Файл: Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин учеб. пособие для студентов вузов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 450

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ном механизме. Фазе остановки ведомого звена реального меха­ низма соответствуют прямая с углом наклона 45° на кривой пере­ мещений ф4-„ и горизонтальная прямая с ординатой <ОІЗ ='—ct>3 = = — 1 на кривой скоростей. Недостающие участки закона движе­ ния должны быть вписаны так, чтобы удовлетворялись граничные условия для фаз. Что касается законов изменения ускорений, то они могут быть выбраны в зависимости от тех требований, которые предъявляются к механизму с точки зрения динамики. Так как в принципе метод решения сохраняется независимо от выбранного закона движения, для простоты примем ускорение постоянным.

Будем иметь в виду, что

Если фів = а3і — const, то для фазы отставания имеем

Ф.ІВ = АзіФз + Ci и cp4D = ая1 ^ + Сіф3 + С2 .

Из начальных и конечных условий этой фазы Ф 3 = о , ф 4 в = ф . ; в = о и ф 3 = ф 3 1 , Ф; в = — І

имеем Сг = С2 = 0, а также

ОзіФзі = — 1 " фів, = 2"ЙЗІФЗІ-

Минимальный фазовый угол ф3 1 может быть выбран по макси­ мально допустимому угловому ускорению

0 > e 4 m a x = « 3 1 c û 5 , т. е. фзі =

to;

8 4max

 

Окончательно получаем для фазы отставания

( Р ' 1 Б ' ~

2

WJ - 2 e 4 r a a x U i

 

(

Фз \

1

S - l max

Для конца второй фазы, т. е. фазы стояния ведомого звена,

£48 = 0, ф.іва = — 1

СО;

I

Ф 4 В 2 = Й ;

Г"Фз2-

z t 4max

В процессе фазы преследования ведомое звено 4 должно дви­ гаться сначала ускоренно, с переменой знака скорости, а затем

335


замедленно. Это необходимо осуществить для того, чтобы соблюсти

конечные

условия, т. е.

при

ср3

— cp31 -f- cp32 4- (р3 3 должно быть

со4 = « 3 (IJB = 0) и ф4

= срз (ф4

в

=

0). Фазовый угол разделим на

части ср33

и ср;'„, причем

ф:'!3

+

ф3 3

=

ф 3 3 . Если по модулю ускорение

в пределах преследования такое же, как и в течение фазы отста­

вания, то фа-, == ф 3 1 . В конце этой фазы достигается

синхронизм,

т. е. га4 =

«g, но имеет место отставание по фазе, пропорциональное

площади

трапеции на диаграмме [фів , ф3 1. Это фазовое отставание

равно ф3 1

+ ф 3 2 . Строя диаграмму ф 4 в в пределах угла ф, я в форме

треугольника, найдем, что ф 4 в от начала фазы до ^ 3 -

изменяется

по параболе с вершиной, соответствующей началу фазы фзз. При этом можно написать для перемещения звена 4, отсчитываемого от вершины параболы,

ф.івл =

-J а33

[ ф 3 - (2фзі +

ф 3 , ) ] 2

= -1 о 3 3 ф2 ;

0 <

ф < ?f.

При I Й3 3 I =

I о 3 1

I для ^3 -

имеем

 

 

 

 

 

f'l в., _

фзі +

Т.т; _

£зі (%'Л2

 

 

 

 

2

2

 

2 V 2 J

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

••=

4 Ф 2 > - Ь Ф ^ = 4

Ф.Т2

1

 

Ф.

0.11

 

 

 

 

 

• 4 m а XfcJmax

 

I

Необходимые для построения профиля кулачка данные следую­ щие.

Ф а з а о т с т а в а н и я

ф.'в, == фі в, /'гі = фзі/аіі

* ~ ( £ ) •

Ф а з а . с т о я н и я

Ф= (ФІВ ф 2 в , ) ;

-ф4в ф4в, = (фз — Фзі)-

Ф а з а п р е с л е д о в а н и я .

Для части ф 3 3 строится пара­

бола, симметричная параболе фазы отставания с вершиной в точке,

координируемой величинами:

 

 

Фз = 2ф3 і + фз2; Ф4В = Ф3І + Ф32-

 

Для части ф;')3 этой фазы вписываются две параболы,

сопрягаю­

щиеся в точке с координатами ф 3 =

г з -]- ф 3 2 -|- ^*5- и ф 4

в = ' Г э і j ^ " '

336


тіз

которых одна

является

 

продолжением

параболы

для

 

части фзз фазы преследования,

 

а вторая имеет вершину на

 

оси абсцисс и ветви, обращен­

 

ные в сторону

отрицательно­

 

го

направления

оси ординат.

 

Описанные построения приве­

 

дены на рис. 13.16.

 

Рис.

13.17. Компенсирующий механизм

 

В

случае,

если

прини­

транспортера

мается

другой

закон

изме­

 

нения

ускорения,

то

вычисления

производятся аналогично.

Движение ведомого звена с заданным законом лзменения ско­ рости. Кулачково-зубчатые механизмы могут быть использованы в качестве устройств, позволяющих воспроизвести заданный закон изменения угловой скорости. В качестве примера рассмотрим меха­ низм привода цепного конвейера (рис. 13.17). Средняя истинная скорость цепи ѵ0 = пхгІ, где пх — среднее число оборотов звездочки, z— число'зубьев и / — длина звена. Из рис. 13.17 имеем

I

. я

п

П

V

 

Z

1

 

COSIfx

При постоянной угловой скорости звездочки скорость V конвейера будет переменной. Наоборот, чтобы скорость конвейера была по­ стоянной, нужно сделать ых изменяющейся по закону

 

Я.

 

2п,г sm —

 

1

г

R cos <рх R cos фі R cos фх

cos q>t

 

в пределах угла поворота звездочки от — -^- до ~ . Для этого может

быть использован зубчато-кулачковый механизм (рис. 13.15, в), колесо 2t которого необходимо посадить на одном валу с цепной

звездочкой. Так как Пі = л 3 = | ^ ,

то .

 

 

.

. я

.

 

sin —

 

da>,

z

1

 

ш і = Л = Ш з

П

COS (fx

 

 

z

 

 

или в дифференциалах

 

 

 

 

. - п

 

 

 

sin —

 

 

cos Фій(фі=-г-^— d(ps.

(a)

 

z

 

 

337


Пределы интегрирования необходимо принять для ср3 от 0 до

Фз

и для

ф-L от

— -^- до

ф х .

Выполняя

интегрирование, после

преобразований найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

л

 

 

 

 

(б)

 

 

 

 

 

 

 

sin — ,

 

 

 

 

 

 

 

 

8 1 П ф і =г

= — ( лф з

— у

 

Относительная

угловая

скорость

колеса zx

и водила

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

sin

 

 

 

 

 

C01 3

= CÛ1 — ©з = — Cû3

Л

 

COS ф]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

позволяет

определить требуемое

выражение для угловой скорости

сателлита

2

относительно

водила

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin —

1

 

 

 

23 -

: CO., — (03 =

 

3 /2 1

 

1 —

 

г

 

 

 

 

 

л

 

cos qpt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

Переходя

к

дифференциалам,

воспользовавшись выражением

(а),

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^фм = — '21

— ^ COS фі -

1

Лрі.

 

 

 

 

 

 

\ s i n

T

 

 

 

/

 

 

Интегрированием находим

изменение угла

поворота сателлита

с коромыслом, ролик которого обкатывается по неподвижному профиліо кулачка,

 

л

'ф2Э Ф(23)0'211

Sin ф ! — ф х

 

. sin •

или

Ф23 — ф ( 2 3 ) О - '21 {Фз"

 

.

л

 

 

sm — ,

л

— arcsin

л

z ! ф з

 

V

 

При неподвижном коромысле кулачок следует считать вращаю­ щимся в противоположном направлении с угловой скоростью — со3.

Построение профиля кулачка по найденному закону движения сателлита 2 относительно водила может быть выполнено описан­ ными ранее методами.


Глава

К И Н Е М А Т И К А П Р О С Т Е Й Ш И Х

четырнадцатая

П Р О С Т Р А Н С Т В Е Н Н Ы Х

 

М Е Х А Н И З М О В С Н И З Ш И М И П А Р А М И

§14.1. КРИВОШИПНО-КОРСМЫСЛОВЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ

Для передачи движения между валами со скрещивающимися

осями, например, в гвоздильных автоматах, сельскохозяйственных и швейных машинах применяют пространственные крнвошипнокоромысловые механизмы.

Схема такого механизма приведена на рис. 14.1. При соблюдении свободы движения кинематические пары В и С, связывающие шатун ВС с коромыслом DC и кривошипом AB, должны быть одна третьего, а другая второго рода. В этом случае по структурной формуле

(1.2) для пространственного

механизма " 7 = 1 .

В и С

Во многих случаях используют кинематические пары

в виде шаровых шарниров,

в результате чего появляется

лишняя

степень свободы, при которой возможно независимое движение шатуна вокруг оси ВС, не отражающееся на перемещении коро­ мысла CD. Указанное вращение шатуна исключается, если одну из кинематических пар В или С заменить парой второго рода (рис. 14.2).

Добавление к шаровому шарниру цилиндрического отростка е, скользящего в пазу вилки /, укрепленной на шатуне, устраняет возможность относительного вращения звеньев вокруг оси, перпен­ дикулярной к осям аа ngg. Для расчета рассматриваемого механизма необходимо изучить методы построения положений звеньев, а также методы определения скоростей и ускорений отдельных точек его.

Допустим, что в простейшем случае плоскости H и V, в которых располагаются траектории центров В и С шаровых шарниров, составляют прямой угол (рис. 14.3, а).

Для отыскания положения точки С коромысла на ее траектории, располагающейся в плоскости V, предположим шатун b и коро­ мысло с разъединенными в точке С. Это даст возможность совме­ стить отрезок ВС с плоскостью Я и, вращая его сначала вокруг оси, перпендикулярной к плоскости Н, до совпадения точки С с линией

339