Общий порядок проектирования рычажного механизма

Процесс проектирования рычажного механизма включает следующие основные этапы:

1. Производится синтез кинематической схемы (определяются длины звеньев по заданным условиям).

2. Принимается упрощённый закон движения входного звена, определяются скорости и ускорения звеньев, производится приближённый силовой расчёт (определяются реакции в кинематических парах).

3. По найденным усилиям подбираются сечения звеньев и определяются их массы.

4. Производится приведение сил и масс, подбор маховика и определение истинного закона движения звена приведения.

5. При найденном законе движения звена приведения находятся уточнённые значения скоростей и ускорений, определяются более точные величины реакций и производится проверка прочности и жёсткости звеньев. Размеры сечений и массы звеньев последовательно уточняются.

Иногда используют более простую последовательность, в которой расчёт ведётся при заданных длинах и массах звеньев, а также при упрощённом законе движения входного звена.

Рассмотрим пример синтеза четырёхшарнирного рычажного механизма (рис.8.14). Прототипами таких механизмов могут служить схемы станков-качалок.

Рис.8.14

Существуют различные потребности к созданию схем таких механизмов. Наиболее распространённой является проектирование четырёхшарнирного рычажного механизма по заданному коэффициенту изменения средней скорости выходного звена (рабочего звена). В данном случае таковым является коромысло . Ведущим в данном механизме считаем кривошип . - шатун. Длина коромысла и максимальный угол качания заданы. Требуется определить размеры кривошипа и найти расстояние .

При переходе коромысла из крайнего правого положения в крайнее левое положение, кривошип из точки перейдёт в положение и пройдёт угол . При переходе из крайнего левого положения в крайнее правое положение, кривошип перейдёт из точки в точку и пройдёт угол . Кривошип обладает постоянной угловой скоростью . Так как скорость постоянна, то очевидно, что .

Средние скорости кривошипа можно определить по формулам: ; . Так как , то . Тогда отношение скоростей: - коэффициент неравномерности или коэффициент изменения средней скорости (коэффициент изменения скорости при движении ведомого звена влево и вправо). Этот коэффициент можно определить по следующей формуле: , откуда угол можно определить по формуле: .

Рис.8.15

Часто необходимо иметь такую неравномерность движения, которая диктуется технологическими требованиями рабочего процесса, когда время на холостой ход можно сократить кинематическим способом. Рабочий ход происходит с необходимой для процесса скоростью и в заданное время. Такой механизм позволяет сохранить холостой ход. При проектировании нового механизма движение ведомого звена (чаще всего оно является рабочим) задаётся с различными скоростями, то есть задаётся коэффициент , при этом задаются длиной коромысла и максимальным углом качания. Требуется определить положение центра вращения кривошипа и длины кривошипа и шатуна, чтобы соблюдался заданный коэффициент .

Имея заданный размер коромысла и угол его качания строим крайние положения. Определяем угол по заданному коэффициенту , с помощью формулы . Соединим с соответствующей хордой. Из точки опустим перпендикуляр к хорде и построим угол , который равен . Через точки проведём окружность . Лучи проведённые из любой точки этой окружности будут образовывать один и тот же угол .

, где ; .

, где ; .

Длину кривошипа можно определить следующим способом: . Раствором циркуля равным проведём дугу до пересечения с прямой и получим точку . Тогда , откуда .

Построения, произведённые в масштабе, дадут нам реальную длину кривошипа, которую можно определить следующим образом: . Углы и определяются из формул: и . Длины звеньев и можно определить по следующим формулам: и соответственно.

Таким образом все геометрические параметры механизма определены.

Чтобы определить оптимальное положение центра вращения кривошипа следует учитывать дополнительное требование. Таковым является угол давления . Этот угол должен лежать в пределах от до . Точка для центра вращения кривошипа должна лежать всегда левее (в случае нашего механизма) угла .

Построим планы скоростей для определения максимальных скоростей точки коромысла при движении влево и вправо.

Максимальная скорость будет в тех положениях, когда расположение кривошипа и шатуна будет взаимно перпендикулярным, то есть звено будет перпендикулярно звену , как показано на рисунке (рис.8.16).

;

; .

Имея планы скоростей можно проверить правильность выдерживания коэффициента изменения скорости.

Рис.8.16

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 1463; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!