- •Теория механизмов и машин
- •Предисловие
- •Введение
- •Узкое определение машины. Машина есть устройство, действующее на основе законов механики и предназначенное для преобразования энергии, материалов и информации и перемещения изделий.
- •Раздел 1. Структура, кинематика
- •1. Структура механизмов
- •1.1. Классификация кинематических пар
- •1.2. Кинематические цепи и их классификация
- •1.3. Расчет степени подвижности механизма
- •1.4. Структурная классификация плоских механизмов
- •1.5. Замена высших пар в плоских механизмах
- •1.6. Избыточные (повторяющиеся) связи и местные подвижности в механизмах
- •1.7. Структурный синтез механизмов
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Кинематика и синтез зубчатых механизмов
- •2.1. Разновидности зубчатых передач
- •2.2. Понятие о передаточном отношении
- •2.3. Передаточное отношение простых зубчатых передач
- •2.4. Кинематика и синтез зубчатых механизмов с неподвижными осями колес
- •2.5. Кинематика механизмов планетарного типа
- •2.6. Синтез механизмов планетарного типа
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2. Кинематические и передаточные функции механизмов
- •3.3. Аналитический метод
- •3.4. Метод планов положений, скоростей и ускорений
- •3.5. Метод кинематических диаграмм (метод графического дифференцирования)
- •3.6. Синтез рычажных механизмов
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Кинетостатика
- •4. Кинетостатика механизмов
- •4.1. Характеристика сил, действующих в машинах
- •4.2. Задачи кинетостатики
- •4.3. Расчёт сил инерции
- •4.4. Общие положения силового расчёта
- •4.5. Метод планов сил
- •4.6. Метод разложения сил
- •4.7. Аналитический метод
- •4.8. Определение уравновешивающей силы
- •Вопросы для самопроверки
- •5. Трение в кинематических парах и кпд
- •5.1. Виды трения. Законы трения скольжения
- •5.2. Понятие о коэффициенте полезного действия
- •5.3. Трение в поступательной кинематической паре
- •5.4. Трение в винтовой кинематической паре
- •5.5. Трение во вращательной кинематической паре
- •5.6. Трение качения
- •Вопросы для самопроверки
- •6. Динамика машин
- •6.1. Вспомогательные задачи динамики машин
- •6.2. Характеристики режимов движения машин
- •I . Неустановившийся режим
- •II. Установившийся режим
- •6.3. Формы уравнений движения машин
- •6.4. Исследование пуска машины при силах – функциях перемещений
- •6.5. Исследование установившегося неравновесного движения машины с маховиком при силах – функциях перемещений
- •6.6. Определение момента инерции маховика при внешних силах – функциях перемещений
- •6.7. Назначение маховика в машине
- •6.8. Исследование пуска машины при силах – функциях скоростей
- •6.9. Исследование устойчивости установившегося равновесного движения
- •Вопросы для самопроверки
- •7. Проблемы уравновешивания и балансировки звеньев и механизмов
- •7.1. Значение проблемы уравновешивания и балансировки в машинах
- •7.2. Виды неуравновешенности вращающихся звеньев и их устранение
- •7.3. Начальные сведения об уравновешивании механизмов
- •7.4. Виброгашение и виброизоляция
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Синтез элементов высших
- •8. Теория и геометрия зубчатых зацеплений
- •8.1. Элементы относительного движения звеньев высшей пары
- •8.2. Элементы зубчатых зацеплений, обусловленные их кинематикой
- •8.3. Основные качественные характеристики зацеплений
- •8.4. Эвольвента зуба колеса, её свойства и уравнение
- •8.5. Элементы зубчатого колеса
- •8.6. Элементы и свойства эвольвентного зацепления
- •8.7. Методы изготовления зубчатых колёс
- •8.8. Геометрия реечного производящего исходного контура
- •8.9. Подрез зуба колеса и его предотвращение
- •8.10. Качественные характеристики эвольвентного зацепления
- •8.11. Назначение коэффициентов смещения для нарезания зубчатых колёс
- •8.12. Типы эвольвентных колёс и передач
- •8.13. Расчёт геометрических размеров зубчатых колёс
- •8.14. Особенности зацепления эвольвентных косозубых колёс
- •8.15. Особенности зацепления конических колёс
- •8.16. Особенности зацепления в гиперболоидных передачах
- •Вопросы для самопроверки
- •9. Синтез профилей кулачков и элементов плоских кулачковых механизмов
- •9.1. Элементы кулачкового механизма и геометрические элементы кулачка
- •9.2. Разновидности плоских кулачковых механизмов
- •9.3. Кинематический анализ кулачковых механизмов
- •9.4. Понятие об ударах в кулачковых механизмах
- •9.5. Угол давления и его влияние на работоспособность кулачкового механизма
- •9.6. Связь между углом давления и геометро-кинематическими характеристиками механизма
- •9.7. Графическое определение угла давления
- •9.8. Определение радиуса основной окружности теоретического профиля кулачка
- •9.9. Определение радиуса основной окружности в механизме с плоским толкателем
- •9.10. Построение профилей вращающихся кулачков
- •Вопросы для самопроверки
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Раздел 1. Структура, кинематика и элементы синтеза механизмов
- •3. Кинематика и синтез механизмов с низшими кинематическими
- •Раздел 2. Кинетостатика механизмов и динамика машин
- •Раздел 3. Синтез элементов высших кинематических пар
- •9. Синтез профилей кулачков и элементов плоских кулачковых
9.2. Разновидности плоских кулачковых механизмов
П о х а р а к т е р у п р е о б р а з о в а н и я д в и ж е н и я. В большинстве случаев в кулачковых механизмах ведущее звено – кулачок совершает вращательное движение. При этом толкатель может совершать возвратно-поступательное (рис. 9.1), возвратно-вращательное (рис. 9.2, а) или сложное плоское (рис. 9.2, б) движение. В первом случае толкатель механизма является обыкновенным ползуном, во втором – коромыслом, в третьем толкатель является одновременно шатуном четырёхшарнирного механизма.
Во всех трёх случаях вместо вращающегося кулачка может использоваться возвратно-поступательно движущийся кулачок. Следует заметить, что такого типа кулачковые механизмы применяются довольно редко.
Механизмы первого типа отличаются более простой конструкцией и широко применяются во многих машинах (например, в поршневых машинах различного назначения). Лучшими характеристиками обладают механизмы второго типа, чем и объясняется их наиболее широкое распространение в технике. Механизмы третьего типа, не имея преимуществ по сравнению с первыми, сложнее их по конструкции, поэтому применять такие механизмы не рекомендуется, и в машинах они встречаются редко.
П о ф о р м е о к о н ч а н и я т о л к а т е л я. Толкатели в кулачковых механизмах могут применяться остроконечными (рис. 9.3, а). В этом случае механизмы не могут передавать значительных усилий вследствие больших удельных давлений в контакте толкателя и кулачка. В механизме с остроконечным толкателем теоретический и рабочий профили кулачка совпадают. Наиболее широкое распространение имеют роликовые толкатели (рис. 9.3, б) вследствие малых потерь на трение в контакте ролика и кулачка, так как ролик перекатывается по профилю кулачка, а не скользит как при других формах окончания толкателя.
Если радиус ролика сделать равным бесконечности, то он выпрямляется и становится плоской тарелкой с названием плоский или тарельчатый толкатель (рис. 9.3, в). Естественно, что в плоскости чертежа такой толкатель вращаться не может.
Наконец, при достаточно большом радиусе ролика (но не бесконечном) используется его небольшой участок, напоминающий по форме шляпку гриба (рис. 9.3, г). Отсюда и его название – грибовидный толкатель.
П о с п о с о б у з а м ы к а н и я в ы с ш е й п а р ы к у л а ч о к-т о л- к а т е л ь. Для правильной работы кулачкового механизма необходимо, чтобы осуществлялся постоянный контакт толкателя и кулачка. Это условие выполняется двумя способами: с помощью сил полезного сопротивления, преодолеваемых толкателем, или сил веса толкателя и связанных с ним частей, а также, наиболее часто, с помощью пружины – первый способ, путём придания определённой формы толкателю и кулачку, препятствующей разрыву высшей пары – второй способ. Первый способ называется силовым замыканием, второй – кинематическим (или геометрическим) замыканием. Пример силового замыкания посредством пружины осуществлён в схеме механизма на рис. 9.1.
На рис. 9.4 показан механизм с кинематическим (геометрическим) замыканием высшей пары. В этом механизме профиль кулачка выполнен в виде выфрезерованного паза на торце круглого диска 1. Ширина паза соответствует диаметру ролика, который помещается в паз. В процессе работы механизма в зависимости от направления действия силы ролик прижимается то к наружному, то к внутреннему профилю паза, но не может выйти из него.
Так обеспечивается постоянство контакта ролика толкателя 2 и профиля кулачка 1.