- •1.2. Классификация кинематических пар. Кинематические цепи
- •Кинематические цепи
- •1.3. Структурный синтез и анализ механизмов
- •1.4. Конструктивно-функциональная классификация механизмов
- •1.5. Передаточное отношение
- •2.3. Кинематика зубчатых механизмов с неподвижными осями вращения
- •Тема 3. Основы кинематического анализа механизмов Масштабные коэффициенты
- •3.2. Построение положений рычажных механизмов методом засечек
1.4. Конструктивно-функциональная классификация механизмов
Согласно этой классификации механизмы можно разделить на пять основных видов: рычажные, кулачковые, фрикционные, зубчатые механизмы и механизмы с гибкими звеньями.
К рычажным механизмам относятся механизмы, звенья которых образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары. На рис. II показаны схемы наиболее распространенных плоских рычажных механизмов – кривошипно-ползунного (рис.1.5 а), шарнирного четырехзвенника (рис.1.5 б), кулисного (рис.1.5 в).
Кривошип – вращающееся звено, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси (звено I на всех трех схемах). Шатун – звено, которое образует кинематические пары только с подвижными звеньями (звено 2 на рис.1.5). Ползун – звено, образующее поступательную пару со стойкой (звено 3 на рис.1.5). Коромысло – вращающееся звено, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси (звено 3 на рис.1.5). Кулиса – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару (звено 3 на рис. 1.5).
Рис. 1.5
К кулачковым механизмам относятся механизмы, в состав которых входит кулачок, а кулачком называется звено, имеющее элемент высшей пары, выполненный в виде поверхности переменной кривизны. Кулачковые механизмы (рис.1.6) предназначены для преобразования вращательного или возвратно-поступательного движения входного эвена, которым, как правило, является кулачок I, в возвратно-поступательное или возвратно-вращательное движение выходного звена-толкателя 2.
Основное достоинство кулачковых механизмов заключается в возможности получения практически любого закона движения толкателя за счет соответствующего выбора профиля кулачка.
Во фрикционных механизмах движение от входного звена к выходному передается за счет сил трения, возникающих в местах контакта звеньев (высшая пара).
К зубчатым механизмам относятся механизмы, в состав которых входят зубчатые звенья.
Механизмы с гибкими связями применяют для передачи вращательного движения.
1.5. Передаточное отношение
В механизмах, предназначенных для передачи вращательного движения (фрикционных, зубчатых и др.), основным кинематическим параметром является передаточное отношение, представляющее собой отношение угловых скоростей звеньев:
Очевидно, что
+ – при параллельных осях вращения звеньев, если направления угловых скоростей звеньев одинаковые,
- – если эти направления противоположные.
где и – радиусы фрикционных катков; и – числа зубьев колес в случае зубчатой передачи.
Существуют два принципиально различных метода изготовления зубчатых колес - метод копирования и метод обкатки (огибания).
При методе копирования профиль инструмента точно совпадает с профилем впадины изготовляемого колеса. В качестве инструмента используются модульная дисковая (рис.2.6) или пальцевая фреза, фасонный резец и др. После обработки каждой впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг:
.
Процесс повторяется до тех пор, пока не будут нарезаны все зубья ( - центральный угол). Так как форма эвольвенты зависит от радиуса основной окружности, то колеса одного модуля, но с разным числом зубьев должны нарезаться фрезами с различной кривизной эвольвенты. Но бесконечное количество фрез иметь невозможно, поэтому промышленностью изготавливаются комплекты, состоящие из 8 фрез. Это приводит к неточности изготовления колес. Вторым существенным недостатком метода копирования является низкая производительность труда.
При методе обкатки инструмент и заготовка имеют такое же относительное движение, как два зубчатых колеса в зацеплении.
Поэтому инструмент представляет собой колесо с зубьями эвольвентного профиля, заточенными для осуществления резания. Такое инструментальное колесо называется долбяком (рис. 2.7).
Кроме долбяка используется зуборезная рейка с прямолинейными профилями зубьев или червячная фреза, которая в нормальном сечении витков имеет профиль рейки. Преимущества метода обкатки – высокая производительность, большая точность, возможность нарезания колес одного модуля с различными числами зубьев одним и тем же инструментом.