Файл: Боренштейн, Ю. П. Исполнительные механизмы со сложным движением рабочих органов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 85
Скачиваний: 0
Если — = |
К, |
то |
|
|
|
|
|
|
|
tgp |
к sin ф |
(14) |
|
|
|
|
1 — Я cos ф |
|||
|
|
|
|
|
||
Подставляя |
из |
полученного уравнения выражение д л я sin р |
||||
в уравнении (12), |
получим: |
|
|
|
||
|
|
|
x0l = |
г cos |
ф; |
(15) |
|
|
Уо1 |
= Y г* + |
ІГ БІП.ф |
||
|
|
а.2 — 2га cos ф |
|
|||
|
|
|
К |
|
|
|
|
У, |
|
/ |
|
|
|
|
А . |
|
1/ |
|
|
|
|
|
|
txA |
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
Рис. 39. Механизм с качающейся |
кулисой |
||||
Исключив из системы уравнений угол |
ср, получим уравнение |
|||||
траектории точки |
К в |
переносном |
движении |
|||
|
|
|
|
|
4 о, |
|
|
|
|
|
+ |
а 2 • 2ах,о, |
Таким образом, траекторию точки К механизма с вращающейся кулисой можно рассматривать как кривую, полученную смеще
нием соответствующих точек эллипса на величину д:0 , |
по |
оси |
||||
абсцисс |
и на |
величину у0і по оси |
координат; |
при этом |
связь |
|
между |
углами |
<р и Р определяется по |
уравнению |
(14). |
|
|
Рассмотрим |
геометрическую сущность такого |
метода |
построе |
ния шатунных кривых кулисного механизма. Как |
было |
показано |
||||
ранее, в относительном движении точки А шатуна |
перемещается |
|||||
по эллипсу, |
которому |
принадлежит точка А1 (рис. 40); |
если |
от |
||
точки |
Ах |
отложить' |
последовательно отрезки |
АхАг,—х0 |
|
и |
А2А |
= у0), |
то получим точку А, которая будет л е ж а т ь ' н а |
ша |
тунной кривой исследуемого механизма. В выбранной системе координат положение точки А определяется следующими двумя уравнениями:
ХА = x0l + |
т cos |
р - f а; |
1 |
|
УА = {1 — m) |
sin р + |
6 4 - # 0 l . |
! |
^ |
|
Из |
рис. |
40 |
следует, |
что |
Л 0 Л |
= |
Л Х Л 0 |
+ |
АоА г |
+ |
Л о Л ; так |
||
как |
А0Аг |
\] |
АА2, |
то |
(А0Л)2 |
|
= |
(АгА2)2 |
|
+ (АХА„ |
— Л Л 2 ) 2 ; |
|||
А гА |
о — |
А А 2 |
= |
/ sin |
($ — |
(/ sin |
р — |
/' sin ср) |
= |
/• sin |
ср, |
тогда |
||
или |
|
|
|
( Л 0 Л ) 2 = |
(г sin |
ф ) 2 + |
(г cos |
ср)2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
Л 0 |
Л |
= |
г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 40. Геометрическое построение точек шатунных кривых механизма эллип сографа и кривошипно-шатунного механизма
Рис. 41. Шатунные кривые механизма с качающейся кулисой при
Я, = 2,5; |
а- |
|
2; а = |
0; б |
Р_ |
0,5; |
а = 0; |
|||
|
I |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в — — |
= |
2,2; |
а = |
7 |
я ; |
г |
Рр = 1 |
; а = 0 ; |
||
a |
|
р = |
1,8; |
а = |
0; |
е • |
|
- 1,5; |
а = |
0 |
Угол наклона у вектора Л 0 Л к оси Ох определится из выраже
ния
Л0 У4г — ААг |
_ |
г sin ф |
= t g Ф, |
і41 Л2 |
|
/• cos Ф |
|
7 = |
Ф ± |
П. |
|
Таким образом, так ж е как и для кривошипно-шатунного механизма, точки шатунной кривой механизма с качающейся кулисой отстоят от образующей окружности на расстоянии, рав ном радиусу кривошипа;, угол наклона этого радиуса к оси Ох равен углу ф и связан с углом р зависимостью (14).
На рис. 41 приведены построенные изложенным выше методом шатунные кривые механизма с качающейся кулисой при различ-
ных значениях |
угла |
а |
и отношения |
Р |
|
|
|
|
|
||||||||
— . |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
9. ЧЕТЫРЕХШАРНИРНЫЙ |
МЕХАНИЗМ |
|
|
|
|
|||||||||||
|
На рис. 42 изображена кинематическая схема четырехшарнир- |
||||||||||||||||
ного |
механизма, |
у |
которого |
кривошипом |
является |
звено |
О А , |
||||||||||
с |
шатуном |
АВ |
связана подвижная |
система |
координат |
у^О'х^ |
|||||||||||
которая, |
перемещаясь |
|
|
у, |
|
к |
|
|
|
|
|||||||
с |
шатуном |
АВ, |
остается |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
/ |
\ |
|
|
|
|
|||||||||
все |
время |
|
параллель |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
А, |
/ |
> |
|
|
|
|
||||||||
ной координатной |
системе |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
хОу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
системе |
координат |
|
|
/ / |
|
|
|
|
|
|
||||
хгО'у1 |
|
точка К отрезка |
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
движется |
по |
|
эллипсу; |
|
|
|
|
"1 |
|
|
|
|
|||||
в |
переносном |
ж е |
движе |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
нии |
шатун |
АВ |
переме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
щается |
относительно |
си |
Рис. 42; |
Четырехзвенный |
шарнирный |
меха |
|||||||||||
стемы |
|
координат |
хОу |
по |
|
|
|
|
низм |
|
|
|
|||||
какой-то кривой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Найдем уравнение движения точки К в переносном движении . |
||||||||||||||||
С |
этой |
целью |
напишем |
выражения |
для координат |
точки О': |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
х0> = |
г cos ср; |
|
|
|
|
(17) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
г sin ф — /sin р. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Здесь |
|
г — радиус |
кривошипа |
OA; 1г — длина |
шатуна |
АВ. |
|
||||||||||
|
Найдем |
зависимость |
между |
|
углами Р и |
ф, |
для |
чего напишем |
уравнения замкнутости контура четырехшарнирного механизма
ОАВОх:
|
г cos ф + |
lx cos р — /2 cos у,— /„; 1 |
|
||||||
|
гзіпф = |
— l x sin Р -f- /2 |
sin у, |
J |
|
||||
где / 2 — длина |
коромысла |
|
ОхВ. |
|
|
угол |
у, |
получим |
|
Исключая из |
полученных |
уравнений |
|||||||
2/i (/о — г cos ф) cos р + 2r/i sin ф sin р |
= |
||||||||
|
= r2 + fi |
+ |
ll— |
l\ — |
2/оГС05ф. |
(19) |
|||
Введем следующие |
обозначения: |
|
|
|
|
||||
|
r 2 + /? + |
/o — 1 \ — г/огсоэф |
=А\ |
|
|||||
|
2/i |
(^о — |
г cos ф) |
= |
В; |
|
|
||
|
|
2г1г |
sin |
ф = |
С, |
|
|
|
о Ю. П . Боренштейи |
33 |
тогда уравнение (19) примет вид:
5cos p + Csinp = ^ .
Решение этого тригонометрического уравнения дает выраже ние дл я угла Р в следующем виде:
|
|
|
|3 = arcsin |
cos ^ |
— \І, |
|
(20) |
|
|
, |
В |
|
|
|
|
где |
|x = a r c t g - £ - . |
|
|
|
|
||
|
Полученные уравнения (17) и (20) дают возможность построить |
||||||
траекторию точки шатуна четырехзвенного механизма |
путем |
||||||
добавления к радиус-векторам |
эллипса |
отрезков хс |
и у о-; при |
||||
этом используется лишь часть эллипса, определяемая |
углами |
||||||
отклонения |
(5 т а х и Р т 1 п шатуна |
Л В от оси Ох. |
|
|
|||
|
Уравнение движения точки шатуна можно представить и в па |
||||||
раметрическом виде. С этой целью на рис. 42 выведены |
векторы |
||||||
00', |
О'К' |
и |
ОК', соответственно характеризующие |
переносное, |
относительное и абсолютное движения точки К' шатуна . Из рас
смотрения |
векторов |
следует: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
* * ' = * > * - * * ' ; 1 |
|
|
|
( 2 1 ) |
|||
|
|
|
|
УК' = Уо' + Ук'- | |
|
|
|
|
|||
Здесь |
ук- |
и х\' |
— координаты |
произвольно |
взятой |
на |
шатуне |
||||
точки К' |
в системе |
координат |
у^б'х^. |
Таким |
образом, |
определив |
|||||
Р = |
р (ф) из уравнения (20), можно |
по уравнению (21) |
построить |
||||||||
шатунную |
кривую |
точки |
К'. |
|
|
|
|
|
|
||
Аналогично строится и шатунная кривая точки К; при этом |
|||||||||||
следует лиш ь иметь в виду, |
что в системе координат x-fi'y-i |
траек |
|||||||||
торией точки К |
будет тот ж е эллипс, |
что и д л я точки |
К', |
|
большая |
||||||
ось которого будет повернута относительно оси 0'у1 |
на угол ~ . |
Построим шатунные кривые д л я одно-, двух -и трехпараметрических четырехзвенных шарнирных механизмов. С этой целью преобразуем уравнение (18), разделив все его члены на величину /„ = OOv Тогда получим:
|
|
А-л cos Ф + |
Я,2 cos р — К3 |
cos 7 = 1; |
(22) |
|
|
|
Хг sin ф = — К2 |
sin р -(- Я,3 sin 7, |
|||
|
|
|
||||
где |
|
— J i • |
»_ = |
А . |
|
|
'О |
'О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д л я однопараметрического четырехзвенного шарнирного ме ханизма имеем
%2 — Я/3 = 1
Тогда уравнения (22) примут вид:
Я, cos ф -I- cos 6 — cos
І • . o -fi- л, sin ф = — sin p
Y = 1; |
\ |
(23) |
l |
||
sin y. |
J |
4 ' |
Д Л Я двухпараметрического четырехзвенного шарнирного меха низма имеем три возможные системы уравнений:
при Aj = 1
|
|
|
cos ф + |
Яг cos р — Х3 |
cos у = |
1; |
(24) |
||||
|
|
|
|
|
sin ф = К2 sin Р -f- Я3 sin Y; |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
при" А2 |
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aj cos ф -j- cos р —• А3 |
cos у = |
1; |
(25) |
|||||
|
|
|
|
|
A,j sin ф = |
sin Р -f- Я,3 sin у; |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
при А.3 |
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
|
cos ф + к2 |
cos Р — cos у = |
1; |
(26) |
|||
|
|
|
|
|
%х sin ф = |
Я2 |
sin р -j- sin у. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В |
уравнениях |
(24)—(26) |
один, из |
параметров |
выбирается, а |
||||||
второй |
определяется |
из |
условия |
существования |
кривошипа |
||||||
|
|
|
|
|
|
r + |
k<k |
+ |
h, |
|
|
где г — наименьшее |
звено; 1Х |
— наибольшее звено. Разделив обе |
|||||||||
части |
неравенства |
на 10, |
получим |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Кі |
+ Хл<Кя |
+ |
\. |
|
(27) |
Принимая во внимание уравнения (24)—(26), получим следу ющие условия проворачиваемости звеньев двухпараметрических
четырехзвенных механизмов д л я рассмотренных выше |
трех |
слу |
||||||
чаев: |
^ і |
<С Х3; Я 2 |
<С-^з; Х1 -j- к2 <С 2. |
|
|
|||
|
|
|
||||||
Д л я |
двухкривошипного |
четырехзвенного |
механизма |
стойкой |
||||
должно |
быть наименьшее звено; тогда условие существования |
|||||||
двух кривошипов |
определится |
неравенством |
(27); при |
этом |
A,l t |
|||
Х2 и А.3 |
должны быть больше |
1; двухпараметрический |
механизм |
|||||
при А3 = |
1 не может быть двухкривошипным, так к а к в этом случае |
|||||||
не может существовать неравенство Я,х + Я 2 |
< |
2. |
|
|
||||
Д л я |
получения |
условия |
проворачиваемости |
трехпараметриче- |
ского механизма, уравнение (22), можно задавать значение Двух любых параметров, а третий определить из неравенства (27).
Уравнения (21)—(26) решались |
на счетно-решающей машине; • |
|||
результаты решений |
сведены |
в табл. 2—28. Н а |
основании этих |
|
таблиц можно построить траекторию точки К |
четырехзвенного |
|||
шарнирного механизма д л я |
различных значений параметров Я,, |
|||
что представит определенный |
интерес для практического исполь |
|||
зования полученных |
результатов |
при синтезе |
механизмов. |