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

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

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 упо 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

0Л)2

 

=

гА2)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 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

+ Хля

+

\.

 

(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

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.