Проектировании механизма

Выбор той или иной кинематической схемы механизма определяется в первую очередь из конструктивных соображений необходимостью воспроизведения требуемого по условиям технологического процесса движения выходного звена. Выбор закона движения выходного звена в функции обобщенной координаты является основным этапом в проектировании кулачкового механизма. При выборе закона движения необходимо, чтобы этот закон удовлетворял требованиям того технологического процесса, для выполнения которого проектируется кулачковый механизм.

Координаты действительного профиля b —Ъ (рис. 26.33) можно определить, если воспользоваться выражениями (26.86). 5°. России грим, далее, вопрос о проектировании кулачкового механизм-], показанного на рис. 26.1,6. Закон движения коромысла 2 задан в виде диаграммы 1[з2 — я'2 (ср,) (рис. 26.34), где t)2 —

Длина хода резцов зависит от длины зуба /; нарезаемого колеса и длины перебегов /п. Направляющие ползунов 5 и 7 устанавливаются в резцовой головке под углом Ч'. Скорость движения ползунов определяется средней скоростью резания с'ср. За время технологического цикла станка 7'т (обработка одного зуба — отвод резцов — деление заготовки на 1 зуб — подвод резцов) кулачок делает один оборот. При проектировании кулачкового механизма необходимо обеспечить заданный закон изменения ускорений коромысла. Циклограмма механизмов приведена на рис. 6.20, б Продолжительность цикла Тт задана для определения угловой скорости вращения кулачка.

В случаях, когда трудно выделить один показатель из многих, применяется многокритериальная оптимизация, при которой число выходных параметров больше единицы. Обычно бывает трудно найти вариант решения, который был бы лучше других по всем выходным параметрам. Чаще всего одно решение лучше других по одним параметрам, но в то же время хуже по остальным. Так, при проектировании кулачкового механизма (см. гл. 15) стоит задача обеспечения его минимальных габаритных размеров

Пример оформления графической части при проектировании кулачкового механизма показан на рис. 111.5.17.

Текст программы расчетов, выполняемых при проектировании кулачкового механизма, на языке OOPTPAHIV, представлен на с. 143. При написании программы принято следующее соответствие между формальными параметрами программы и фактическими параметрами:

При проектировании кулачкового механизма должны быть заданы или заранее выбраны: а) тип механизма; б) угловая скорость кулачка юк; в) наибольшее перемещение толкателя 8тях; г) циклограмма работы механизма, определяющая фазовые углы Ф = Фу + фдс + фп + фбс (обычно Ф = 2я); д) углы давления

Выбор той или иной кинематической схемы механизма определяется в первую очередь из конструктивных соображений необходимостью воспроизведения требуемого по условиям технологического процесса движения выходного звена. Выбор закона движения выходного звена в функции обобщенной координаты является основным этапом в проектировании кулачкового механизма. При выборе закона движения необходимо, чтобы этот закон удовлетворял требованиям того технологического процесса, для выполнения которого проектируется кулачковый механизм.

5°. Рассмотрим, далее, вопрос о проектировании кулачкового механизма, показанного на рис. 26.1,6. Закон движения коромысла 2 задан в виде диаграммы ф2 = ф2 (фг) (рис. 26.34), где гра —

2Э. При проектировании кулачкового механизма основной задачей является определение формы профиля кулачка по заданным законам движения самого кулачка и ведомого звена. Решение этой задачи производят после предварительного выбора схемы механизма и основных размеров, характеризующих схему. Как правило, кулачковый механизм проектируют при заданном равномерном движении кулачка. Поэтому кинематические характеристики ведомого звена можно задавать в виде функций обобщенных координат, являющихся углами поворота вращающихся кулачков или перемещениями поступательно движущихся кулачков, здесь не рассматриваемых.

Таким образом, на основании приведенных выше формул при проектировании кулачкового механизма получают данные для составления таблицы, из которой устанавливают зависимость величин радиуса-вектора г,- профиля от его угла а,-.

1°. При движении звеньев механизма в кинематических парах возникают дополнительные динамические нагрузки от сил инерции звеньев. Так как всякий механизм имеет неподвижное звено-стойку, то и стойка механизма также испытывает вполне определенные динамические нагрузки. В свою очередь через стойку эти нагрузки передаются на фундамент механизма. Динамические нагрузки, возникающие при движении механизма, являются источниками дополнительных сил трения в кинематических парах, вибраций в звеньях и фундаменте, дополнительных напряжений в отдельных звеньях механизма, причиной шума и т. д. Поэтому при проектировании механизма часто ставится задача о рациональном подборе масс звеньев механизма, обеспе-

В общем случае задачи синтеза механизмов являются много-параметрическими, так как число параметров механизма никогда не бывает однозначным. Как уже было указано выше, условия, которым должен удовлетворять механизм, являются иногда противоречивыми, и очевидно, что при проектировании механизма надо стремиться к тому, чтобы было найдено такое решение задачи, которое можно считать оптимальным.

В настоящее время существует ряд способов решения подобного рода задач, объединяемых так называемым методом много-параметрической оптимизации. При использовании этого метода обычно одно условие принимается за основное. Тогда все остальные условия будут дополнительными. Например, при проектировании механизма шарнирного четырехзвенника мы можем в качестве основного условия поставить требование заданного движения выходного звена, минимальной величины динамических давлений на стойку и т. д. В качестве дополнительных мы можем поставить условие заданных габаритов механизма, его проворачи-ваемость и т. д.

Поэтому в зависимости от того, какие требования ставит конструктор при проектировании механизма, он выбирает ту или иную кинематическую схему механизма.

Г. Рассмотрим задачу о проектировании механизма шарнирного четырехзвенннка (рис. 27.10) по заданным положениям его звеньев.

С задачей синтеза механизма по заданному коэффициенту изменения средней скорости выходного звена мы встречаемся в тех случаях, когда требуется, чтобы движение выходного звена происходило с различными скоростями во время прямого и обратного ходов. Например, с таким заданием можно встретиться при проектировании механизма строгального станка, механизма грохота и других механизмов, где требуется, чтобы средняя скорость в период прямого (рабочего) хода выходного звена была меньше, чем в период его обратного (холостого) хода. 8°. Синтез схемы механизма шарнирного четырехзвенника по заданному коэффициенту Д' может быть выполнен следующим образом. По заданному /С вычисляем, пользуясь формулой (27.20), угол 6. Далее строим заданные крайние положения DC' и DC" коромысла DC (рис. 27.22). Пусть они образуют

Во время движения механизма в его кинематических парах действуют силы, являющиеся силами взаимодействия между звеньями. Напомним (см. § 4.1), что эти силы относятся к категории внутренних по отношению к механизму в целом. Нагружен-ность кинематических пар силами взаимодействия является важной динамической характеристикой механизма. Знание сил в кинематических парах необходимо для расчета звеньев механизма на прочность, жесткость, вибростойкость, износоустойчивость, для расчетов подшипников на долговечность и для проведения других подобных расчетов, выполняемых при проектировании механизма. Определение внутренних сил, а также в целом ряде задач — сил и пар сил, приложенных к механизму извне, составляет содержание его силового расчета.

Специальные мероприятия, выполняемые при проектировании механизма и ставящие своей целью достичь условия

В процессе эксплуатации механизма машины или прибора неизбежно происходит износ элементов его кинематических пар. Износ снижает прочность деталей и точность механизма, повышает нагрузки на подшипники, увеличивает вибрации и шум. Значительный износ часто бывает причиной нарушения работоспособности механизма и может привести даже к поломке деталей и выходу машины из строи. Поэтому при проектировании механизма важно знать форму и величину поверхности трения, рассчитать эпюру износа, с тем чтобы правильно выбрать конструкционные и смазочные материалы. Важно также выявить те детали и узлы, которые потребуют замены или ремонта ранее других. Таким образом, расчет ожидаемого износа, метод выполнения которого излагается .в настоящей главе, имеет своей целью обеспечить необходимые ресурс и надежность работы механизма машины или прибора.

15 3-й главе было показано, как, располагая структурной схемой механизма и размерами его звеньев, определить функцию положения и передаточную функцию различных точек и звеньен механизма, т. е. определить его кинематические характеристики. При проектировании механизма необходимо решать и обратную задачу: по выбранной структурной схеме и заданной кинематической характеристике определить размеры звеньев проектируемого механизма, при которых они совершали бы требуемые движения. Такая задача называется синтезом кинематической схемы ме ханизма, и методы ie решения излагаются в главах II раздела книги. Кинематический си гге.з механизмов с низшими кинематическими парами (рычажных механизмов) юдсржит целый ряд конкретных задач, среди которых следует указать: синтез по нескольким заданным дискретным положениям звеньев; синтез по .заданной аналитически функции положения или по отдельным заданным кинематическим параметрам (средней скорости, отношению средних скоростей при прямом и обратных ходах и т. п.); синтез по заданной траектории точки звена. Методы кинематического синтеза рычажных механизмов, имеющих одну степень свободы, а также исследование механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями и с числом степеней свободы, большим единицы (механизмов манипуляторов и роботов), излагаются в настоящей главе.

В этом случае при проектировании механизма можно воспользоваться аналитическими зависимостями для ускорения а, скорости v и перемещения s ведомого звена.