Файл: Боренштейн, Ю. П. Исполнительные механизмы со сложным движением рабочих органов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 75

Скачиваний: 0

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

Ю. П. Боренштейн

Исполнительные

механизмы со сложным движением рабочих органов

]

К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Й " " "

!ЭКЗЕМПЛЯР

Ленинград «М а ш и н о с т р о е н и е »

1973

ч

'

І

ГЙС. публичная

,

Б82

 

1

ч и / ^ н о - т в х н и . е ча л

r v - .

-'

j

б и б л и о т е к а С». •. s»

?

 

 

!

Э К З Е М П Л Я Р '

Ї

 

, Ч И Т А Л Ь Н О Г О З А Л . » з

УДК 62—23

 

 

 

Б о р е н ш т е й н

Ю. П.

Исполнительные механизмы со

сложным движением рабочих органов. Л., «Машиностроение»,

1973.

120 с,

 

 

В

работе рассматриваются

вопросы, связанные с практиче­

ским применением механизмов, у которых имеются звенья, совер­ шающие сложные движения. Разработаны некоторые способы механического воспроизведения заданной плоскости кривой, что имеет особое значение при механизации производственных про­ цессов. Приведены решения задачи анализа и синтеза исполни­ тельных механизмов; при этом излагается новый способ, дающий возможность строить шатунную кривую, не прибегая к методу

разметки, и

позволяющий найти связь между шатунными кри­

выми различных механизмов.

 

Книга

предназначена для инженерно-технических

работни­

ков заводов,

технологических и проектных институтов и

конструк­

торских бюро, занимающихся расчетом и проектированием испол­ нительных механизмов машин, автоматов и автоматических линий,

используемых в различных

отраслях

народного хозяйства.

Табл. 30. Ил. 79. Список

лит. 23

назв.

3133-028

Б. 038(01)-73 г Ь ~ ' 6

Ре ц е н з е н т канд. техн. наук Е. Г. Покорный

Ре д а к т о р канд. техн. наук С. М. Каштан

Юлий Павлович Боренштейн

Исполнительные

механизмы со сложным движением

рабочих

органов

Редактор издательства

Г.

Г.

Степанова

О б л о ж к а х у д о ж н и к а

А.

П'.

Васильева

Технический

редактор В.

Ф.

Костина

Корректор

JI.

Ф.

Борисова

Сдано в производство 2 8 / Х П

1972 г.

Подписано к печати 4/V 1973 г.

М-10570 Формат бумаги 6 0 Х 90 1/16

Бумага типографская № 3 Печ. л . 7,5

Уч . - изд . л . 6,4 Т и р а ж 7000 э к з .

З а к . № 2247 Цена 33 коп .

Л е н и н г р а д с к о е , отделение издательства « М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Е » 191065, Ленинград, у й . Д з е р ж и н с к о г о . 10

Ленинградская типография № 6 Союзполнграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР

по д е л а м издательств, полиграфии и к н и ж н о й торговли 193144, Л е н и н г р а д , ул . Моисеенко, 10

©Издательство „Машиностроение". 1973г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В решениях X X I V съезда КПСС значительное место уделяется повышению эффективности социалистического производства и ускорению роста производительности труда .

Одним из действенных средств повышения производительности труда является механизация производственных процессов, осу­ ществляемая рациональным применением исполнительных меха­ низмов.

В этом отношении богатые и разнообразные возможности открываются при использовании движения тех звеньев механиз­ мов, которые совершают сложное движение. Такими звеньями являются, например, шатуны шарнирных механизмов, ведомые звенья некоторых кулачковых механизмов, сателлиты планетар­ ных и дифференциальных механизмов.

Основной задачей при проектировании механизмов является разработка методов, при помощи которых могут быть определены

размеры

звеньев

механизмов,

соответствующие

возможности

воспроизведения

механизмом

заданных

законов

движения,

которые

должны

отвечать требованиям

технологического про­

цесса.

 

 

 

 

 

Эти законы движения представляют собой зависимости линей­ ных или угловых перемещений от угла поворота ведущего звена. Большое практическое значение имеют и те случаи, когда в каче­ стве исходных зависимостей принимаются траектории одной из точек рабочего звена, обусловленные т а к ж е потребностями тех­ нологического процесса. Решению последней задачи и посвящена предлагаемая монография, в которой рассматриваются вопросы, связанные с использованием при механизации процессов траекто­

рий точек

звеньев,

совершающих

сложное движение.

В этом

плане

имеется ряд исследований, к/эторые, однако,

в незначительной

степени нашли

свое практическое применение

в промышленности вследствие сложности применяемых аналити­ ческих и геометрических методов синтеза.

Приводимые автором аналитические методы синтеза отличаются той особенностью, что они позволяют решать соответствующие задачи лишь на основе задания траектории точки рабочего органа (например, шатунной кривой) без использования кинематической схемы механизма. Учитывая, что вычислительная техника откры­ вает большие возможности для создания необходимых для кон­ структоров справочных материалов по синтезу механизмов, в книге приводятся таблицы, полученные на ЭВМ «Минск-2». Использо­ вание таблиц упрощает задачу выбора параметров механизма по заданной форме траектории.

Сущность предлагаемого автором метода вскрывается в ана­ лизе механизмов, направленном на исследование шатунных кривых, осуществляемых различными механизмами, и на уста­ новление связи между этими кривыми.

В соответствии со сказанным порядок изложения начинается с краткой характеристики рассматриваемых механизмов и воз­

можности их использования

(гл.

I) . Д а л е е в гл. I I излагается

анализ

плоских шарнирных

механизмов с одним и двумя незави­

симыми

параметрами. Гл. I I I и IV посвящены синтезу этих меха­

низмов. В гл. V и V I даны анализ

и синтез кулачковых и планетар­

ных механизмов с точки зрения исследования и использования шатунных кривых.

Автор выражает свою глубокую благодарность проф. д-ру техн. наук М. В . Семенову за ценные советы, данные им в процессе написания рукописи. Автор будет признателен -за все замечания по настоящей работе.

Глава I ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЛОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

ЗВЕНЬЕВ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

1. ШАТУННЫЕ КРИВЫЕ

ИЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Шатунными кривыми называют такие кривые, которые опи­ сываются точками, расположенными на шатунах . Шатунные кривые, описываемые точками звеньев, совершающих сложное движение, находят широкое применение д л я механизации про­ изводственных процессов во всех отраслях промышленности. Вопросами исследования шатунных кривых и задачей их воспро­

изведения,

т. е.

синтезом

механизмов, занимались

ученые еще

в X I X в. В

1864

г. С. Роберте рассматривал вопрос

вычерчивания

'плоских кривых

высших

порядков при помощи

механизмов.

В 1888 г. Л . Бурместер исследовал механизмы д л я приближенного воспроизведения прямой линии, изучая семейство таких шатун­ ных кривых, которые на некотором участке совпадают в четырех, пяти, шести точках с прямой. Он уделил внимание вопросу о ме­ тоде проектирования механизмов, звенья которых занимают ряд заданных положений, и показал, что д л я шарнирного четырех-

звенника

в общем случае задача

может быть решена для четырех

заданных

положений

шатуна.

При" этом

было

установлено, что

в этих

четырех положениях

на

шатуне

есть

точки, располага­

ющиеся

на окружности некоторого радиуса:

 

Д о

Л .

Бурместера

синтезом

механизмов занимался т а к ж е и

П. Л . Чебышев, а его работа «Теория механизмов, известных под названием параллелограммов», в которой изложены основы при­ ближенного синтеза, является по существу первым исследованием по аналитическому синтезу механизмов. В книге П. Л . Чебышева задача синтеза шарнирных механизмов д л я получения заданной траектории рабочего органа машины заключалась в определении размеров звеньев такого механизма, у которого траектория неко­

торой

точки шатуна на заданном участке наименее отклоняется

от заданной кривой, имея при этом с ней определенное

число

точек

пересечения. Т а к а я постановка вопроса при синтезе

меха­

низмов привела П. Л . Чебышева к созданию

теории наилучшего

приближения функций, успешно развиваемой

в настоящее время.

Идеи П. Л . Чебышева легли в основу работ по синтезу совет­

ских ученых И. И.

Артоболевского, В . В . Добровольского,

С. А. Черкудинова

и др.

 

Вопросами синтеза механизмов занимались т а к ж е 3. Ш. Б л о х , Г. Г. Баранов, Н . Г. Бруевич, А. П. Котельников, И. И. Левиц ­ кий, М. В . Семенов и др .

Задачи

метрического синтеза относятся к

числу труднейших,

и поэтому естественно,

что

в первую

очередь внимание исследова­

телей было

направлено

на

наиболее

простые

и практически наи­

более распространенные-четырехзвенные шарнирные механизмы. Четырехзвенные плоские шарнирные механизмы находят широ­ кое применение в сельскохозяйственных и других машинах. У стационарных прессов и поршневых пресс-подборщиков с прямо­ линейным движением поршня привод последнего осуществляется кривошипно-шатунным механизмом. Механизм упаковки прессподборщика, механизм сеноворошильных грабель, приводы гро­ хотов рабочих органов картофелеуборочных комбайнов, механизм

очистки

комбайнов и

механизмы

набивателя пресс-подборщика,

привод

качающегося

конвейера

системы Маркуса — все

они

представляют собой

шарнирные

четырехзвенные

механизмы.

В новых моделях зерновых комбайнов и молотилок

применяются

так называемые соломотрясы, клавиши которых —

шатуны

шар­

нирных параллелограммов. Привод качающегося конвейера си­ стемы Крейса состоит из кривошипно-шатунного механизма и двухкривошипного шарнирного четырехзвенного механизма; по­ следний приближенно преобразует равномерное вращение веду­ щего звена в неравномерное вращение кривошипа шатунного ме­ ханизма.

Все четырехзвенные

плоские

шарнирные

механизмы можно

разделить на три

группы.

 

 

 

1.

Удовлетворяющие

неравенству

 

 

 

 

 

а +. d <« Ь +

с.

 

2.

Удовлетворяющие

обратному

неравенству

 

 

 

а + d S>

b +

с.

 

3.

Удовлетворяющие

равенству

 

 

 

 

 

a-{-d—b~{-c.

 

 

Здесь: а — длина наименьшего звена; d—

длина наибольшего

звена

(стойки); b

и с — длины двух других звеньев.

К

группе 1 могут быть отнесены

кривошипно-коромысловые,

двухкривощипные и двухкоромысловые-механизмы, которые по­ лучаются в зависимости от того, какое звено будет стойкой: сосед­

нее с наименьшим, наименьшее или противоположное

наимень­

шему звену. Общее свойство шатунных кривых этой группы,

как

следует

из теории Робертса—Чебышева, заключается в

том,

что

к а ж д а я

шатунная к р и в а я состоит из двух отдельных

ветвей.

Точки пересечения ветвей между собой являются двойными точ­

ками, принадлежащими обеим кривым. Кинематически ж е

к а ж ­

дую ветвь следует считать за отдельную траекторию, так

как

переход от произвольной точки одной кривой к другой точке невозможен. Согласно той ж е теореме общее число двойных точек равно трем.-

В группу 2 входят только двухкоромысловые механизмы не­ зависимо то того, какое звено будет стойкой; в связи с этим шатун­ ная кривая может быть описана одним непрерывным движением ведущего звена механизма.

Группа 3 включает в себя так называемые предельные меха­ низмы, особенностью которых является существование таких по­ ложений, при которых все четыре центра вращательных пар лежат на одной прямой. В этом положении любая точка шатунной кривой проходит двойную точку своей траектории и при крайних поло­ жениях механизма для его звеньев имеет двоякий выход. Следует отметить, что вследствие такого двоякого выхода механизма из этого положения получаются два полюса вращения, а следова­ тельно, две нормали и два радиуса кривизны шатунной кривой, что и определяет двойную точку их траектории.

Разнообразные требования, предъявляемые практикой к про­ ектируемому механизму, дают основание считать, что точное решение задачи синтеза шарнирных механизмов в общем виде неосуществимо. Очевидно, что такое решение задачи синтеза воз­ можно лишь в конкретных частных случаях; при этом следует помнить, что наличие погрешностей при изготовлении механизмов делают так называемые точные методы синтеза т а к ж е в известной мере приближенными.

2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ

СО СЛОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО ОРГАНА

На рис. 1 приведена кинематическая схема механизма, пред­ назначенного для шлифования турбинных лопаток и других аэродинамических поверхностей. Д о сих пор изготовление турбин­ ных лопаток представляет собой кропотливую и дорогостоящую операцию, которая на некоторых заводах в настоящее время • производится вручную войлочными дисками или шлифовальными лентами.

Как видно из кинематической схемы * механизма д л я шлифо­ ваниялопаток, он представляет собой шестйзвенный шарнирный механизм, состоящий из эллипсографа (звенья /, 2, 3, 4) и двухповодковой группы 5—6. Центр Е шлифовального круга 7 с упру­ гой опорой, перемещается механизмом по шатунной кривой, яв­ ляющейся конхоидой эллипса, описываемого точкой С. Давление упруго установленного шлифовального круга 7 заменяет давле-

* На кинематических схемах нумерация звеньев дается в случаях, если в тексте есть ссылка на какое-либо звено механизма. Звенья, не совершающие рассматриваемого автором движения, в тексте не упоминаются.

Смотрите также файлы