Кинематический синтез плоских рычажных механизмов

Рычажные механизмы с низшими кинематическими парами получили широкое распространение в современном машиностроении. К достоинствам таких механизмов относятся: высокая технологичность изготовления, возможность использования подшипников качения в кинематических соединениях, возможность передачи больших усилий при малом износе соприкасающихся поверхностей, надежность и долговечность в работе. В этих механизмах не требуется устройств, обеспечивающих постоянное замыкание кинематических пар в отличие от кулачковых. Механизмы создаются из условий удовлетворения требований технологического процесса.

Проектирование механизмов является сложной задачей, решение которой можно разбить на несколько этапов. Первый этап синтеза механизмов состоит в выборе кинематической схемы, обеспечивающей требуемый вид и закон движения выходного звена, и общие условия работоспособности механизмов. Во втором этапе разрабатываются конструктивные формы звеньев и кинематических пар, обеспечивающих прочность и надежность механизма. В нашем курсе рассматривается только первый этап синтеза.

Схема механизма, как правило, выбирается на основе опыта, применительно к данным конкретным условиям. Затем определяют параметры синтеза, т.е. длины звеньев и координаты точек, обеспечивающих требуемые траектории и т.д., а также дополнительные условия синтеза.

К дополнительным условиям синтеза можно отнести условие существования кривошипа, условие благоприятной передачи сил, а также оптимальных габаритов механизма.

Условие существования кривошипа в четырёхзвенном механизме

Создаваемый четырёхзвенный механизм должен иметь звено, которое, входя во вращательную пару со стойкой, совершало бы полный оборот, т.е. было бы кривошипом. Определим условие существования такого звена. Это условие иначе называется условием Грасгофа.

Шарнирный четырехзвенник в общем случае имеет различные длины звеньев:

l_ОА = а, l_ОC = b, l_CB = c, l_AB = d. a < b < c < d.

Изобразим этот механизм в двух крайних положениях (рис. 3.17). Если механизм может занимать эти два положения, то при вращении звена а он займёт и любое промежуточное положение. Следовательно, звено а сделает в этом случае полный оборот и будет кривошипом. Таким образом, существование кривошипа определяется и .

Из имеем или .

Из имеем или , откуда .

Во втором неравенстве сумма величин (a + c + b) всегда больше d. Поэтому оно не служит критерием существования кривошипа.

Рис. 3.17. Условие существования кривошипа в шарнирном четырехзвеннике.

Таким образом, только первое неравенство является условием существования кривошипа в четырёхзвенном механизме. Следовательно, в шарнирном четырехзвеннике имеется кривошип, если сумма длин наименьшего и наибольшего звеньев меньше суммы двух других звеньев.

Аналогично выводятся условия существования кривошипа для кривошипно-ползунных и кулисных механизмов.

Дата добавления: 2014-01-07