Механизмы преобразования движения
К механизмам преобразования движения относятся винтовой, реечный, кулачковый, кривошипно-шатунный, кулисный и храповой. Все они преобразуют один вид движения в другой - вращательное движение в поступательное или, наоборот, поступательное во вращательное.
Винтовой механизм, состоящий из винта и гайки, широко используют для преобразования вращательного движения в поступательное. Возможно, несколько вариантов конструкции и соответственно применения такого механизма. 1. Ведущим элементом является винт, которому сообщается вращательное движение. Гайка закреплена неподвижно, поэтому винт, вращаясь, одновременно будет перемещаться поступательно (механизм слесарных тисков). 2. Ведущим элементом также является винт, которому сообщается вращательное движение, но он закреплен так, что лишен возможности перемещаться поступательно. Гайка, в свою очередь, лишена возможности вращаться и будет перемещаться лишь поступательно (механизм продольной подачи суппорта токарного станка с помощью ходового винта). 3. Ведущим элементом является гайка, которой сообщается вращательное движение. Поскольку она закреплена так, что может лишь вращаться, винт будет двигаться поступательно (механизм винтового домкрата). 4. Ведущим элементом является гайка, которой сообщается поступательное движение. Ведомым движением в этом случае будет вращение винта (механизм быстродействующей отвертки). Возможно и обратное преобразование — поступательного движения винта во вращательное движение гайки.
Первых три варианта используются для преобразования вращательного движения в поступательное, а четвертый — поступательного во вращательное. (Последнее преобразование возможно лишь при одном непременном условии — угол подъема винтовой линии должен быть большим. ) Кинематический расчет винтового механизма прост: за один оборот линейное перемещение равно ходу резьбы, т. е. произведению шага на число заходов.
Винтовой механизм преобразует вращение винта в поступательное движение ножа рубанка при настройке лезвия по высоте.
Реечный механизм Один из наиболее распространенных в технике, применяемых для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, поступательного во вращательное. Он состоит из шестерни и прямолинейной зубчатой рейки. Рейка - это развернутое зубчатое колесо, начальный диаметр которого увеличен до бесконечности. Таким образом, если рейку закрепить неподвижно, а шестерню привести во вращение, то она будет совершать сложное движение, то есть вращаться вокруг оси и передвигаться поступательно вдоль рейки. За один оборот вокруг оси шестерня, а вместе с ней и прикрепленный к ней механизм передвинутся на расстояние, равное длине начальной окружности, то есть произведению шага на количество зубьев. Для определения пути, пройденного механизмом за определенный промежуток времени, следует перемножить шаг рейки, количество зубьев шестерни и количество оборотов, совершенных шестерней за этот промежуток времени. С помощью такого механизма осуществляется продольное перемещение суппорта токарного станка, в котором рейка прикреплена неподвижно к станине, а шестерня, размещенная в фартуке, вращаясь вокруг оси, перекатывается по рейке и перемещает вместе с собой фартук и суппорт. Примером применения механизма, в котором вращательное движение шестерни преобразуется в поступательное движение рейки, является перемещение шпинделя сверлильного станка.
С помощью такого механизма осуществляется продольное перемещение суппорта токарного станка, в котором рейка прикреплена неподвижно к станине, а шестерня, размещенная в фартуке, вращаясь вокруг оси, перекатывается по рейке и перемещает вместе с собой фартук и суппорт. Примером применения механизма, в котором вращательное движение шестерни преобразуется в поступательное движение рейки, является перемещение шпинделя сверлильного станка. Реечный механизм
Кулачковый механизм Кулачковые механизмы позволяют осуществлять любой закон движения ведомого звена при непрерывном равномерном вращении ведущего звена. Простейший дисковый, или плоский, кулачковый механизм представляет собой кулачок (диск) с прижатым к нему пружиной толкателем (ползуном). При вращении вала кулачок давит на толкатель, заставляя его совершать возвратно-поступательное движение. Изменяя профиль кулачка, можно как угодно изменять закон движения толкателя и связанного с ним рабочего органа машины. Именно эта особенность обеспечивает широкое применение механизма в металлорежущих станках-автоматах, ткацких станках, полиграфических машинах. Кроме рассмотренного существует и более сложный кулачковый механизм — пространственный. В этом случае кулачок имеет форму цилиндра с расположенным на его поверхности замкнутым пазом (канавкой). В паз входит ролик, расположенный на оси, закрепленной в ползуне. При вращении кулачка ползун совершает возвратнопоступательное движение.
Обычно закон движения толкателя плоского кулачкового механизма, заданный технологическим процессом, выражается зависимостью между ходом толкателя и углом (или временем) поворота кулачка. Эта зависимость, заданная в графической форме, называется диаграммой перемещений толкателя. Пусть дана диаграмма, по которой надо построить профиль кулачка. На оси абсцисс отложены углы поворота или пропорциональное им время поворота кулачка, а на оси ординат — соответствующие им расстояния конца толкателя от оси вращения кулачка. Построение осуществляется в следующем порядке: проводится окружность и делится на равные части, соответствующие углам (или времени) поворота кулачка, отображенным на диаграмме; лучи (радиусы), проходящие через точки деления, нумеруются и на них откладываются соответствующие расстояния, взятые с диаграммы; концы полученных отрезков соединяются. Полученный контур и является профилем кулачка. Обычно для уменьшения трения толкателя о кулачок на конце толкателя укрепляют ролик. В этом случае построенный профиль соответствует движению оси ролика, а окончательный профиль, все точки которого расположены ближе к центру кулачка, будет подобным ему.
Кулачковый механизм состоит из кулачка 1, штанги 2 и стойки 3. К штанге обычно крепится исполнительный орган. Для уменьшения трения в паре кулачок — штанга на конец ее устанавливают ролик 4. Как правило, ведущим звеном в кулачковом механизме является кулачок.
Кривошипно-шатунный механизм один из самых распространенных шарнирнорычажных механизмов. Его применяют как для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (например, механические ножовки, поршневые насосы), так и для преобразования возвратно-поступательного движении во вращательное (например, двигатели внутреннего сгорания). Кривошип непрерывно вращается, ползун совершает возвратно-поступательное, а шатун сложное плоскопараллельное движение; стойка является неподвижным звеном. При повороте кривошипа на равные углы ползун проходит неравные участки пути. Это легко обнаружить, если на одной схеме изобразить звенья механизма в последовательно занимаемых им положениях. Таким образом, равномерное вращение кривошипа преобразуется в неравномерное возвратно-поступательное движение ползуна. Полный ход ползуна равен удвоенной длине кривошипа. Разновидностью кривошипно-шатунного механизма является эксцентриковый механизм, роль кривошипа в котором выполняет эксцентрик, укрепленный на ведущем валу. Эксцентрик — это диск, ось вращения которого не совпадает с его геометрической осью. В этом случае ход ползуна равен удвоенному расстоянию между геометрической осью детали и осью вращения. Это расстояние называют эксцентриситетом.
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-ползунный механизм в состав которого входит ползун - звено, образующее со стойкой (неподвижным звеном)поступательную кинематическую пару. Кривошипно-ползунный механизм преобразует вращательное движение в прямолинейно-поступательное или наоборот. кривошип 1, шатун 2, ползун 3, неподвижная стойка 4.
Кривошипно-кулисный механизм Кривошипно-кулисные механизмы обычно преобразуют равномерное вращение кривошипа в неравномерное вращательное движение, качательное или возвратно-поступательное движение кулисы. Кривошипные механизмы с качающейся кулисой используют в приводе движения резания металлорежущих станков. а — с качающейся кулисой; б — с поступательно-движущейся кулисой (в приводе движения резания строгальных станков
Кулисный механизм Шарнирный механизм, в котором два подвижных звена — кулиса и кулисный камень — связаны между собой поступательной (иногда вращательной при дуговой кулисе) кинематической парой. Наиболее распространённые плоские четырёхзвенные К. м. в зависимости от типа третьего подвижного звена делятся на группы: кривошипно-кулисные, кулиснокоромысловые, кулисно-ползунные, двухкулисные. Кривошипно-кулисные механизмы могут иметь вращающуюся, качающуюся или поступательно-движущуюся кулису Кривошипный механизм. Кулисно-коромысловые механизмы, получающиеся из предыдущих при ограничении угла поворота кривошипа, выполняют с качающейся и поступательно-движущейся кулисой, применяют для преобразования движения, а также в качестве т. н. синусных механизмов, в счётно-решающих машин. Кулисноползунные механизмы предназначаются для преобразования качательного движения в поступательное или наоборот, а также используются в качестве тангенсного механизма в счётно-решающих машинах. В машинах находят применение двухкулисные механизмы , обеспечивающие равенство угловых скоростей кулис при постоянном угле между ними. Это свойство используют, например, в муфтах, допускающих смещение осей соединяемых валов. Сложные многозвенные К. м. применяют для различных целей, например в системах регулирования наполнения цилиндров двигателей внутреннего сгорания, реверсивных механизмах паровых машин и др.
состоит из кривошипного диска 1, кулисы 2 , качающейся вокруг оси 3. Другой конец кулисы связан с ползушкой 4. При вращении кривошипного диска палец 5, входящий в кулисный камень 6, заставляет кулису качаться вокруг оси 3.
Эксцентриковый механизм Является разновидностью кривошипно-ползунного механизма. Эксцентрик — это диск, у которого ось вращения не совпадает с его геометрической осью. Расстояние между осями называют эксцентриситетом. При вращении эксцентрика 1 вокруг неподвижной оси 0 его геометрическая ось О описывает дугу окружности, радиус которой равен величине эксцентриситета /. Обойма 2 скользит относительно эксцентрика и через шатун 3 сообщает ползуну 4 возвратно-поступательное движение. Эксцентриковый механизм преобразовывает только вращательное движение в возвратно-поступательное. Он применяется в механических прессах, камнедробилках и др.
Эксцентриковый механизм 1 — эксцентрик; 2 — обойма; 3 — шатун; 4 — ползун
Храповой механизм Состоит из храпового колеса и собачки, используют для преобразования непрерывного вращательного движения ведущего звена в прерывистое движение ведомого звена. Рассмотрим принцип его действия. Собачка, закрепленная на планке, совершает колебательное движение, передаваемое ей шатуном. Поворачиваясь на определенный угол (величину угла можно регулировать, передвигая кривошипный палец), собачка захватывает зубья храпового колеса, перемещая его периодически в одном направлении. В обратном направлении колесо поворачиваться не может, так как собачка, упираясь в зубья храпового колеса, препятствует вращению его в этом направлении. состоит из собачки (a) и зубчатого колеса (b)
Мальтийский механизм преобразует равномерное вращательное движение в прерывистое. Например, шестишпиндельный автомат устроен так, что через определенный промежуток времени шпиндели передвигаются по окружности и за полный цикл обработки каждый шпиндель находится в шести различных позициях. Вращение и фиксация в каждой позиции осуществляются при помощи мальтийского механизма. Принцип действия его следующий. При вращении кривошипного диска его палец входит в прорез мальтийского креста, поворачивая мальтийский крест до выхода из прореза. Кривошипный механизм вращается равномерно, а механизм, соединенный с мальтийским крестом, поворачивается на определенный угол, пока палец кривошипа находится в прорезе креста. После этого мальтийский крест находится в состоянии покоя до тех пор, пока палец не войдет в следующий прорез.
Мальтийский механизм с внешним зацеплением с шестью прорезями Мальтийский механизм с внутренним зацеплением и четырьмя прорезями
Планетарный механизм преобразования движения Механизм преобразования движения предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Компактность механизма, напоминающего по габаритам обычный шарикоподшипник, позволяет уменьшить размеры и упростить конструкцию устройств, в которых используется возвратно-поступательное движение. Имея возможность создать большой номенклатурный ряд механизмов по их размерам и передаваемым усилиям, появляются условия широчайшего использования механизмов преобразования в технике. Область применения их видится такой широкой, что сегодня даже трудно определить ее границы. Еще одним качеством механизма преобразования движения является то, что он не только упрощает конструкцию машин, но и придает им новые свойства и характеристики. Примером может служить использование механизма в рулевой колонке автомобиля, при котором не только упрощается конструкция, но и появляется возможность вообще отказаться от гидравлического усилителя руля. Используя механизм преобразования движения, появляются устройства так сильно отличающиеся от классических вариантов, что их можно отнести к устройствам нового типа, отличительной чертой которых является отсутствие продольных направляющих. Аналоги таких механизмов автору не известны. Все выше перечисленное позволяет говорить о том, что использование механизма преобразования движения открывает новую область в технике, где даже применение механизма преобразования зачастую становится изобретением, о чем свидетельствуют полученные патенты Российской Федерации.
Планетарный механизм преобразования движения
Скачать презентацию Механизмы преобразования движения К механизмам преобразования движения
4. Механизмы преобразования движения.pptx