Рубрика 'К' Category
звено, имеющее элемент высшей пары, который выполнен в виде поверхности переменной кривизны (см. Кулачковый м.).
устр. для перевода звена из одного положения в другое и фиксации положения с помощью кулачкового м.
На ex. a — К. реверса 10, установленного внутри каретки 9, которая перемещается поступательно с помощью винтовой пары /. Как только толкатель 4 доходит до упора 7, ролик 5 отжимается от кулачка 3, пружина 6 растягивается, кулачок 3 поворачивается и начинает контактировать с роликом 5 другой рабочей стороной. При этом кулачок переводит муфту 2 реверса в другое фиксированное положение. От двигателя 8 вращение передается через реверс 10 гайке винтовой пары, и каретка движется в другую сторону. При контакте толкателя с другим упором движение каретки снова реверсируется.
На сх. а при переключении кулачок совершает качательное движение, а ролик поступательное. На сх. б дан вариант, в котором кулачок 3 совершает поступательное движение, а ролик 5 поворачивается вокруг оси толкателя 4.
м., в состав которого входит кулачок. Кулачок 2 имеет рабочую поверхность переменной кривизны и образует с взаимодействующим с ним звеном 1 высшую пару (сх. а).
Задавая соответствующий профиль кулачку, можно очень легко получить любой закон движения взаимодействующего звена. В этом существенная особенность К.
К. позволяет преобразовывать вращательное движение кулачка 3 в качатель-ное движение коромысла 4 (сх. б) или в поступательное движение толкателя 5 (сх. в), поступательное движение кулачка—в качательное движение коромысла (сх. г) или в поступательное движение толкателя (сх. д).
Толкатель или коромысло может непосредственно контактировать с кулачком и иметь при этом криволинейный участок (сх. а), заостренный наконечник (сх. б) или плоскую рабочую поверхность (сх. в), а может также иметь на конце ролик 6 (сх. г), что позволяет уменьшить потери энергии на трение в К.
К. бывает плоским (сх. а — п) или пространственным (сх. р—ч). В первом случае т. кулачка и взаимодействующего с ним звена совершает плоское движение, параллельное одной и той же неподвижной плоскости. Во втором случае это условие не выполняется.
Для обеспечения непрерывного контакта звеньев в К. применяют силовое замыкание (сх. е — и) и геометрическое замыкание (сх. к — у).
При силовом замыкании звенья прижимаются друг к другу пружиной 7 (сх. е), силой тяжести груза 8 (сх. ж\ давлением жидкости в гидроцилиндре 9 (сх. з), силой инерции Fa (ex. и). В сх. и коромысло 10 состоит из двух шарнирно соединенных деталей.
При геометрическом замыкании непрерывность взаимодействия обусловлена геометрией звеньев. В сх. к роЛик располагается в пазу 11. Паз может быть в виде кольца (сх. к) или в виде ограниченного участка (сх. л, м). В сх. н коромысло 12 имеет два ролика, взаимодействующие с двумя расположенными в параллельных плоскостях кулачками. В сх. о коромысло выполнено в виде вилки 13, охватывающей кулачок с двух сторон. В ex. n коромысло 14 имеет два ролика, которые охватывают с двух сторон выступ на поверхности кулачка.
Пространственный К. может иметь те же схемы замыкания, что и плоский К., например, ролик расположен в пазу (сх. р) или два ролика охватывают выступ кулачка (сх. с).
Пространственный К. имеет цилиндрический (сх. р, с), конический (сх. т), сферический (сх. у, ф) или глобоидный (сх. х, ц) кулачок. Глобоидный кулачок представляет собой тело вращения с образующей радиуса R. В пространственном К. возможны различные сочетания схемы замыкания, конструкции коромысла или толкателя и подобных элементов, используемых в плоском К.
При многократном повторении элементов кулачка и взаимодействующего с ним звена получается К. для изменения параметров вращательного движения (сх. ч) или преобразования вращательного движения в поступательное (см., например, Цевоч ное зацепление, сх. в).
К. на сх. а — ч характеризуются одной степенью свободы. У плоского К. на сх. ш кулачок приводится в движение двумя ведущими звеньями, т. е. обладает двумя степенями свободы. На сх. щ — пространственный К., у которого положение коромысла задается поворотом кулачка и перемещением его вдоль оси вращения.
В машинах и м. используют и др. разновидности К. (см., например, Много-оборотный кулачковый м., Спиральный кулачок, Регулируемый кулачок).
графи
ческое определение профиля кулачка
по заданному закону движения выход
ного звена. в 8'
Профиль кулачка строят, используя метод обращения движения (см. Обращения движения метод). Для этого кулачок мысленно останавливают, а движение сообщают выходному звену относительно центра вращения кулачка. Угол поворота ф, задают равным углу поворота кулачка с обратным знаком.
На ex. a — построение кулачка м. с качающимся коромыслом. Центру С поворота коромысла задают последовательно положения 0, 1, 2, 3 и т. д. Построение начинают от начального положения, определяемого минимальным радиусом кулачка г0, расстоянием а и длиной коромысла /, обозначенного на сх. а штриховыми линиями.
В каждом положении откладывают дугу s, соответствующую функции положения м. на сх. б. Получают теоретический профиль кулачка Т— траекторию центра ролика В.
Точки 0, /, 2, ..., 8 характеризуют фазу подъема — удаления т. В от центра О, т. 8, ..., 8' — фазу верхнего выстоя, т. 8', ...,, 16 — фазу опускания — приближения т. Б к центру О, т. 16, ..., О — фазу нижнего выстоя.
После построения линии Т определяют рабочий профиль кулачка Р, как экви-дистанту теоретического профиля Т.
На сх. в показано К. для кулачкового м. с толкателем, смещенным относительно центра вращения кулачка на величину е. В каждом положении толкателя откладывают величину его перемещения уь соответствующую углу поворота кулачка <р,-.
На сх. г показано построение профиля Р, эквидистантного траектории центра ролика Г (положение //). Профиль не изменится, если толкатель будет иметь грибовидный (положение /) или шаровидный (положение ///) наконечник, при условии, что центры кривизны наконечников совпадают с центром ролика.
На сх. д показано К. для м. с плоским толкателем. Профиль кулачка здесь представляет собой огибающую положений толкателя, построенных в соответствии с заданной функцией положения.
определение координат оси вращения кулачка относительно выходного звена, обеспечивающее изменение угла давления в допустимых пределах. Угол давления а должен быть меньше атах — допустимой величины. Если а > атах, могут быть значительные потери на трение, вплоть до самоторможения, недопустимый изгиб толкателя и т. п. Допустимая величина атах для движения удаления (фазы подъема) толкателя или коромысла при ведущем кулачке на 2р (где р — угол трения) меньше допустимого угла для движения приближения (фазы опускания) толкателя или коромысла, так как в первом случае реакция кулачка на толкатель отклоняется на угол р в сторону увеличения угла давления, а во втором случае — в сторону уменьшения.
Определяют размеры кулачка, исходя из следующих соображений. На ex. a обозначены: s — путь т. В толкателя; ds/dq> — аналог скорости точки в том же масштабе, что и путь; ср — угол поворота кулачка; ЬВХ — аналог скорости т. Вх кулачка. План аналогов скоростей Bxbbi равен АОВгС, так как стороны треугольников взаимно перпендикулярны, a bBi = г (скорость т. Въ принадле-
жащеи кулачку, vBi = г ——, а ее аналог at
равен vB\ —j—-9 т. е. г). Повернув план на ац>
90° в сторону противоположную вращению кулачка ф, можно совместить его с Л ОВ^С. Используя эту особенность, строят на отрезке движения конца толкателя В0В графики изменения ds/dq> (ex. б). При движении толкателя вверх (см. штриховую стрелку слева от В0В) и принятом направлении Ф график строят слева, при движении толкателя вниз — график строят справа. В любой точке положения толкателя можно определить угол а, как показано на сх. б. Проведя линии, касательные к графикам, под углом атах к направлению движения толкателя, получим область F, в которой можно располагать центр вращения кулачка и при этом иметь а < атах. Принимая, например, положение центра вращения О на одной из линий, определяют минимальный радиус кулачка г0 и координаты h и е, характеризующие положение точки О относительно В0.
Для м. с коромыслом (сх. в) строят на дуге В0В повернутые на 90° аналоги
скорости уф= ——/, где \|/— угол поворота коромысла; ф — угол поворота кулачка; / — длина коромысла АВ. При этом масштабные коэффициенты аналогов и перемещений (а также размеров звеньев) выбирают одинаковыми. Штриховыми стрелками показано движение т. В (при движении вправо график v9 строят вверху линии В0В, при движении влево — внизу линии ВВ0). Проводят линии к повернутым аналогам под углом Яшах и определяют зону F допустимого расположения центра вращения кулачка О. На сх. в показан предельный случай расположения точки О, при котором а = ocmax. При этом получен минимальный радиус кулачка г0.
Построения на сх. б и в даны для случая реверсивного вращения кулачка при силовом замыкании. Для нереверсивного м. условие а < атах выполняют только для фазы подъема. При геометрическом замыкании данное построение ведут для фаз движения, когда угол давления увеличивается на угол трения.
рычажный четырехзвенный м., в состав которого входят кривошип и ползун.
К. служит для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение ползуна или, наоборот, возвратно-поступательного движения ползуна во вращательное движение кривошипа.
К. имеет звенья: кривошип АВ, шатун ВС, ползун, шарнирно соединенный с шатуном в т. С, и неподвижную направляющую ползуна. Условия существования К. следующие: АВ < ВС, е < ВС — - АВ.
В общем виде (сх. а) направляющая отстоит от опоры А на расстоянии е. В частных случаях (сх. б, в) ось ее проходит через центр опоры А, т. е. е = 0.
Крайние т. хода ползуна получаются, когда центры шарниров кривошипа и шатуна располагаются на одной линии.
На сх. а эти положения звеньев показаны штриховыми линиями. Кривошип при движении ползуна вправо повернется на угол ф0 < 180°.
В сх. б и в углы поворота кривошипа при движении ползуна в одну и другую сторону одинаковы. Перемещение 5 т. С в зависимости от угла поворота кривошипа <р характеризуется функцией положения м. Полный ход в одну сторону обозначен s0. Передаточная функция имеет симметричный вид при е = 0. Асимметричную функцию при е ф 0 получают, когда требуется, например, обеспечить медленное движение ползуна в одну сторону и быстрое — в другую.
К. используют очень широко в двигателях внутреннего сгорания, гидрообъемных машинах, прессах и др. устр.
Сх. в характеризуется движением т. С по косинусоидальному закону относительно т. А (см. также Синусный м.).
рычажный четырехзвенный м., в состав которого входят кривошип и кулиса.
К. служит для передачи и преобразования вращательного движения кривошипа 1 во вращательное (сх. а, б, в) или качательное (сх. г, д) движение кулисы 3 и, наоборот, движения кулисы во вращение кривошипа.
Кулиса ВС имеет направляющую для перемещения шатуна 2 — промежуточного звена м. Ось направляющей в общем случае проходит от центра опоры С на расстоянии е (сх. а, г), в частных случаях она проходит через т. С (сх. б, в, д).
Зависимость угла поворота кулисы \|/ от угла поворота кривошипа <р характеризует функция положения м.
Условия существования К. следующие:
1) сх. а е < АВ - АС, АВ > АС,
2) сх. б е = О, АВ > АС,
3) сх. в е = О, АВ =? АС,
4) сх. г е < АС - АВ, АС > АВ,
5) сх. д е = О, АС > АВ.
Сх. а и б позволяют получать неравномерное вращение кулисы при равномерном вращении кривошипа. Степень неравномерности зависит от величины е и соотношения длин других звеньев. За один оборот кривошипа кулиса поворачивается на один оборот.
Сх. в позволяет преобразовывать вращение кривошипа во вращение кулисы. Передаточное отношение м. постоянно. За каждые два оборота кривошипа кулиса поворачивается на один оборот.
Сх. г и д позволяют получать качательное движение кулисы при вращательном движении кривошипа. Полное качание кулисы в одну сторону соответствует углу поворота кривошипа ф0, который существенно больше угла поворота, соответствующего движению кулисы в противоположную сторону. Это свойство используется, в частности, для получения медленного рабочего хода и быстрого холостого хода при примерно равномерном вращении кривошипа.
Сх. д используется наиболее широко в строгальных, долбежных станках, упаковочных автоматах и др. машинах.
Зависимость углов поворота звеньев сх. д от параметров м. следующая:
i|/0 = 2arcsm—;
АВ
Фо = 2 arccos ——; АС
v 2
_ ЛВ8т(Фо/2-ф)
ё АС + АВ cos (фо/2 - ф)'
варианты конструктивных решений кривошипно-кулисного м. при неизменной кинематической схеме.
На сх. я, б, в — К. для преобразования параметров вращательного движения.
На сх. а м. для передачи движения через герметичную стенку. Входное звено — кривошип 3 соединен вращательной парой с наконечником 4, который скользит в пазу выходного звена — кулисы 1. Наконечник 4 соединен со стойкой сильфоном 2, обеспечивающим герметичность стенки, разделяющей две среды. В такой сх. при выполнении условия АВ = ВС отношение угловых скоростей звеньев 3 и 1 постоянно и равно двум, но когда т. т. Л и С совпадают, отсутствует возможность передачи момента на звено 1, так как плечо силы равно нулю.
Сх. б лишена указанного недостатка. В ней несколько жестко соединенных кривошипов 7 взаимодействуют своими наконечниками 6 (шарами) с несколькими радиальными пазами выходного звена 5.
На сх. в — пространственный криво-шипно-кулисный м., у которого ось входного звена — кривошипа 10 расположена под углом к оси выходного звена — сферической кулисы 8. Пазы на звене 8 — радиальные. С ними взаимодействуют шары 9, расположенные в спиральных пазах 11 кривошипа 10.
При уменьшении угла £ шары 9 перемещаются по спиральным пазам ближе к оси вращения кривошипа. При этом сохраняется постоянное передаточное отношение, равное двум. Обязательным условием этого- является пересечение траектории движения шара 9 оси вращения звена 8.
четырехзвенный м., в состав которого входят кривошип и коромысло.
К. служит для преобразования вращательного движения кривошипа АВ в качательное движение коромысла CD или наоборот — качательного движения коромысла во вращательное движение кривошипа.
Кривошип АВ соединен с коромыслом CD посредством шатуна ВС. Функция, положения м. связывает угол качания коромысла \|/ с углом поворота кривошипа ф. За один оборот кривошипа коромысло поворачивается на угол \|/0 в одну сторону и на такой же угол в другую сторону.
В общем виде К. дан на сх. а. При качании коромысла от одного крайнего положения до другого кривошип поворачивается на угол ф0 Ф 180°.
В сх. б размеры звеньев подобраны таким образом, что за половину оборота кривошипа ф02 коромысло совершает полное качание \|/0s в одну сторону. Функция положения при этом имеет симметричный вид. Условия существования сх. а, б следующие:
АВ < ВС; АВ + ВС < CD + AD;
ВС- АВ> AD- CD.
В сх. в коромысло CD совершает симметричные качания относительно линии, соединяющей т. A, D. Это достигается при условиях а = Ь, с = d. Сх. в позволяет получать большое различие в углах поворота кривошипа при качании коромысла в одну и другую сторону.
Во всех сх. крайние положения коромысла получаются при расположении шарниров кривошипа и шатуна на одной линии.
вращающееся звено шарнирного или рычажного м., которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси. Конструктивно К. выполняют в виде детали с двумя отверстиями или цапфами — элементами вращательных цилиндрических пар (сх. а). Одна из пар в плоском м. может быть сферической для компенсации перекосов осей звеньев. В пространственном м. пару, в состав которой входят два подвижных звена, обычно выполняют сферической.
К. конструктивно совмещают с маховиком или колесом (сх. б), а также выполняют в виде эксцентрика (сх. в) или коленчатого вала (сх. д).