Кинематический анализ механизмов. Основные вопросы темы Основные задачи и методы кинематического анализа
 Скачать 92.12 Kb.
|
|
К основным достоинствам волновых передач по сравнению с зубчатыми передачами следует отнести: - их меньшие массу и габариты; - кинематическую точность; - высокую демпфирующую способность; - обеспечение больших передаточных отношений в одной ступени (50…300); - возможность передачи движения в герметизированное пространство без применения уплотнений. Недостатки: - сложность конструкции; - ограничение скорости вращения ведущего вала генератора волн при больших диаметрах колес; - повышенные потери мощности на трение и на деформацию гибкого колеса (КПД составляет 0,7-0,85 при U = 80-250). Волновые передачи применяют в приводах для передачи движения в герметизированное пространство в химической, атомной и космической технике; в силовых и кинематических приводах общего назначения с большим передаточным отношением; в исполнительных малоинерционных быстродействующих механизмах систем автоматического регулирования и управления; в механизмах отсчетных устройств повышенной кинематической точности. Фрикционные передачи Передачи, работа которых основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами. Для нормальной работы передачи необходимо, чтобы сила трения Fтр была больше окружной силы Ft, определяющей заданный вращающий момент: Ft < Fтр. (2.42) Сила трения: Fтр = Fn f, где Fn – сила прижатия катков;f – коэффициент трения. Нарушение условия (2.42) приводит к буксованию и быстрому износу катков. В зависимости от назначения фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи с нерегулируемым передаточным отношением; регулируемые передачи, называемые вариаторами, позволяющими плавно (бесступенчато) изменять передаточное отношение. Различают передачи с параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверхностью рабочих катков; с постоянным или автоматически регулируемым прижатием катков, с промежуточным фрикционным элементом или без него и т.д. Схема простейшей нерегулируемой передачи изображена. Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверхностью, закрепленных на параллельных валах. У лобового вариатора ведущий каток может перемещаться вдоль своей оси. При этом передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего диаметра ведомого диска . При переходе катка на левую сторону направление вращения диска изменяется – вариатор обладает свойством реверсивности. Область применения. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко. Их область ограничивается преимущественно кинематическими цепями приборов, от которых требуется плавность движения, бесшумность работы, безударное включение на ходу и т.п. Фрикционные вариаторы применяют достаточно широко для обеспечения бесступенчатого регулирования скорости в станкостроении, текстильных, бумагоделательных и других машинах и приборах. В авиастроении фрикционные передачи не применяются. Диапазон передаваемых мощностей обычно находится в пределах до 10 кВт, так как при больших мощностях трудно обеспечить необходимое усилие прижатия катков. Способы прижатия катков. Существует два вида прижатия катков: с постоянной силой, которую определяют по максимальной нагрузке передачи; с регулируемой силой, которая автоматически изменяется с изменением нагрузки. Лучшие показатели получают при саморегулируемом прижатии. Способ прижатия катков оказывает большое влияние на качественные характеристики передачи: КПД, постоянство передаточного отношения, контактную прочность и износ катков. Скольжение в передаче. Различают три вида скольжения: буксование, упругое скольжение и геометрическое скольжение. Буксование наступает при перегрузках элементов передачи. При этом ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, что приводит к интенсивному местному изнашиванию или задиру на ведомом катке. Упругое скольжение характерно для нормально работающей передачи. Участки поверхности ведущего катка подходят к площадке контакта сжатыми, а отходят растянутыми. На ведомом катке наблюдается обратная картина. Касание сжатых и растянутых волокон катков приводит к их упругому скольжению, что вызывает отставание ведомого катка от ведущего. Геометрическое скольжение связано с тем, что окружные скорости вращения ведущего и ведомого катков на площадке их контакта различны. Например, в лобовом вариаторе окружная скорость V2 меняется с изменением R, а скорость V1 на этой площадке постоянна. Геометрическое скольжение является основной причиной изнашивания рабочих поверхностей элементов фрикционных передач. Ременные передачи Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня. Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим трение между ремнем и шкивами, достаточное для передачи мощности от ведущего шкива к ведомому. В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную, клиноременную и круглоременную передачи. Сравнивая ременную передачу с зубчатой можно отметить следующие преимущества: - возможность передачи движения на значительное расстояние (до 15 м и более); - плавность и бесшумность работы, обусловленные эластичностью ремня и позволяющие работать при высоких скоростях; - способность выдерживать перегрузки (до трех сотен процентов) благодаря увеличению скольжения ремня; - невысокая стоимость; - простота обслуживания и ремонта. Основными недостатками ременной передачи являются: - непостоянство передаточного отношения из-за скольжения ремня на шкивах; - значительные габаритные размеры при больших мощностях (для одинаковых условий диаметры шкивов примерно в 5 раз больше диаметров зубчатых колес); - большое давление на шкивы в результате натяжения ремня; - низкая долговечность ремней (от 1000 до 5000 ч). Ременные передачи применяют преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях. Мощность современных передач не превышает 50 кВт. В многоступенчатых приводах ременную передачу применяют обычно в качестве быстроходной ступени, устанавливая ведущий шкив на валу двигателя. В таком случае габариты и масса передачи будут наименьшими. Критерии работоспособности и расчета. Опыт эксплуатации передач в различных машинах и механизмах показал, что работоспособность передач ограничивается преимущественно тяговой способностью, определяемой силой трения между ремнем и шкивом, долговечностью ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости. Цепные передачи Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью и зубчатой цепью. Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач. Преимуществами цепных передач являются: - отсутствие проскальзывания; - достаточная быстроходность (20-30 м/с); - сравнительно большое передаточное число (7 и более); - высокий КПД; - возможность передачи движения от одной цепи нескольким звездочкам; - небольшая нагрузка на валы, т.к. цепная передача не нуждается в предварительном натяжении цепи необходимом для ременной передачи. Недостатками цепных передач являются: - вытяжка цепей вследствие износа шарниров; - более высокая стоимость передачи по сравнению с ременной; - необходимость регулярной смазки; - значительный шум. По назначению цепи подразделяют на приводные, используемые в приводах машин; тяговые, применяемые в качестве тягового органа в конвейерах, и грузовые, используемые в грузоподъемных машинах для подъема грузов. Цепные передачи применяются, например, для управления рулем направления самолета, для привода механизма отклонения триммера руля высоты. Звездочки. По конструкции звездочки похожи на зубчатые колеса. Делительная окружность звездочки проходит через центры шарниров цепи. Профилирование их зубьев выполняют по стандарту. Ширина b зубчатого венца звездочки принимается несколько меньшей расстояния между внутренними пластинками. Звездочки больших размеров выполняют составными. Передача винт-гайка Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Широкое применение таких передач определяется тем, что при простой и компактной конструкции удается осуществить медленные и точные перемещения. В авиастроении передача винт-гайка используется в механизмах управления самолетом: для перемещения взлетно-посадочных закрылков, для управления триммерами, поворотными стабилизаторами и др. К преимуществам передачи относятся простота и компактность конструкции, большой выигрыш в силе, точность перемещений. Недостатком передачи является большая потеря на трение и связанный с этим малый КПД. В винтовой передаче вращение винта вызывает поступательное перемещение гайки, а вращение гайки приводит к поступательному перемещению винта Передаточное отношение. В винтовых механизмах винт или гайка приводится в движение с помощью маховика, шестерни и др. Передаточное ное отношение для этих передач можно условно выразить соотношением окружного перемещения маховика Sм к перемещению гайки (винта) Sr: i = Sм / Sr = π dм / p1 (2.65), где dм – диаметр маховика (шестерни и т.п.); р1 – ход винта. Зависимость между окружной силой Ft на маховике и осевой силой Fa на гайке запишем в виде: Ft = Fa i η (2.66), где η – КПД винтовой пары. Рычажные механизмы Механизмы, в которые входят жесткие звенья, соединенные между собой кинематическими парами пятого класса, называют рычажными механизмами. В кинематических парах таких механизмов давление и интенсивность изнашивания звеньев меньше, чем в высших кинематических парах. Среди разнообразных рычажных механизмов наиболее распространенными являются плоские четырехзвенные механизмы. Они могут иметь четыре шарнира (шарнирные четырехзвенники), три шарнира и одну поступательную пару или два шарнира и две поступательные пары. Их используют для воспроизведения заданной траектории выходных звеньев механизмов, преобразования движения, передачи движения с переменным передаточным отношением. Под передаточным отношением рычажного механизма понимают отношение угловых скоростей основных звеньев, если они совершают вращательные движения, или отношение линейных скоростей центра пальца кривошипа и выходного звена, если оно совершает поступательное движение. Кривошипно-ползунный механизм. Этот механизм имеет самое широкое применение в машиностроении и используется в двигателях внутреннего сгорания, станках, компрессорах, поршневых насосах, прессах, а также при механизации и автоматизации как основных, так и вспомогательных операций технологического процесса.  (2.69) Кулачковые механизмы Кулачковые механизмы по широте применения уступают только зубчатым передачам. Их используют в станках и прессах, двигателях внутреннего сгорания, машинах текстильной, пищевой и полиграфической промышленности. В этих машинах они выполняют функции подвода и отвода инструмента, подачи и зажима материала в станках, выталкивания, поворота, перемещения изделий и др. Кулачковые механизмы имеют ряд преимуществ: - возможность воспроизведения почти любого закона движения ведомого звена; - простота согласования работы нескольких механизмов в машинах-автоматах; - надежность в работе и компактность. К недостаткам этих механизмов следует отнести относительно быстрое изнашивание соприкасающихся поверхностей, которое обусловлено ускоренным движением толкателя, отсутствием смазки, а также наличием вибрации, которая возрастает с увеличением частоты вращения кулачка. Классификация механизмов. По характеру движения механизмы подразделяют на пространственные и плоские. В зависимости от вида движения кулачка механизмы подразделяют на поступательные, вращательные и качающиеся. По взаимному расположению кулачка и толкателя механизмы называют центральными и дезаксиальными (нецентральными). По типу замыкания высшей кинематической пары их подразделяют на пары с кинематическим и силовым замыканием Силовое замыкание происходит под действием пружины, силы тяжести груза либо реализуется гидравлическим или пневматическим способом. Оно характерно преимущественно для механизмов, работающих с небольшими скоростями звеньев. Заключение В ходе выполнения данной контрольной работы мы провели работу по изучению и определению кинематического, силового анализа механизма, определили момент инерции маховика . Мы определили, что наш механизм является механизмом второго класса. Мы определили кинематические характеристики механизма с помощью построений планов положений механизма, планов скоростей и ускорений. |