- •А.И. Андреев и.В. Андреев
- •Воронеж 2015
- •1. Структура механизмов
- •2. Основные виды механизмов
- •3. Кинематический расчет механизмов
- •3.1. Аналитические методы исследования кинематики механизмов
- •4. Динамика механизмов
- •4.1. Силы, действующие на звенья
- •4.2. Определение крутящего момента на ведомом валу
- •4.3. Приведение масс в механизмах
- •4.4. Приведение сил и моментов сил в механизмах
- •5. Уравнения движения механизма
- •5.1. Уравнение движения механизма в интегральной форме, три стадии движения механизма
- •5.2. Механические характеристики электродвигателей
- •5.3. Уравнение движения механизма в дифференциальной
- •5.4. Трение в кинематических парах
- •5.5. Коэффициент полезного действия механизмов
- •6. Деформации и напряжения деталей
- •6.1. Деформация деталей, виды деформаций
- •6.2. Напряжения и метод сечений
- •7. Осевое растяжение и сжатие. Сдвиг
- •7.1. Напряжения и деформации при растяжении
- •7.2. Закон Гука и параметры кривой растяжения образца
- •7.3. Закон Гука для двухосного напряженного состояния
- •7.4. Определение твердости
- •Расчеты на прочность и жесткость
- •Деформации и напряжения при сдвиге
- •7.7. Закон Гука при сдвиге
- •8. Кручение и изгиб
- •8.1 Деформации и напряжения при кручении
- •8.2. Изгиб. Виды изгиба и их особенности. Типы опор и опорные реакции
- •8.3. Чистый изгиб балки
- •9. Характеристики плоских сечений и поперечный изгиб
- •9.1. Геометрические характеристики плоских сечений
- •Плоский поперечный изгиб. Изгибающий
- •Правила построения эпюр изгибающих моментов
- •Напряжения при поперечном изгибе. Расчеты
- •9.5. Прогиб балок. Расчеты на прочность
- •10. Прочность при сложных деформациях
- •10.1. Сложные деформации. Теории прочности
- •10.2. Пространственный изгиб
- •10.3. Совместное действие изгиба и растяжения (сжатия)
- •10.4. Совместное действие изгиба и кручения
- •11. Продольный изгиб. Прочность при переменных напряжениях
- •11.1. Устойчивость сжатых стержней. Формула Эйлера
- •11.2. Проверка сжатых стержней на устойчивость
- •11.3. Переменные напряжения. Выбор допускаемых напряжений
- •Концентрация напряжений и ее влияние
- •11.5. Определение допускаемых напряжений
- •12.4. Геометрические характеристики механизма
- •13. Силовой расчет механизмов
- •14. Расчет механизмов на прочность
- •14.1. Прочностные расчеты фрикционных передач
- •14.2. Износостойкость механизма винт–гайка
- •14.3. Расчет на прочность цилиндрических зубчатых передач
- •14.4. Расчет на прочность червячных передач
- •15. Определение прочности валов и осей механизмов
- •16. Основы конструирования механизмов и отдельных деталей передач
- •Проектирование червяков и червячных колёс
- •Конструирование деталей фрикционных передач
- •Конструкции валов и осей
- •Точность изготовления деталей
- •Размеры. Квалитеты. Система отверстия
- •Точность геометрической формы деталей
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •11. Продольный изгиб. Прочность при переменных
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2. Основные виды механизмов
Исходя из кинематических, конструктивных и функциональных свойств, механизмы подразделяют на рычажные, кулачковые, фрикционные, зубчатые и механизмы прерывистого движения. Рычажными называют механизмы с геометрическим замыканием звеньев во вращательных и поступательных парах /1-5/. К рычажным механизмам относятся кривошипно-ползунный, кулисный, синусный, тангенсный, и пространственно-сферический (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Виды рычажных механизмов
Кривошипно-ползунный механизм, используемый для преобразования вращательного движения кривошипа 1 (рис. 2.1. а) в возвратно-поступательное движение ползуна 3. Ползун и кривошип соединяются с помощью звена 2, а сам ползун 3 совершает движение и оказывает давление на неподвижное звено 4. Кривошипно-кулисный механизм состоит из кривошипа 1 (рис. 2.1. б) и кулисы 3, представляющей собой подвижное направляющее звено, и звено 2, называемое кулисным камнем. Если , то вращательное движение кривошипа 1 преобразуется в возвратно-вращательное движение кулисы 3. Когда , то при равномерном вращении кривошипа 1 кулиса 3 вращается с переменной угловой скоростью. Для синусного механизма (рис. 2.1.в) при вращении кривошипа 1, точка А кривошипа двигается по окружности радиусом . Ползун 4 синусного механизма шарнирно соединен с кривошипом и может перемещаться по направляющей звена 2, которое в свою очередь, двигается в неподвижной прямолинейной направляющей 3. Любая точка звена 2 совершает возвратно-прямолинейное движение. Для тангенсного механизма (рис. 2.1 г) при движении кривошипа 1 ползун 3 совершает возвратно-поступательное движение. Пространственно-сферический механизм (рис. 2.1 .д) служит для передачи движения между пересекающимися осями под углом , часто называемый карданной передачей. Кулачковые механизмы образуются путем силового замыкания звеньев кулачка 1 и толкателя (коромысла) 2. Кулачок обычно представляет собой диск или цилиндр, профиль которого очерчен определенной кривой, которая строго задает движение толкателю (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Кулачковые механизмы
В зависимости от вида движения соединенное с кулачком звено называют толкателем (рис. 2.2 а, в). Механизмы используют для преобразования вращательного (рис. 2.2 а, б) или возвратно-поступательного движения (рис. 2.2 в) входного звена в возвратно-поступательное (рис. 2.2 а, в), угловое перемещение (рис. 2.2 б) или для движения по сложной пространственной траектории (рис. 2.2 г) выходного звена. В фрикционных механизмах движение от ведущего звена к ведомому передается за счет сил трения, возникающих в результате контакта этих звеньев. Различают фрикционные передачи с жесткой связью (рис 2.3 а, б) и с гибкими связями (рис. 2.3 в).
Рис. 2.3. Фрикционные механизмы
Простейшая фрикционная передача состоит из двух цилиндрических дисков 1 и 2 (рис. 2.3 а), один из которых прижимается к другому силой упругости пружины, либо из трех дисков с торцевым зацеплением одного из них (рис. 2.3 б). Фрикционный механизм может быть выполнен и с гибкой связью (рис. 2.3 в) для передачи вращательного движения от одного диска к другому, находящемуся на большом расстоянии. Под гибкой связью понимают прямоугольные, клиновидные и круглые ремни, тросы, нити и ленты.
Зубчатыми называют механизмы, образованные зацеплением выступов или зубов, а передача нагрузки и движения между колесами осуществляется за счет воздействия зубьев друг на друга. В отличие от фрикционной передачи здесь исключено проскакивание звеньев. Простые зубчатые механизмы состоят из двух колес 1 и 2 (рис. 2.4 б), обеспечивающих внешнее или внутреннее зацепление (рис. 2.4 д). Сложные зубчатые механизмы состоят из трех колес 1, 2, 3 и дополнительного звена h, получившего название водила (рис. 2.5 б), обеспечивающего планетарное движение колеса-сателлита 2. Передача, представленная на рис. 2.4 а представляет прямозубчатую передачу, а на рис. 2.4 г – косозубую или шевронную зубчатую передачу (рис. 2.4 в). Возможны зубчатые механизмы с внутренним зацеплением колес и планетарные передачи, содержащие до трех колес-сателлитов.
Рис. 2.4. Простые зубчатые механизмы из двух колес с внешним (а, б, в, г) и внутренним зацеплением (д)
Планетарную передачу с гибким сателлитом называют волновой передачей (рис. 2.5 в) и движение в такой передаче передается за счет «бегущей волны» деформации гибкого колеса 2. Прижатие гибкого сателлита 2 к колесу 3 осуществляется с помощью роликов 1, приводящихся в движение от генератора волн.
К механизмам прерывистого движения относятся, мальтийский механизм, секторная зубчатая передача, реечная зубчатая передача и храповой механизм. Мальтийские механизмы используют для преобразования непрерывного вращательного движения во вращательное движение с остановками. Такой механизм состоит из мальтийского креста 1 (рис. 2.6 а) и кривошипа 3 с цевкой 2 и фиксатором, где ведущим звеном является кривошип с цевкой.
Рис. 2.5. Сложные зубчатые механизмы в виде планетарной (а, б) и волновой передач (в)
Секторный зубчатый механизм состоит ведущего неполнозубого 1 и ведомого полнозубого колеса 2 (рис. 2.6 в).
Рис. 2.6. Механизмы прерывистого движения
Храповые механизмы (рис. 2.6 б) используют для преобразования вращательного движения во вращательное движение с остановками ведомого звена. Возможно также преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное с остановками. Содержат зубчатое колесо 1 и собачку 2. К механизмам прерывистого движения относится реечная зубчатая передача, состоящая из зубчатого колеса 1 и рейки 2 (рис 2.6 г) и осуществляющее движение с остановками.
Реечный механизм служит для преобразования вращательного движения колеса в возвратно-поступательное перемещение рейки. Данный механизм вместе с зубчатыми передачами и секторным механизмом получили широкое применение в конструкциях современных персональных компьютеров в качестве основных для обеспечения установки и возврата CD- и DVD-дисков и для дальнейшего считывания информации с этих дисков.
Контрольные вопросы
Какие существуют основные виды механизмов?
Охарактеризуйте основные звенья рычажных,
кулачковых и фрикционных механизмов?
Какие существуют основные типы кулачковых
механизмов?
Чем определяются различные зубчатые механизмы и
какие звенья образуют кинематические пары?
Какие существуют основные виды механизмов РЭС
прерывистого движения?
В чем различие зубчатых механизмов прерывистого
движения от передаточных механизмов?
Какие существуют основные типы рычажных
механизмов?
Какие звенья составляют мальтийский механизм?
Охарактеризуйте назначение реечной передачи и ее
применение в современных конструкциях РЭС.
Какие существуют основные типы фрикционных
механизмов РЭС?
В чем различие простой и сложной зубчатых передач?