройства в любое разумное время.Таким образом, они с большей вероятностью направят свои усилия на более дорогие устройства, где маржа хотя бы немного выше [14]. Это объясняет только отсутствие коммерческих исследований, а не скудость академических исследований. Одной из причин последнего может быть то, что академические исследования требуют финансовой поддержки, а правительства могут стремиться к большему, чем просто постепенный прогресс; немного улучшенная конструкция крючка может не подойти для того, что считается «высокоэффективным» исследованием.

Вращательное движение в линейное | Блог МИСУМИ

Кривошипно-ползунковый механизм представляет собой типичную конструкцию, преобразующую вращательное движение в поступательное.Это достигается соединением ползуна и кривошипа со штоком. Этот механизм также используется как система, которая преобразует возвратно-поступательное движение автомобильного двигателя во вращательное движение. (Рис. а)

На втором рисунке (рис. b) показан пример механизма, выполняющего те же функции, что и кривошип на первом рисунке (рис. a), в дополнение к функции регулировки скользящего хода ползунка. Чтобы добавить эту функцию, винт регулировки скользящего хода расположен в верхней части центра вала вращения вращающегося диска.Ход скольжения можно отрегулировать с помощью регулировочной гайки, расположенной на одном конце регулировочного винта хода скольжения.

Кроме того, если требуется высокоскоростное вращение или работа в течение длительного времени, необходимо учитывать элементы конструкции, связанные с вопросами надежности, описанными здесь.

1.  Вращательный баланс вращающегося тела (все конструкции на диске)
2. Прочность вращающегося вала
3.  Предотвращение ослабления регулировочной гайки (например, система двойной гайки)
4.  Подбор износостойких деталей для зоны, подверженной износу


На рисунке ниже показан механизм со сменными частями штока/ползуна. U-образный крюк установлен таким образом, чтобы кончик стержня можно было легко соединить с шарнирным штифтом на шарнирном конце кривошипа.

Примеры применения

Для простых устройств автоматизации или приспособлений, совместимых с несколькими моделями путем подключения блока обработки к блоку ползунка, замена блока ползунка после подготовки блока обработки в автономном режиме может минимизировать время, необходимое для переключения режима.

1.  Приводной механизм узла ракеля для простой машины для трафаретной печати:
При замене материалов из-за срока годности или при замене материалов для печати можно быстро переключаться между моделями, если снять части ползунка со встроенным ракелем и замените его деталями ползунка с отрегулированным в автономном режиме положением швабры.
2.  Простой нажимной механизм с совместимостью с несколькими моделями
Проблемы с приложениями

Из-за этого простого метода соединения, при котором только U-образный крюк помещается на вращающийся кривошип, этот механизм не совместим со следующими типами движения:

1.  Скоростной вращающийся кривошип.
Собственный вес штока может быть недостаточным для отслеживания движения.
2.  Большой радиус вращения.
Движение от коленчатого вала к U-образному крюку в некоторых местах не передается эффективно.
3.  Движение с нестабильной скоростью или колебаниями.
U-образный крюк может выпасть.
Как пользоваться кривошипно-ползунковым механизмом

Ниже приведен умный механизм автоматизации, который преобразует вращение кривошипа в линейное движение и делает ход линейного движения в два раза больше исходного.

В этой конструкции ползун используется в стандартном кривошипно-шатунном механизме ползунка с зубчатой ​​передачей. Кроме того, направляющая слайдера разделена на фиксированную и подвижную стойки. Движение кривошипа на ведущем валу передается на зубчатую шестерню. Затем ход качения (L) по неподвижной рейке увеличивается на 100% (2L), когда он достигает вершины шестерни. Этот ход (2L) воздействует на подвижную рейку, установленную на верхней части редуктора.

Другие примеры применения

Конструкция имеет тенденцию быть длиннее, чем первоначально предполагалось, если используются пневматический цилиндр и линейная направляющая или если принимается конструкция, в которой шариковые винты используются для соединения двигателя.Этот умный механизм автоматизации является эффективным решением для того, чтобы сделать светильник коротким и компактным.

  1. Колебательное движение обрабатывающей машины
  2. Поступательно-поступательный механизм линейного перемещения для приспособления для производства монолитных изделий
    (печать, протирка и прессование)
  3. Контрольные приспособления

Вращательное движение можно преобразовать в поступательное с помощью винта. В этом томе представлен умный механизм автоматизации, который позволяет управлять линейным движением различными способами, используя различные типы винтовых конструкций.В качестве кулачка используются «резьбовые» и «нарезные» винты.

Если ручку, установленную на правом краю, повернуть, это вызывает прямолинейное движение ползунка, расположенного на двух винтах с резьбой, которые собраны с двумя противоположными винтами. Эта конструкция также может быть применена для двухскоростного механизма, в котором однократное вращение рукоятки преобразуется в движение с удвоенным шагом вращения.

Примеры применения
1.  Позиционирование или сканирование электрического терминала для инспекционного оборудования
2.  Механизм регулировки положения краев приспособлений, совместимых с различными продуктами
3.  Двухскоростной механизм
Кулачки

Кулачок является типичным механическим компонентом, используемым в механизме преобразования вращательного движения в линейное. В этом томе мы рассмотрим примеры применения кулачка.

Кулачки

— отличный выбор благодаря следующим характеристикам:

Кулачки
1. Характеристики движения, такие как скорость, ускорение и силы, могут свободно управляться выходным концом, на который передается движение кулачка.
2. В сочетании с рычажным механизмом включение кулачка в конструкцию позволяет спроектировать компактный, легкий, но очень жесткий механизм в простой конструкции.
3. могут сократить общее время цикла, поскольку они могут перекрываться и управлять несколькими движениями.
4. Высокая надежность.

Основываясь на этих характеристиках, кулачки применяются в различных приложениях, включая механизм запрессовки клемм высокоскоростной машины запрессовки клемм, а также высокоскоростное и сложное управление синхронизацией клапана выпуска воздуха для автомобильный двигатель.(См. [Фото 1].) На фотографии ниже смещение кулачка пластины увеличено за счет рычажного механизма. Для обеспечения скоростных откликов установлены пружины, предотвращающие прыжки.

Кулачок, представленный здесь как основа автоматизации, умные механизмы работают как опорный элемент, позволяющий быстро прикреплять/отсоединять приспособления за счет преобразования смещения линейного движения в силы, а не преобразования вращательного движения в линейное движение, что было объяснено ранее как превосходная характеристика кулачков, используемых в управлении движением.
На [Рис.1] слева показан механизм преобразования вращательного движения в поступательное с использованием типичного пластинчатого кулачка и возвратно-поступательного толкателя, а рядом с ним — зажимной механизм с одним касанием.

Преобразование вращательного движения в поступательное может быть сконфигурировано с помощью различных компонентов и достигнуто с различной степенью точности и мощности. Мы надеемся, что вас вдохновили эти простые механизмы.

Правильный выбор кривошипа | Стандартные детали JW Winco

Выбор правильного кривошипа | Стандартные детали JW Winco

Для корректного отображения страницы и использования всех функций включите JavaScript в своем браузере.

По определению кривошип представляет собой устройство для передачи вращательного движения, состоящее из рукоятки или рычага, прикрепленного под прямым углом к ​​валу. Достаточно просто, но есть некоторые переменные.

Сбалансированные кривошипы:

Кривошип этого типа имеет центральную точку крепления, что обеспечивает плавную работу как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Его конструкция обеспечивает точную регулировку, и в условиях вибрации он остается неподвижным. Примером может служить стальная ручка Tri-Ball серии GN 10.

 

Кривошипные

Стандартные кривошипные шатуны монтируются на одном конце, что дает им рычаг одной рукой, что хорошо подходит для приложений с высоким крутящим моментом и быстрой работы. Они хорошо подходят для зажима и могут быть съемными. Здесь показаны наши алюминиевые рукоятки серии GN 471 с вращающейся рукояткой. Другими вариантами материалов для кривошипов являются цинковое литье, сталь, нержавеющая сталь, чугун и различные пластмассы (нейлон, фенол, технополимер).

Кривошипные рукоятки со складной ручкой

Иногда по соображениям дизайна или безопасности требуется, чтобы рукоятка была выдвижной.Примером могут служить наши алюминиевые рукоятки GN 471.3 с выдвижной рукояткой. Ручка надежно фиксируется в сложенном положении или в рабочем положении. Мы также предлагаем модели, в которых ручка аккуратно помещается в углубление.

Кривошипные рукоятки со смещенной рукояткой

В соответствии с конструкцией вашей машины может потребоваться смещенная рукоятка, чтобы при повороте она преодолевала препятствия. Здесь показана одна из наших кривошипных рукояток серии DIN 468 со смещением. Эта чугунная рукоятка предлагается с фиксированной или вращающейся рукояткой и круглым или квадратным отверстием.

Рукоятки с храповым механизмом

Комбинация кривошипа и храпового рычага создает высокий крутящий момент. Этот механизм также хорошо работает в тесном или ограниченном пространстве. В качестве примера я показываю наши стальные рукоятки с храповым механизмом серии LR 318.

Четырехрычажные рычаги

Разновидностью кривошипа является четырехрычажный рычаг, который на самом деле представляет собой четыре кривошипа, объединенных в один. Это, очевидно, увеличивает его зажимную способность. Это также обеспечивает хороший контроль как одной, так и двумя руками.Здесь вы видите нашу серию GN 213 Четырехрычажные револьверные рычаги

Кривошип с вращающейся рукояткой

Мы используем уникальную кривошипную рукоятку, запатентованную J.W. Winco, наши пластиковые выдвижные рукоятки WRHC с вращающейся рукояткой. Эта кривошипная рукоятка была разработана для использования в любых приложениях, требующих полного складывания рукоятки рукоятки

Чтобы ознакомиться с полной линейкой шатунов, посетите раздел 6 нашего онлайн-каталога. Мы предлагаем следующие специальные модификации Cranks:

  • Простые или постучающие скважины
  • Квадратные прошеные отверстия
  • Кеверные отверстия
  • Кеверные отверстия
  • Комплект винтовых отверстий
  • Резьбовые шпильки
  • Цвета

Альтернативные ручки для помощи Выбор кривошипщика для вашего приложения, свяжитесь с нашими техническими партнерами по продажам (800-877-8351).

рычагов, которые поднимают — Урок

(2 оценки)

Быстрый просмотр

Уровень: 8 (7-9)

Необходимое время: 15 минут

Урок Зависимость: Нет

Тематические области: Физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:


Поделиться:

Резюме

Студенты знакомятся с тремя из шести простых механизмов, используемых многими инженерами: рычагом, шкивом и колесом и осью.Как правило, инженеры используют рычаг для увеличения силы, прикладываемой к объекту, шкив для подъема тяжелых грузов по вертикальной траектории и колесо и ось для увеличения крутящего момента, прикладываемого к объекту. Механическое преимущество этих машин помогает определить их способность облегчить или ускорить работу. Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Простые машины чрезвычайно ценны для инженеров, поскольку они используются для легкого выполнения огромного объема работы.В частности, инженеры могут спроектировать простую машину, которая обеспечивает желаемое механическое преимущество, чтобы работа могла выполняться (более) эффективно и результативно. Даже самые сложные машины, разработанные сегодня инженерами, представляют собой комбинацию одной или нескольких из шести известных простых машин. Рычаг, шкив и колесо с осью можно найти во многих инженерных устройствах, таких как лом, подъемный кран и велосипед.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Объясните, как рычаг, шкив и колесо с осью облегчают работу.
  • Определите, как рычаг, шкив и колесо и ось используются сегодня во многих известных инженерных системах.
  • Обсудите механические преимущества рычага, шкива и колеса с осью.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.достижениястандарты.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука
Ожидаемая производительность NGSS

МС-ПС2-2.Спланируйте исследование, чтобы получить доказательства того, что изменение движения объекта зависит от суммы сил, действующих на объект, и массы объекта. (6-8 классы)

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Концепции поперечной резки
Научные знания основаны на логических и концептуальных связях между фактами и объяснениями.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Движение объекта определяется суммой действующих на него сил; если общая сила, действующая на объект, не равна нулю, его движение изменится. Чем больше масса объекта, тем большая сила необходима для достижения такого же изменения движения. Для любого данного объекта большая сила вызывает большее изменение движения.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Все положения объектов и направления сил и движений должны быть описаны в произвольно выбранной системе отсчета и произвольно выбранных единицах размера.Для того, чтобы поделиться информацией с другими людьми, эти выборы также должны быть разделены.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Объяснение стабильности и изменений в естественных или искусственных системах может быть построено путем изучения изменений во времени и сил в различных масштабах.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технология
ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Больше учебных программ, подобных этому

Высший элементарный урок Инжиниринг: простые машины

Учащиеся знакомятся с шестью типами простых механизмов — клином, колесом и осью, рычагом, наклонной плоскостью, винтом и шкивом — в контексте строительства пирамиды, получая представление высокого уровня об инструментах, которые использовались с тех пор. древних времен и используются до сих пор.

Урок средней школы Просто самолет Простой

Этот урок знакомит учащихся с тремя из шести простых механизмов, которыми пользуются многие инженеры. К таким машинам относятся наклонная плоскость, клин и шнек.

Урок средней школы Преимущество машин

На этом уроке учащиеся узнают о работе, как ее определяет физика, и увидят, что работа упрощается благодаря использованию простых машин.Уже ежедневно сталкиваясь с простыми машинами, школьники узнают об их широком использовании в улучшении повседневной жизни.

Высший элементарный урок Скольжение вправо с помощью наклонной плоскости

Студенты изучают строительство пирамиды, изучая простой механизм, называемый наклонной плоскостью.Они также узнают о другом простом механизме, винте, и о том, как он используется в качестве подъемного или крепежного устройства.

Предварительные знания

Учащиеся должны быть знакомы с шестью простыми машинами, как обсуждалось в Уроке 1 этого модуля «Преимущество машин».

Введение/Мотивация

Сегодня мы готовы узнать еще о трех простых машинах. К ним относятся рычаг, шкив и колесо с осью. Поначалу эти машины могут показаться вам незнакомыми, но, скорее всего, вы узнаете их, когда мы расскажем о многих повседневных приложениях, оборудовании и приборах, в которых они используются. Хотя одна из шести простых машин не превосходит другую, каждая машина предлагает свои преимущества для различных инженерных приложений.Эти преимущества, а также то, как их используют инженеры, будут обсуждаться на сегодняшнем уроке, когда мы будем изучать следующие три исключительные машины. После урока учащиеся могут применить свои знания наряду с творчеством в практическом сопутствующем задании «Машины и инструменты, часть II».

Сегодня многих инженеров, особенно инженеров-механиков, интересуют простые машины и их способность выполнять огромный объем работы с минимальными усилиями. Чтобы понять, как это достигается, необходимо вспомнить, что работа совершается путем приложения силы к грузу и его перемещения на некоторое расстояние.Чем больше приложенная сила и чем дальше перемещается груз, тем больше совершается работа. Эта идея математически выражается как

Мы знаем, что для выполнения определенной задачи необходимо выполнить определенный объем работы. Однако природа не указывает, как именно эта работа может быть выполнена. Это позволяет инженерам выполнять тот же объем работы с меньшими усилиями, просто перемещая груз на большее расстояние. Эта тактика облегчения работы выполняется с помощью простых механизмов, таких как рычаг, шкив и колесо с осью.

Рычаг

Рисунок 2. Три класса рычагов. Авторское право

Copyright © 2006 Джейк Льюис, программа ITL, Инженерный колледж Университета Колорадо в Боулдере

Рычаг является наиболее знакомым из всех простых механизмов из-за его простой конструкции и широкого применения в многочисленных инженерных устройствах. Он просто состоит из жесткой балки или стержня, который свободно вращается вокруг фиксированной точки, также называемой точкой опоры . Располагая точку опоры близко к тяжелому объекту и прикладывая усилие издалека, можно использовать рычаги для легкого подъема огромных грузов (см. рис. 1).Объект, перемещаемый рычагом, часто называют нагрузкой или выходной силой, а силу, приложенную к рычагу, называют усилием или входной силой. Лом — классический пример использования рычага для облегчения работы. С помощью лома плотники могут легко извлекать гвозди из дерева, что было бы почти невозможно и крайне неэффективно без такой удобной машины.

Рисунок 3. Тачка, разновидность рычага второго рода и одна из шести простых машин.авторское право

Авторское право © Министерство транспорта США, Федеральное управление автомобильных дорог http://www.fhwa.dot.gov/environment/fspubs/05232810/page16.htm

Сразу же вы увидите, что на рычаге всегда есть точка опоры, нагрузка и усилие, но может быть трудно заметить, как положение каждого из них относительно друг друга может полностью изменить характеристики рычага. По этой причине рычаги делятся на три разных типа; называются рычагами первого, второго и третьего рода (см. рис. 2).

Классификация каждого зависит от положения точки опоры относительно усилия и нагрузки. В первоклассном рычаге точка опоры располагается между усилием и нагрузкой, напоминая качели. Примеры рычагов этого типа включают весы, лом и ножницы.

Рычаг второго рода – это когда груз помещается между точкой опоры и усилием. Этот тип рычага использовался в конструкции многих устройств, таких как тачка, щелкунчик, открывалка для бутылок и обычная дверь.

Наконец, рычаги третьего класса работают с усилием, приложенным между точкой опоры и грузом. Эти рычаги можно найти в пинцете, удочке, молотке, лодочном весле и граблях.

Шкив

Рисунок 4. Шкив, один из шести простых механизмов. авторское право

Авторское право © 2006 Джейк Льюис, программа ITL, Инженерный колледж, Колорадский университет в Боулдере

На протяжении всей истории инженеры считали шкив предпочтительным механизмом для подъема тяжелых предметов по прямой вертикальной траектории.Шкив в основном представляет собой круглый диск с канавками, который служит для направления веревки или троса, натянутого по его периметру, как показано на рис. 4. С помощью одного шкива инженеры могут изменить направление приложенной силы; например, потянув веревку вниз, чтобы поднять вес. Однако использование комбинации шкивов в системе шкивов может изменить как величину, так и направление прикладываемого усилия. Чтобы увеличить подъемную силу шкива, к системе шкивов добавляются шкивные колеса, так что усилие, необходимое для подъема предметов по вертикали, значительно снижается.Эта машина включена в конструкцию различных инженерных систем, таких как кран, где огромные грузы манипулируются небольшим усилием, создаваемым относительно небольшим двигателем. Некоторые краны могут иметь множество шкивов и сложную систему тросов, что еще больше увеличивает возможности подъема более тяжелых предметов. Многие другие устройства используют шкив, чтобы извлечь выгоду из его удивительного потенциала, включая лифт, парусную лодку и простой флагшток.

Колесо и ось

Последняя простая машина, о которой мы собираемся узнать, — это колесо и ось, которые инженеры в основном используют для увеличения силы поворота или вращения.Это устройство состоит из круглого колеса, непосредственно соединенного с круглым валом или осью и вращающегося вокруг общей оси (см. рис. 5). Из этого расположения вы можете заметить, что колесо и ось работают так же, как и рычаг; однако он отличается тем, что может увеличивать вращательную силу вместо линейной силы. Инженеры обычно называют силу вращения крутящим моментом . Чтобы оставаться в соответствии с определением механического преимущества, мы определяем колесо и ось так, чтобы усилие или входная сила всегда прикладывались к колесу, а нагрузка или выходная сила всегда действовала на ось.

Рисунок 5. Колесо и ось, одна из шести простых машин. авторское право

Авторское право © 2006 Джейк Льюис, программа ITL, Инженерный колледж, Колорадский университет в Боулдере

В большинстве случаев ось меньше колеса, и приложенный крутящий момент увеличивается за счет машины; однако такая конфигурация не всегда имеет место. В некоторых случаях ось больше колеса, и входное расстояние увеличивается машиной вместо входного крутящего момента.

Примеры колеса и оси включают отвертку, рулевое колесо, реактивный двигатель, механические шестерни и даже дверные ручки.

Велосипед — прекрасный пример нескольких простых механизмов, таких как колесо и ось, рычаг и шкив, объединенных в одно устройство (см. рис. 6). Передняя и задняя шины представляют собой колеса и оси, где шины вращаются вокруг оси в центре, где закреплены шестерни. Шестерни и цепь действуют как шкив и помогают вращать колесо на его оси. На велосипеде есть несколько рычагов, одним из которых является педаль. Все три этих простых механизма необходимы для движения велосипеда! Когда вы едете на велосипеде, ваша нога передает энергию на педаль (рычаг), которая затем передается от педали на цепь и шестерни (система шкивов).Эта энергия, наконец, передается на систему колес и осей (шины), а затем на землю, чтобы заставить велосипед двигаться вперед!

Рисунок 6. Велосипед, пример простой машины с колесом и осью. Copyright

Copyright © 2007 Janet Yowell, ITL Program, Engineering College, University of Colorado Boulder

Предыстория урока и концепции для учителей

Механическое преимущество машины характеризует ее способность эффективно и результативно выполнять работу.Следовательно, каждый раз, когда рассматривается простая машина для соответствующей технической системы, необходимо определить связанное с ней механическое преимущество. В Уроке 1 этого модуля механическое преимущество машины определяется как отношение нагрузки (сопротивления, которое машина преодолевает) к усилию (приложенной силе). Механическое преимущество — это способ определить, насколько хорошо работает машина. Эту идею также можно выразить общим математическим уравнением:

Для трех простых машин в этом уроке важно прояснить, что механическое преимущество машины говорит о ее возможностях.Если MA = 1 ( Механическое преимущество = 1), это означает, что машина не влияет на облегчение работы, поскольку выходная сила точно такая же, как входная сила. Большинство простых машин обеспечивают механическое преимущество больше 1 ( MA > 1), так что работа становится легче; т. е. входная сила увеличивается, и, следовательно, механическое преимущество меньше, чем выходная сила.

В некоторых случаях выгодно иметь механическое преимущество меньше 1.В этом случае машина усложняет работу, поскольку входная сила больше, чем выходная сила. Это может показаться противоречащим назначению простых машин; однако сила должна быть уменьшена машиной для увеличения расстояния. Иногда это бывает очень полезно в некоторых инженерных приложениях и удивительно распространено среди трех машин, обсуждаемых в этом уроке.

Подводя итог этой концепции, если MA < 1, расстояние умножается — работа становится тяжелее, но быстрее; если MA > 1, усилие умножается — работа делается легче, но медленнее.Обладая этой информацией, инженеры могут изменить механическое преимущество машины, чтобы создать эффективный, производительный и очень полезный прибор.

Механическое преимущество

Рычаг

Преимущество рычагов в отношении усилия и нагрузки (или входной и выходной силы) зависит от того, насколько далеко каждый из них находится от точки опоры. Механическое преимущество рычага увеличивается, когда либо усилие перемещается дальше от точки опоры, либо нагрузка смещается ближе к точке опоры, либо и то, и другое.Эта идея рычага может быть выражена математически следующим образом:

В этом уравнении расстояние между нагрузкой и точкой опоры называется рычагом нагрузки , а расстояние от точки опоры до усилия называется рычагом усилия , как показано на рисунке 9.

Рисунок 9. Механическое преимущество рычагов. Авторское право

Авторское право © 2006 Джейк Льюис, Программа ITL, Инженерный колледж Университета Колорадо в Боулдере

Обратите внимание, что одно определение механического преимущества рычага применимо ко всем трем классам рычагов.Однако из-за физического устройства каждого типа рычага мы отмечаем, что для рычагов второго класса MA > 1, а для рычагов третьего класса MA < 1. Рычаги первого класса имеют уникальную возможность увеличивать либо входная сила, либо входное расстояние ( MA > 1 или MA < 1). Возможности этих различных типов рычагов предоставляют инженерам широкий выбор в процессе проектирования и выбора конкретной инженерной системы.

Шкив

Система шкивов работает по принципу, согласно которому груз можно легче поднять, потянув за веревку или трос, намотанный между несущей конструкцией и жестким креплением, прикрепленным к самому грузу.Одна чрезвычайно распространенная идея — и часто эмпирическое правило — для шкива состоит в том, чтобы вычислить его механическое преимущество, подсчитав количество шкивов, находящихся в системе. Хотя эта практика в целом приемлема, метод не всегда дает точные результаты. Более точный метод расчета механического преимущества шкива заключается в подсчете количества канатов или тросов, поддерживающих нагрузку. Тогда математическое соотношение просто выражается как:

Этот результат может показаться не связанным с общим определением механического преимущества; однако эта машина остается в полном согласии с определением после определения входного и выходного расстояний.На рисунке 11 мы можем увидеть, как входное расстояние, выходное расстояние и количество опорных линий соотносятся в системе шкивов. В этом примере, если шкив имеет механическое преимущество, равное 2 ( MA = 2), вытягивание конца опорной линии с усилием на заданное входное расстояние вызовет подъем груза на расстояние, равное половине вытягиваемого усилиями. Это верно для всех комбинаций шкивов: чем больше опорных линий прикреплено к грузу, тем большее входное расстояние требуется для подъема груза на желаемую высоту.В заключение мы обнаруживаем, что физическая геометрия системы шкивов требует, чтобы ее механическое преимущество всегда было больше 1 и только в положительных целых значениях; т. е. МА = 1, 2, 3 и т. д.

Рисунок 11. Механическое преимущество шкива. Авторское право

Copyright © 2006 Джейк Льюис, программа ITL, Инженерный колледж Университета Колорадо в Боулдере

Колеса и оси

Прежде чем говорить о механическом преимуществе колеса и оси, чрезвычайно важно помнить, что усилие всегда прилагается к колесу, а нагрузка всегда противодействует поворотному движению оси.В частности, когда к колесу прикладывается усилие и оно поворачивается на угол θ, геометрия диктует, что входное расстояние должно быть произведением θ и радиуса колеса. Точно так же, поскольку ось прикреплена к колесу и повернута на тот же угол θ, выходное расстояние равно произведению θ и радиуса оси. Тогда из общего определения мы видим, что механическое преимущество колеса и оси зависит только от радиуса каждого из них, где его можно записать как:

.

Этот результат информирует инженеров о том, как можно изменить механическое преимущество колеса и оси, чтобы обеспечить наиболее эффективные результаты в инженерной системе.Как правило, инженеры настраивают колесо и ось так, чтобы их механическое преимущество было больше 1, чтобы извлечь выгоду из увеличенного крутящего момента, например, в случае с рулевым колесом. Если инженеры предпочитают, чтобы колесо и ось умножали расстояние и, таким образом, работали быстрее, как в случае с велосипедом, машина конструируется с осью, большей, чем колесо, или MA < 1,

Рисунок 12. Механическое преимущество колеса и оси. Авторское право

Авторское право © 2006 Джейк Льюис, программа ITL, Инженерный колледж Университета Колорадо в Боулдере

Связанные виды деятельности

  • Машины и инструменты, часть II. Учащиеся строят систему шкивов, чтобы узнать, как можно увеличить ее механическое преимущество и согласуются ли их результаты с расчетными значениями.

Закрытие урока

Все простые машины характеризуются способностью обеспечивать механическое преимущество, что позволяет инженерам проектировать устройства, облегчающие работу и повышающие ее эффективность. Хотя одна машина не превосходит другую, каждая машина обладает своими уникальными и привлекательными возможностями, которые используются инженерами для множества приложений. Рычаг способен быстро увеличивать силу или расстояние; шкив может поднимать огромные грузы по вертикальной траектории; а колесо и ось используются для легкого увеличения входного крутящего момента.Эти три простых механизма в сочетании с тремя другими (наклонная плоскость, клин и винт) дают инженерам набор чрезвычайно ценных инструментов для эффективного выполнения работы.

Словарь/Определения

сложная машина: Машина, которая работает путем объединения двух или более из шести простых машин.

Рычаг: Простая машина, состоящая из жесткой балки или стержня, которая поворачивается вокруг фиксированной точки для перемещения тяжелых грузов с меньшими усилиями.

механическое преимущество: количество раз, когда сила воздействует на машину, умножается на машину.

шкив: Простая машина, состоящая из круглого колеса с канавками, которое направляет трос, трос или цепь. Эта машина в основном используется для подъема тяжелых грузов по прямой вертикальной траектории.

простая машина: Основные части любой машины. Простые механизмы могут существовать сами по себе, а также иногда скрываться в окружающих вас механических устройствах; устройство, которое выполняет работу, увеличивая или изменяя направление силы, облегчая выполнение работы людьми.

крутящий момент: результат приложения линейной силы снаружи круглой рамы для создания тенденции к повороту.

колесо и ось: Простая машина, состоящая из двух круглых или цилиндрических объектов, скрепленных вместе и вращающихся вокруг общей оси. Эта машина в основном используется для увеличения крутящего момента, создаваемого пользователем.

работа: Энергия, затраченная на перемещение объекта на расстояние с использованием силы (W = Fd).

Оценка

Оценка перед уроком

Вопрос/Ответ : Задайте учащимся следующие вопросы и обсудите в классе:

  • Работа определяется как произведение силы на расстояние. Какая из этих вещей, сила или расстояние, усложняет выполнение работы? (Ответ: Сила. Если машина может уменьшить силу, необходимую для выполнения работы, ее, как правило, легче применить на большем расстоянии.)
  • Работа определяется как произведение силы на расстояние. Какая из этих вещей, сила или расстояние, ускоряет или замедляет работу? (Ответ: расстояние. Если машина может сократить расстояние, необходимое для выполнения работы, то, как правило, она выполняет работу быстрее, даже если ее выполнить труднее.)

Оценка после внедрения

Голосование : Задайте вопрос «верно/неверно» и предложите учащимся проголосовать, подняв большой палец вверх, если ответ правильный, и большой палец вниз, если ответ неверный. Подсчитайте голоса и запишите числа на доске.Дайте правильный ответ.

  • Верно или неверно: Рычаг состоит из четырех различных компонентов. (Ответ: Неверно. Рычаг состоит из трех основных компонентов: точка опоры, усилие и нагрузка. Эти компоненты могут быть расположены тремя различными способами, поэтому рычаг имеет три различных классификации.)
  • Верно или неверно: Рычаг — более простой механизм, чем шкив или колесо и ось. (Ответ: неверно. Хотя рычаг может быть лучшим выбором для инженеров в конкретной конструкции, одна машина не лучше другой.Каждая простая машина имеет свои уникальные преимущества, которые можно использовать для различных инженерных приложений.)

Оценка итогов урока

Вопрос для обсуждения : Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы учащихся.

  • Спросите учащихся, как механические преимущества машины помогают инженерам. Учащиеся должны понимать, что если механическое преимущество машины меньше 1, машина увеличивает входное расстояние (работа сложнее, но намного быстрее).Если механическое преимущество машины больше 1, машина увеличивает входную силу (работа выполняется легче, но медленнее). Если MA = 1, машина ничего не делает и работает так же. Другими словами:

Если MA < 1, то работать сложнее, но быстрее

Если MA > 1, то работа медленнее, но легче

Расширение урока

Командное соревнование : Организуйте класс в небольшие группы по два-три ученика в каждой и попросите каждую группу подумать, где в современных инженерных системах можно найти рычаг, шкив и колесо и ось.Выигрывает та группа, которая думает о большем количестве машин. Чтобы получить полный балл, каждая команда должна указать инженерное устройство вместе с соответствующей простой машиной. Примеры: Рычаг: качели, весы, лом, тачка, щелкунчик, открывалка для бутылок, пинцет, удочка, молоток, лодочное весло, грабли и т. д. Шкив: кран, подъемник, флагшток и т. д. Колесо и Ось: отвертка, руль, велосипедные шестерни, дверная ручка и т. д.

Комплексные машины:

[Примечание для учителя: это дополнительное задание следует выполнить после того, как учащиеся познакомятся со всеми шестью простыми машинами в ходе этого урока и урока Just Plane Simple]

Сложная машина — это машина, которая работает путем объединения двух или более простых машин.Рассмотрим ножницы. Два рычага, которые вы сжимаете вместе, — это рычаги , а режущие кромки лезвий — острые клинья . Ножницы были решением реальной проблемы, которую упростили, разбив ее на более мелкие части. Простые механизмы рычага и клина были объединены для создания инженерного решения.

В группах по двое подумайте о следующих сложных машинах. Для каждой сложной машины перечислите простые машины, которые были объединены, и где они находятся (так же, как описание ножниц):

  1. Тачка
  2. Ручной консервный нож
  3. Точилка для карандашей
  4. Штопор

Ответы:

  • Тачка: Сама тачка представляет собой рычаг 2-го класса в сочетании с колесом и осью, чтобы заставить ее катиться.
  • Ручной консервный нож: ручка, которую вы вращаете, представляет собой колесо и ось. Два длинных рычага, которые зажимают, образуют рычаг. Круглое колесо, разрезающее металлическую крышку, представляет собой острый клин.
  • Точилка для карандашей: лезвие, которое режет и затачивает карандаш, представляет собой клин. Винт удерживает детали вместе. Часть, которую вы вращаете, представляет собой колесо и ось.
  • Штопор: Вращающаяся ручка вверху представляет собой колесо и ось. Спиральная металлическая деталь, крепящая пробку, представляет собой винт. Острый кончик в нижней части спиральной детали представляет собой клин, которым вонзается в пробку перед поворотом.Два боковых рычага, которые нажаты вниз, представляют собой рычаги.

использованная литература

Кахан, Питер. Движение, силы и энергия: Science Explorer Student Edition . Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2002.

.

Маколей, Дэвид. Как все работает . Бостон, Массачусетс: Компания Houghton Mifflin, 1988.

.

Окружающая среда: Ручной инструмент для работы на пересеченной местности . Последнее обновление: 16 июня 2005 г.Федеральное управление автомобильных дорог, Министерство транспорта США. По состоянию на 31 августа 2007 г. http://www.fhwa.dot.gov/environment/fspubs/05232810/page16.htm

Вудс, Майкл и Мэри Вудс. Древние машины: от клиньев до водяных колес . Миннеаполис, Миннесота: Runestone Press, 2000.

.

Другая связанная информация

Просмотрите центр учебных программ по физике, ориентированных на инженеры NGSS, чтобы найти дополнительную учебную программу по физике и физическим наукам, посвященную инженерии.

Авторские права

© 2007 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Джейк Льюис; Малинда Шефер Зарске; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере

Благодарности

Содержание этой цифровой библиотеки было разработано в рамках Интегрированной программы преподавания и обучения в рамках гранта Национального научного фонда ГК-12 №.0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 8 марта 2022 г.

9.3 Простые машины | Техасский шлюз

Простые машины

Простые машины облегчают работу, но не уменьшают ее объем. Почему простые машины не могут изменить объем выполняемой вами работы? Напомним, что в закрытых системах общее количество энергии сохраняется.Машина не может увеличить количество энергии, которую вы в нее вкладываете. Итак, чем полезна простая машина? Хотя она не может изменить объем выполняемой вами работы, простая машина может изменить величину силы, которую вы должны приложить к объекту, и расстояние, на котором вы прикладываете силу. В большинстве случаев для уменьшения силы, которую необходимо приложить для выполнения работы, используется простая машина. Обратной стороной является то, что вы должны прикладывать силу на большее расстояние, потому что произведение силы на расстояние f d (равное работе) не меняется.

Давайте посмотрим, как это работает на практике. На рис. 9.8(а) рабочий использует своего рода рычаг, чтобы приложить небольшое усилие на большом расстоянии, в то время как монтировка тянет гвоздь с большой силой на небольшом расстоянии. На рис. 9.8(b) показано, как математически работает рычаг. Сила усилия, приложенная к F e , поднимает груз (сила сопротивления), который давит вниз в F r . Треугольный стержень называется точкой опоры; часть рычага между точкой опоры и F e — плечо усилия, L e ; а часть слева — это рычаг сопротивления, L r .Механическое преимущество — это число, которое говорит нам, во сколько раз простая машина увеличивает силу усилия. Идеальное механическое преимущество, IMA , представляет собой механическое преимущество совершенной машины без потери полезной работы, вызванной трением между движущимися частями. Уравнение для IMA показано на рис. 9.8(b).

Рисунок 9.8 (a) Монтировка представляет собой тип рычага. (b) Идеальное механическое преимущество равно длине плеча усилия, деленному на длину плеча сопротивления рычага.

В общем, IMA = сила сопротивления, F r , деленная на силу усилия, F e . IMA также равняется расстоянию, на котором прикладывается усилие, d e , деленному на расстояние, которое проходит груз, d r .

IMA=FrFe=dedrIMA=FrFe=dedr

Возвращаясь к сохранению энергии, для любой простой машины работа, вложенная в машину, Вт i равна работе, производимой машиной, Вт или .Объединив это с информацией из предыдущих абзацев, мы можем написать

. Wi=WoFede=FrdrIf  FeFr, затем de>dr.Wi=WoFede=FrdrIf  FeFr, затем de>dr.

Уравнения показывают, как простая машина может производить тот же объем работы, уменьшая величину усилия за счет увеличения расстояния, на котором действует усилие.

Watch Physics

Введение в Mechanical Advantage

В этом видеоролике показано, как рассчитать IMA рычага тремя различными методами: (1) по силе усилия и силе сопротивления; (2) от длин плеч рычагов, и; (3) от расстояния, на котором приложена сила, и расстояния, на которое перемещается груз.

Проверка захвата

Двое детей разного веса катаются на качелях. Как они располагаются относительно точки опоры (точки опоры), чтобы сохранять равновесие?

  1. Более тяжелый ребенок сидит ближе к точке опоры.
  2. Более тяжелый ребенок сидит дальше от точки опоры.
  3. Оба ребенка сидят на равном расстоянии от точки опоры.
  4. Так как оба имеют разный вес, они никогда не будут в равновесии.

Некоторые рычаги прикладывают большое усилие к короткому рычагу. Это приводит к тому, что на конце рычага сопротивления действует меньшая сила на большем расстоянии. Примерами этого типа рычага являются бейсбольные биты, молотки и клюшки для гольфа. В другом типе рычага точка опоры находится на конце рычага, а груз — посередине, как в конструкции тачки.

Простая машина, показанная на рис. 9.9, называется колесом и осью . На самом деле это форма рычага.Разница в том, что рычаг усилия может вращаться по полному кругу вокруг точки опоры, которая является центром оси. Сила, приложенная к внешней стороне колеса, вызывает большее усилие, приложенное к веревке, обернутой вокруг оси. Как показано на рисунке, идеальное механическое преимущество рассчитывается путем деления радиуса колеса на радиус оси. Любое устройство с кривошипным приводом является примером колеса и оси.

Рисунок 9.9 Сила, приложенная к колесу, действует на его ось.

Наклонная плоскость и клин — две формы одной и той же простой машины. Клин — это просто две наклонные плоскости, расположенные спиной к спине. На рис. 9.10 показаны простые формулы для расчета IMA s этих машин. Все наклонные мощеные поверхности для ходьбы или вождения представляют собой наклонные плоскости. Ножи и головки топоров являются примерами клиньев.

Рис. 9.10 Слева показана наклонная плоскость, справа — клин.

Винт, показанный на рисунке 9.11 на самом деле представляет собой рычаг, прикрепленный к круглой наклонной плоскости. Шурупы по дереву (конечно) также являются примерами шурупов. Рычажная часть этих винтов представляет собой отвертку. В формуле для IMA расстояние между витками резьбы называется шагом и имеет символ P .

Рисунок 9.11 Показанный здесь винт используется для подъема очень тяжелых предметов, например, угла автомобиля или дома на небольшое расстояние.

На рис. 9.12 показаны три различные системы шкивов.Из всех простых машин механическое преимущество легче всего рассчитать для шкивов. Просто посчитайте количество канатов, поддерживающих груз. Это IMA . И снова мы должны применять силу на более длинном расстоянии, чтобы умножить силу. Чтобы поднять груз на 1 метр с помощью системы шкивов, вам нужно потянуть Н метров веревки. Системы шкивов часто используются для подъема флагов и оконных жалюзи и являются частью механизма строительных кранов.

Рис. 9.12 Здесь показаны три системы шкивов.

Watch Physics

Механические преимущества наклонных плоскостей и шкивов

В первой части этого видео показано, как рассчитать IMA систем шкивов. В последней части показано, как рассчитать IMA наклонной плоскости.

Проверка захвата

Как можно использовать систему шкивов, чтобы поднять легкий груз на большую высоту?

  1. Уменьшить радиус шкива.
  2. Увеличьте количество шкивов.
  3. Уменьшите количество канатов, поддерживающих груз.
  4. Увеличьте количество канатов, поддерживающих груз.

Сложная машина представляет собой комбинацию двух или более простых машин. Кусачки на рис. 9.13 сочетают в себе два рычага и два клина. Велосипеды включают в себя колеса и оси, рычаги, винты и шкивы. Автомобили и другие транспортные средства представляют собой комбинации многих машин.

Рис. 9.13 Кусачки для проволоки представляют собой обычный сложный станок.

(PDF) Компьютерное моделирование и анализ положения механизма плачевого и щелевого рычага

Международный журнал Научно-технические исследования Объем 1, Выпуск 5, июнь 2012 г. ISSN 2277-8616

7

IJSTR © 2012

www.ijstr .org

Компьютерное моделирование и позиционирование

Анализ кривошипно-рычажного механизма

Механизм

S.Д. Шелар, П.С. Такаре, д-р К.К. Handa

АННОТАЦИЯ: В статье обсуждается кривошипно-шлицевой механизм, который преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное движение с разной скоростью для своих

двух ходов, то есть рабочего хода и обратного хода. Отношение времени рассчитано для постоянной длины хода с заданными размерами. Модель CAD

была подготовлена ​​для имитации механизма и определения точной траектории движения механизма. Также обсуждается аналитический метод, который можно использовать для определения различных положений кривошипа и соответствующего положения ползуна в механизме быстрого возврата.

Ключевые слова: механизм быстрого возврата, модель САПР, анализ положения, постоянная длина звена рабочий ход и обратный ход. Когда

время, необходимое для рабочего хода, больше, чем

обратного хода, это механизм быстрого возврата. Это дает

значительное повышение производительности обработки.

В настоящее время он широко используется в станках, например,

фрезерных станках, механических пилах и других

приложениях, требующих рабочего хода с интенсивным

нагружением и обратного хода с неинтенсивным нагружением.

Можно найти несколько механизмов быстрого возврата, включая

кривошипный скользящий механизм со смещением, кривошипные механизмы

, двойные кривошипные механизмы, кривошипный кулисный механизм

и механизм Уитворта.В

механическом проектировании конструктору часто требуется связь, которая обеспечивает определенный тип движения для приложения при проектировании

. Поскольку связи являются основными строительными блоками почти всех механизмов

, очень важно понимать, как проектировать связи для конкретных конструктивных характеристик.

Таким образом, целью данного проекта является синтез механизма быстрого возврата

, преобразующего вращательное

движение в поступательное.

1.1 РУКОЯТНО-ПРОРЕЗАННЫЙ РЫЧАГ QUICK

ВОЗВРАТНЫЙ МЕХАНИЗМ

Этот механизм в основном используется в формовочных станках,

долбежных станках и в роторных двигателях внутреннего сгорания

. В этом механизме звено АС (т.е. звено 3), образующее

поворотную пару, закреплено, как показано на рис. Звено 3

соответствует шатуну парового поршневого двигателя

. Ведущий кривошип СВ вращается с постоянной угловой скоростью

вокруг неподвижного центра С.Скользящий блок, прикрепленный

к шатунному пальцу в B, скользит по стержню с прорезью AP и

, таким образом, заставляет AP колебаться вокруг точки поворота A. Короткое звено

PR передает движение от AP к плунжеру, который

несет инструмент и совершает возвратно-поступательные движения по линии хода

R1R2. Линия хода плунжера (т.е. R1R2) составляет

перпендикулярно произведенному переменному току. В крайних положениях

AP1 и AP2 касательны к окружности, а режущий инструмент

находится в конце хода.Прямой или режущий ход

происходит, когда кривошип поворачивается из положения CB1 в положение CB2

(или на угол β) по часовой стрелке. Обратный ход

происходит, когда кривошип поворачивается из положения

CB2 в положение CB1 (или на угол α) по часовой

направлению.

.

_______________________

С.Д. Шелар в настоящее время получает степень магистра

Проектирование машиностроения в Университете Нагпура,

Индия, PH-09960749216.Электронная почта: [email protected]

Д-р C.C.Handa является заведующей кафедрой KDKCE в

NagpurUniversity, India, PH-09823342177. E-

почта: [email protected]

Индекс механизмов Страница

 

 
 

В. Райан 2002 г. — 2020

 
     
 

Данный раздел сайта предназначен для ознакомления учащихся к механизмам и тому, как они работают.Профили CAM подробно обсуждаются как а также дизайн CAM-игрушки. Связи также учитываются. Нажмите на названия ниже, чтобы просмотреть раздел на ваш выбор.

 
     
 

ЗАЯВЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКИХ ПРАВАХ
Учащиеся могут использовать изображения с этого сайта в своих проектах, если будет сделана четкая ссылка и цитата с сайта.Изображения, анимация и текст с www.technologystudent.com не могут быть размещены ни на каких других носителях, включая другие веб-сайты, интранет и PowerPoint. Этот сайт можно использовать бесплатно из-за финансирования от рекламы. Когда изображения, текст или анимация берутся без разрешения с этого сайта и размещаются на других носителях, финансирование также лишается. Пожалуйста, сообщайте о любом лице/лицах/организациях, игнорирующих это заявление об авторских правах. Рабочие листы в формате PDF можно распечатать и скопировать для использования.Контактный адрес электронной почты — [email protected]

 
     
 

Урок для начинающих — Механизмы

 

 Начало урока — Механизм, Силы и движение

 
Введение в типы движения / движения
Вопросы — Виды движения / движения
 
ВИДЕО — ЧТО ТАКОЕ КАМЕРЫ?
 
ФАЙЛ PDF — ПОСТЕР — КУЛАЧКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

 

1.Кулачки — определение, профили и Подписчики

2. Простой пример и подробные профили

3. Практический пример — эксцентриковый кулачок

4. Улитка / кулачок

5. Кулачки наклонной шайбы

6. Коробчатые кулачки

7.Кулачок с плоской пластиной

8. Цилиндрический кулачок

9. Примеры камер и вопросы

10. Дополнительные вопросы о камерах

 
Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео с подборкой камер

ПРОЕКТ МЕХАНИЧЕСКИХ ИГРУШЕК

11.Пример Игрушки

12. Упражнение с кулачковой игрушкой — задача и краткое изложение

13. Упражнение с кулачковой игрушкой

14. Кулачковая игрушка — рабочий чертеж

15. Кулачковая игрушка — чертеж последовательности

16. Кулачковые игрушечные механизмы — общие Неисправности

17. Механическая игрушка — оценочное упражнение 1

18.Оценка — макет листа

 

19. Музей игрушек – Мюнхен, Германия

20. Механическая игрушка

21. Еще одна механическая игрушка

ПРОЧИЕ МЕХАНИЗМЫ

  КОРОТКОЕ ВИДЕО — ССЫЛКИ

 
ФАЙЛ PDF — ПОСТЕР — ОБЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
 

1.Механизм быстрого возврата

2. Формовочная машина и ее Механизм

3. Кривошипно-ползунковый механизм

 
КОРОТКОЕ ВИДЕО — ТРЕТЧЕПЫ, РУКОЯТКИ И МЕХАНИЗМЫ БЫСТРОГО ВОЗВРАТА
 
PDF-ФАЙЛ — ПОСТЕР — РУКОЯТКИ, ТРЕПОЧКИ И МЕХАНИЗМЫ БЫСТРОГО ВОЗВРАТА
 

4.Храповые механизмы

5. Кривошипные и коленчатые валы

6. Коленчатые валы в двигателях автомобилей и мотоциклов
 
АРХИМЕДОВ ВИНТ
1. Знакомство с винтом Архимеда
2. Гидроэнергетика и винт Архимеда
3. PDF-ФАЙЛ — Рабочие листы для печати по винту Архимеда
 

СОЕДИНЕНИЯ

 

1.Рычажные механизмы

2. Рычажный механизм велосипеда

3. Рычажный механизм ящика для инструментов

4. Вопросы о связях

5. Рычажный механизм педали
6. Рычажный механизм обратного хода — практический пример
 

ПРУЖИНЫ

1.Пружины

2. Весна Вопрос

3. Механические системы – пружины

ПРИМЕРЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ

Экзаменационные вопросы по механизмам — 1

Экзаменационный вопрос по механизмам — 2

Экзаменационный вопрос по механизмам — 3

Механизмы / Экзаменационный вопрос по микроконтроллерам PIC — 4

   
 

 

   
.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*