Схема механизма: виды и типы, принцип работы

Назначение механизма газораспределения и его детали. Схемы ГРМ. Их достоинства и недостатки

Лабораторная работа №2

На тему «Устройство и работа

механизма газораспределения»

Группа АТ-24

Выполнил: Александров А.А.

Проверил: Гутов Р.А

Лабораторная работа №2

Тема: «Устройство и работа механизма газораспределения»

Цель занятия:изучить устройство, назначение и работу газораспределительного механизма

Оборудование рабочего места:1. Детали ГРМ

2. Разрезы двигателей

3. Плакаты

Рассмотреть следующие вопросы:

1.Назначение механизма газораспределения и его детали. Схемы ГРМ. Их достоинства и недостатки.

2. Принцип работы ГРМ.

3. Фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

4. Регулировка теплового зазора ГРМ.

Назначение механизма газораспределения и его детали. Схемы ГРМ. Их достоинства и недостатки.

Газораспределительный механизм служит для открытия и закрытия клапанов, обеспечивая наполнение цилиндров двигателя горючей смесью или воздухом, выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

ГРМ состоит из:

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры горючей смеси и выпуск отработавших газов. Клапан состоит из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седлом. Различают впускные и выпускные клапаны. Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана, как правило, больше, чем выпускного. Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень.

Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку. Клапаны изготавливаются из сплавов металлов. Рабочая кромка тарелки клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Открытие клапана осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В настоящее время применяются две основные схемы привода клапанов: гидравлические толкатели и роликовые рычаги.

Роликовые рычаги в качестве привода клапанов более предпочтительны, т.к. имеют меньшие потери на трение и меньшую массу. Роликовый рычаг одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор. Для снижения потерь на трение место сопряжения рычага и кулачка распределительного вала выполнено в виде ролика. С помощью гидрокомпенсаторов в приводе клапанов реализуется нулевой тепловой зазор во всех положениях, обеспечивается меньший шум и мягкость работы. Конструктивно гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Гидравлический компенсатор, расположенный непосредственно на толкателе клапана, носит название гидравлического толкателя.

Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения, а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дают различные системы изменения фаз газораспределения. Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала с помощью привода, который осуществляет его вращение в два раза медленнее коленчатого вала. В качестве привода распределительного вала используются ременная, цепная и зубчатая передачи. Ременная и цепная передачи приводят в действие распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров. Зубчатая передача вращает, как правило, распределительный вал в блоке цилиндров. Ременная и цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный и, соответственно, долговечный. Но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения и гашения колебаний. Натяжные ролики обеспечивают натяжение с помощью пружины и за счет давления масла в системе смазки. В качестве цепного привода распределительного вала используются одно- и двухрядные роликовые цепи. Постепенно их вытесняют зубчатые цепи, которые взаимодействуют с зубьями звездочки щеками особой формы. Помимо распределительного вала с помощью цепи может осуществляться привод масляного насоса, балансирных валов. Ременной привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. Правда этот ресурс не такой уж и малый.

Принцип работы ГРМ.

Газораспределительный механизм (ГРМ) работает следующим образом. При вращении распределительного вала его кулачки в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя поочередно набегают на рычаги 11. Рычаги, поворачиваясь одним концом на сферических головках регулировочных болтов 18, другим концом воздействуют на стержни клапанов, преодолевают сопротивление пружин 7, 8 и открывают клапаны. При дальнейшем повороте распределительного вала кулачки сходят с рычагов, которые возвращаются в исходное положение под действием пружин 17, а клапаны закрываются под действием пружин 7 и 8.

При работе двигателя распределительный вал вращается в два раза медленнее, чем коленчатый вал. Это связано с тем, что за период рабочего цикла двигателя

СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ И СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ — Студопедия

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Теория механизмов – наука, изучающая строение, кине­матику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом.

Анализ механизмов позволяет установить структуру и закон движения ведомого звена по заданному движению начального звена или по заданным внешним силам.

Синтез механизмов позволяет проектировать механиз­мы с заданными структурными, кинематическими и динамическими свойствами для осуществления требуемых движений, а также решать другие вопросы, возникающие перед конструктором и исследователем при создании новых машин.

В связи с ростом рабочих скоростей и нагрузок на отдельные звенья машин все расчеты, связанные с их проектированием, необходимо выполнять как можно тщательнее, начиная с разработки расчетной модели механизма и кончая определением нагрузок.

Детальное изучение теории механизмов и машин особенно важно для конструкторов и инженеров-механиков, проектирующих или эксплуатирующих новое высокопроизводительное оборудование, удовлетворяющее повышенным требованиям точности.

Для закрепления, углубления и обогащения теоретического материала курса, обучения практическому применению методов кинемати­ческого и динамического анализа и синтеза механизмов, повышения интереса к изучению данной дисциплины предназначен комплекс лабораторных работ. В процессе их выполнения студент прорабатывает основные методы анализа и синтеза механизмов, углубляет и систематизирует теоретические знания, приобретает навыки исследования и проектирования механизмов, а также оформления технической документации.

Настоящее учебно-методическое пособие способствует развитию самостоятельности в работе студента. Пользуясь им, студент может без дополнительных пояснений преподавателя выполнить и оформить лабораторные работы, а также оценить уровень своей подготовки, ответив на вопросы для самоконтроля.

Лабораторный практикум является частью методических разработок кафедры «Теоретическая механика и теория механизмов и машин», поэтому авторы искренне благодарны сотрудникам, принимавшим участие в подготовке методического обеспечения данной дисциплины в Ижевском государственном техническом университете, в том числе Газизовой З.С., Езерской С.В., Мочалову В. Л, Аллилуевой Л.А. и другим.

СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ И СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Цель работы заключается в изучении строения (структуры) конкретного механизма, заданного студенту в виде некоторой модели.

1.1. Основные сведения о строении механизмов

Механизм состоит из отдельных звеньев. Звеном называется жесткая деталь или несколько деталей, жестко связанных между собой и совершающих одно движение. Все неподвижные детали образуют неподвижное звено, или стойку. У одного механизма может быть только одна стойка. Подвижные звенья бывают входными (ведущими) и выходными (ведомыми). Звено, которому сообщается движение, называется входным. Звено, которое осуществляет требуемое движение, для которого предназначен механизм, называется выходным. Начальным называют звено, координаты которого являются обобщенными для данного механизма, т. е. определяют движение всех остальных звеньев (чаще всего за начальное принимают входное звено).

Кинематической парой называется соединение двух звеньев, имеющих относительное движение между собой. Кинематические пары классифицируются по трем признакам:

1) по характеру соприкосновения звеньев;

2) по характеру относительного движения звеньев,

3) по числу наложенных на относительное движение условий связи.

По первому признаку кинематические пары делятся на высшие и низшие. Если контакт звеньев точечный или линейный, то кинематическая пара является высшей, а если соприкосновение звеньев происходит по любой поверхности – низшей.

По характеру относительного движения звеньев кинематические пары делятся на плоские и пространственные. Если движение звеньев происходит в одной или параллельных плоскостях, то пара называется плоской, в противном случае – пространственной.

По числу s наложенных на относительное движение условий связи пары делятся на пять классов. Класс кинематической пары определяется числом наложенных связей, вычисленных по формуле:

где 6 – число независимых движений свободного тела; Н – число оставшихся степеней свободы.

Для нахождения движения одного звена относительно другого необходимо отбросить внешние связи, оставив только эти два звена, и выбрать удобную систему координат. Затем одно из звеньев мысленно представляется неподвижным и определяется число независимых движений, которые имеет подвижное звено относительно неподвижного.

В качестве примера рассмотрим определение класса кинематической пары цилиндр – плоскость (рис. 1.1). При неподвижной плоскости цилиндр может иметь четыре относительных движения: два вращательных и два поступательных. Он не может вращаться вокруг оси Оу, так как нарушается линейный контакт, и не может перемещаться вдоль оси Oz, так как распадается связь (цилиндр отрывается от плоскости). В этом случае пара является парой II класса, так как число наложенных связей .

Условные обозначения некоторых кинематических пар показаны на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Условные обозначения и класс кинематических пар

Система звеньев, соединенных между собой кинематическими парами, называется кинематической цепью.

Механизмом называется кинематическая цепь с одним неподвижным звеном, в которой заданному движению одного или нескольких звеньев соответствуют вполне определенные движения всех остальных звеньев.

Одной из основных задач структурного анализа механизма является определение числа степеней свободы и класса механизма. Для решения этих задач составляется структурная схема механизма. Конструктивные элементы звеньев, а также звенья и их связи, не оказывающие влияния на движение механизма, при структурном анализе на схеме не показываются. Так, на рис. 1.3,а ролик 3 создает избыточную степень свободы, он служит только для уменьшения трения, а на рис. 1.3,б звено 3 накладывает пассивное (избыточное) условие связи, увеличивая жесткость механизма (конструкции). В обоих случаях звенья 3 не изменяют законов движения выходных звеньев 2.

Степень свободы (степень подвижности) плоского механизма определяется по формуле академика П.Л. Чебышева:

где n – число подвижных звеньев; p₄, p₅ – число кинематических пар соответственно четвертого и пятого класса.

Степень подвижности W показывает число независимых движений, которые надо задать механизму для получения определенности движения всех его звеньев.

Группой Ассура называется простейшая незамкнутая кинематическая цепь с нулевой степенью подвижности. Она не изменяет степени подвижности основного механизма (1-го класса) после присоединения к нему. Таковой является система двух звеньев АВО₂ на рис. 1.4.

Для группы Ассура

При структурном анализе плоских механизмов с высшими кинематическими парами IV класса их заменяют на низшие кинематические пары V класса. Каждая высшая кинематическая пара заменяется двумя низшими и дополнительным звеном. Тогда

и, следовательно

Так как n и р₅ могут быть только целыми числами, то число звеньев n в группе Ассура должно быть четным, а число пар пятого класса р₅ – кратно трем.

Простейшие группы Ассура состоят из двух звеньев, образующих между собой и с другими звеньями механизма три кинематические пары (рис. 1.4). Присоединив такую группу внешними парами А и О₂ к кривошипу 1 и к стойке О (рис. 1.5), получим четырехзвенный механизм О₁АВО₂ (рис. 1.6).

По классификации Л.В. Ассура – И.И. Артоболевского класс группы Ассура определяется числом кинематических пар, образующих наиболее сложный замкнутый контур. Если замкнутый контур отсутствует, то выбирается звено с наибольшим числом кинематических пар. Так, группа Ассура на рис. 1.4 является группой II класса, а на рис. 1.7 – III класса.

Порядок группы Ассура определяется числом кинематических пар, которыми группа присоединяется к имеющемуся механизму. Эти пары называются внешними.

Группы Ассура II класса второго порядка подразделяются на пять видов в зависимости от числа и расположения вращательных и поступательных пар. Наиболее часто встречающиеся виды показаны на рис 1.8.

Примеры групп Ассура различных классов и порядков представлены на рис.1.9.

Класс механизма определяется классом наиболее сложной группы Ассура. Знание класса механизма позволяет выбрать соответствующий метод кинематического и кинетостатического исследования данного механизма.

По классификации Л.В. Ассура – И.И. Артоболевского простейший двухзвенный механизм состоит из одного подвижного входного звена, например кривошипа 1, и стойки О, соединенных одной низшей кинематической парой V класса О₁ (рис. 1.5). Такой механизм называется механизмом I класса (первичным механизмом) и степень его подвижности равна единице:

Более сложные механизмы образуются присоединением к входному звену и стойке групп Ассура, обладающих нулевой степенью свободы. При этом число степеней свободы механизма W не изменяется.

Рассмотрим образование механизма на конкретном примере (рис. 1.10). К входному звену 1 и стойке О сначала присоединяется группа Ассура II класса, состоящая из двух звеньев 2, 3 и кинематических пар А,В,О₂, образуя механизм О₁АВО₂. Затем присоединяется другая группа Ассура также II класса, состоящая из звеньев 4, 5 и кинематических пар D,E,F, образуя более сложный механизм О₁АВО₂ DEF.

Формула строения механизма имеет вид:

Рассмотренный в предыдущем примере механизм является механизмом II класса, так как обе присоединенные группы Ассура – группы II класса.

Класс механизма зависит от того, какое из звеньев является входным. Так, при входном звене 1 механизм на рис. 1.11 имеет одну группу Ассура III класса и принадлежит к III классу механизмов. При входном звене 5 это будет уже механизм II класса, образованный звеньями 1, 2 с кинематической парой А,В,О₁ и звеньями 3, 4 с кинематическими парами D,C,O₂.

В процессе структурного анализа механизма от него последовательно отсоединяются группы Асура, причем сначала отсоединяется группа, наиболее удаленная от входного звена. После отсоединения всех групп Ассура остаются входное звено и стойка. Отсоединение группы Ассура не изменяет степени подвижности оставшейся части механизма, то есть движение звеньев остается неизменным.

При выполнении структурного анализа в первую очередь отсоединяются простейшие группы Ассура II класса, состоящие из двух звеньев и трех кинематических пар. Если это невозможно, то отсоединяются более сложные кинематические цепи с нулевой степенью свободы. При этом надо помнить, что в группах Ассура всегда четное число звеньев, а число кинематических пар кратно трем.

Выполняя структурный анализ, необходимо иметь в виду, что входное звено и стойка не входят в группу Ассура, а каждое звено и каждая кинематическая пара входят только в одну группу Ассура.

1.2. Порядок выполнения лабораторной работы

1. Ознакомиться с механизмом, установить его назначение (например, преобразование вращательного движен

Механизм планетарный: расчет, схема, синтез

Существуют всевозможные механические устройства. Одни из них знакомы нам с детства. Это, например, часы, велосипед, юла. О других мы узнаем, когда становимся старше. Это моторы машин, лебедки подъемных кранов и прочие. В каждом двигающемся механизме используется какая-либо система, заставляющая колесики крутиться, а машину работать. Одним из самых интересных и востребованных является планетарный механизм. Его суть состоит в том, что машину приводят в движение колесики или шестеренки, взаимодействующие между собой особым способом. Рассмотрим его подробнее.

Общие сведения

Планетарная передача и планетарный механизм так названы по аналогии с нашей Солнечной системой, которую условно можно представить так: в центре есть «солнце» (центральное колесо в механизме). Вокруг него движутся «планеты» (маленькие колесики или сателлиты). Все эти детали в планетарном механизме имеют наружные зубья. Условная солнечная система по ее диаметру имеет границу. Роль ее в планетарном механизме выполняет большое колесо или эпицикл. На нем тоже есть зубья, только внутренние. Большую работу в данной конструкции выполняет водило, представляющее собой рычажный механизм. Движение может осуществляться по-разному: либо солнце будет вращаться, либо эпицикл, но всегда совместно с сателлитами.

При работе планетарного механизма может использоваться и другая конструкция, например, два солнца, сателлиты и водило, но без эпицикла. Еще вариант — два эпицикла, но без солнца. Водило и сателлиты должны присутствовать всегда. В зависимости от количества колес и расположения осей их вращения в пространстве, конструкция может быть простой или сложной, плоской или пространственной.

Чтобы полностью понять, как работает такая система, необходимо разобраться в деталях.

Расположение элементов

Самая простая форма планетарного механизма включает в себя три комплекта передач с разной степенью свободы. Указанные выше сателлиты вращаются вокруг своих осей и одновременно вокруг солнца, остающегося на месте. Эпицикл связывает планетарный механизм снаружи и тоже вращается посредством поочередного сцепления зубьев (его и сателлитов). Такая конструкция способна в одной плоскости изменять крутящий момент (угловые скорости).

В простом планетарном механизме может вращаться солнце и сателлиты, а эпицентр оставаться фиксированным. В любом случае, угловые скорости всех составляющих не хаотичны, а имеют линейную зависимость друг от друга. По мере поворота носителя, обеспечивается низкоскоростной выход с высоким крутящим моментом.

То есть суть планетарной передачи заключается в том, что такая конструкция способна изменять, раскладывать и складывать крутящий момент и проводимую угловую скорость. Вращательные движения при этом происходят в одной геометрической оси. Устанавливается необходимый элемент трансмиссии различных транспортных средств и механизмов.

Особенности структурных материалов и схем

Однако фиксированный компонент не всегда необходим. В дифференциальных системах каждый элемент вращается. Механизмы планетарные, подобные этому, включают в себя один выход, управляемый (управляющий) двумя входами. Например, дифференциал, который управляет осью в автомобиле, представляет собой подобную передачу.

Такие системы работают по тому же принципу, что и структуры с параллельным валом. Даже простая планетарная передача имеет два входа, закрепленная кольцевая шестерня представляет собой постоянный вход нулевой угловой скорости.

Детальное описание устройств

Смешанные планетарные конструкции могут иметь разное количество колес, а также различные передачи, посредством которых они соединяются. Наличие таких деталей значительно расширяет возможности механизма. Составные планетарные конструкции могут быть собраны так, чтобы вал несущей платформы двигался с высокой скоростью. В результате некоторые проблемы с редукцией, солнечной шестерней и прочими могут быть устранены в процессе усовершенствования устройства.

Таким образом, как видно из приведенной информации, планетарный механизм работает по принципу передачи вращения между звеньями, являющимися центральными и подвижными. При этом сложные системы более востребованы, чем простые.

Варианты конфигурации

В планетарном механизме можно использовать колеса (шестерни) различной конфигурации. Подходят стандартные с прямыми зубьями, косозубые, червячные, шевронные. Тип зацепления на общий принцип работы планетарного механизма не будет влиять. Главное, чтобы совпадали оси вращения водила и центральных колес. А вот оси сателлитов могут располагаться в других плоскостях (скрещивающихся, параллельных, пересекающихся). Пример скрещивающихся — дифференциал межколесный, у которого зубчатые колеса имеют коническую форму. Пример скрещивающихся — дифференциал самоблокирующийся, у которого зацепление червячное (Torsen).

Простые и сложные устройства

Как уже отмечалось выше, схема планетарного механизма всегда включает водило и два центральных колеса. Сателлитов может быть сколько угодно. Это, так называемое, простое или элементарное устройство. В таких механизмах конструкции могут быть такими : «СВС», «СВЭ», «ЭВЭ», где:

• С — солнце.
• В — водило.
• Э — эпицентр.

Каждый такой набор колес + сателлиты называется планетарным рядом. При этом все колеса должны вращаться в одной плоскости. Простые механизмы бывают одно- и двухрядными. В различных технических приборах и машинах они используются редко. Примером может послужить планетарный механизм велосипеда. По такому принципу работает втулка, благодаря которой осуществляется движение. Ее конструкция создана по схеме «СВЭ». Сателлитов в не 4 штуки. При этом солнце жестко крепится к оси заднего колеса, а эпицентр является подвижным. Вращаться его вынуждает велосипедист, нажимающий на педали. При этом скорость передачи, следовательно, и скорость вращения могут меняться.

Гораздо чаще можно встретить сложные зубчатые планетарные механизмы. Их схемы могут быть самыми разными, что зависит от того, для чего предназначается та или иная конструкция. Как правило, сложные механизмы состоят из нескольких простых, созданных по общему правилу для планетарной передачи. Такие сложные системы бывают двух-, трех- или четырехрядные. Теоретически можно создавать конструкции и с большим числом рядов, но на практике такое не встречается.

Плоские и пространственные устройства

Некоторые думают, что простой планетарный механизм обязательно должен быть плоским. Это верно лишь отчасти. Сложные устройства тоже могут быть плоскими. Это значит, что планетарные ряды, сколько бы их ни использовалось в устройстве, находятся в одной либо в параллельных плоскостях. Пространственные механизмы имеют планетарные ряды в двух и более плоскостях. При этом самих колес может быть меньше, чем в первом варианте. Заметим, что плоский планетарный механизм такой же, как и пространственный. Разница состоит только в занимаемой устройством площади, то есть в компактности.

Степени свободы

Так называется совокупность координат вращения, позволяющая определить положение системы в пространстве в данный момент времени. Фактически каждый планетарный механизм имеет степеней свободы не менее двух. То есть угловые скорости вращения любого звена в таких устройствах не связаны линейно, как в других зубчатых передачах. Это позволяет получать на выходе угловые скорости не такие, какие есть на входе. Объяснить это можно тем, что в дифференциальной связи в планетарном механизме находятся три элемента в любом ряду, а остальные будут связаны с ним линейно, посредством какого-либо одного элемента ряда. Теоретически можно создать планетарные системы с тремя и более степенями свободы. Но на практике они оказываются неработоспособными.

Передаточное отношение планетарного механизма

Это важнейшая характеристика вращательного движения. Она позволяет определить, во сколько раз увеличился момент силы на валу ведомом по отношению к моменту вала ведущего. Определить передаточное отношение можно по формулам:

i = d2/d1 =Z2/Z1 = M2/M1 = W1/W2 = n1/n2, где:

• 1 — звено ведущее.
• 2 — звено ведомое.
• d1, d2 — диаметры первого и второго звеньев.
• Z1, Z2 — число зубьев.
• M1, M2 — крутящие моменты.
• W1 W2 — угловые скорости.
• n1 n2 — частота вращения.

Таким образом, при передаточном отношении выше единицы на ведомом валу увеличивается момент силы, а частота и угловая скорость уменьшаются. Это всегда нужно учитывать при создании конструкции, потому что передаточное отношение в планетарных механизмах зависит от того, сколько зубьев имеют колеса, и какой именно элемент ряда является ведущим.

Область применения

В современном мире существует множество различных машин. Многие из них работают с помощью планетарных механизмов.

Они используются в автомобильных дифференциалах, планетарных редукторах, в кинематических схемах сложных станков, в редукторах воздушных двигателей самолетов, в велосипедах, в комбайнах и тракторах, в танках и другой военной технике. По принципам планетарной передачи работают многие коробки передач, в приводах электрогенераторов. Рассмотрим еще одну такую систему.

Планетарный механизм поворота

Данная конструкция находит применение в некоторых тракторах, машинах на гусеничном ходу и танках. Простая схема устройства показана на рисунке ниже.

Принцип работы планетарного механизма поворота такой: водило (позиция 1) связано с барабаном тормоза (2) и ведущим колесом, расположенным в гусенице. Эпицикл (6) связан с валом передачи (позиция 5). Солнце (8) связано с диском фрикциона (3) и барабаном тормоза поворота (4). При включении блокировочного фрикциона и выключении ленточных тормозов сателлиты вращаться не будут. Они станут подобны рычагам, так как посредством зубьев связаны с солнцем (8) и эпициклом (6). Поэтому вынуждают их и водило одновременно вращаться вокруг общей оси. При этом угловая скорость одинаковая.

При выключении блокировочного фрикциона и включении тормоза поворота солнце начнет останавливаться, а сателлиты начнут двигаться вокруг своих осей. Тем самым они создают момент на водиле и вращают ведущее колесо гусеницы.

Износ

Что касается срока службы и амортизации, то в линейных механизмах планетарных систем распределение нагрузки заметно среди основных компонентов.

Термическая и циклическая усталость могут повышаться в них за счет ограниченного распределения нагрузки и того факта, что планетарные передачи могут вращаться довольно быстро по их осям. Более того, при высоких скоростях и передаточных отношениях планетарного механизма, центробежные силы могут значительно увеличить величину движения. Также следует заметить, что по мере снижения точности производства и увеличения количества сателлитов тенденция к дисбалансу возрастает.

Эти устройства и их системы могут даже подвергнуться износу или амортизации. Некоторые конструкции будут чувствительны даже к небольшим дисбалансам и способны потребовать качественные и дорогие компоненты сборки. Точным расположением планетных штифтов вокруг оси солнечной шестерни может быть ключ.

Другие схемы планетарных механизмов, которые помогают балансировать нагрузки, включают использование плавающих подузлов или «мягких» креплений, чтобы обеспечить максимально долговечное движение солнца или эпицентра.

Основы синтеза планетарных устройств

Эти знания нужны при проектировании и создании узлов машин. Понятие «синтез планетарных механизмов» заключается в расчете числа зубьев в солнце, эпицентре и сателлитах. При этом необходимо соблюсти ряд условий:

• Передаточное отношение должно равняться заданному значению.
• Зацепление зубьев колес должно быть правильным.
• Необходимо обеспечить соосность входного вала и выходного.
• Требуется обеспечить соседство (сателлиты не должны мешать друг другу).

Также при проектировании нужно учитывать габариты будущей конструкции, ее массу и КПД.

Если задано передаточное число (n), то число зубьев на солнце (S) и на планетарных шестернях (P) должно удовлетворять равенству:

n = S/P

Если допустить, что число зубьев на эпицентре рано (А), то при заблокированном водиле должно быть соблюдено равенство:

n = -S/A

Если закреплен эпицентр, то будет верным следующее равенство:

n = 1+ A/S

Так производится расчет планетарного механизма.

Преимущества и недостатки

Существует несколько видов передачи, которые благополучно используются в различных устройствах. Планетарная среди них выделяется следующими достоинствами:

• Обеспечивается меньшая нагрузка на каждый зубец колес (и солнца, и эпицентра, и сателлитов) за счет того что нагрузка на них распределяется более равномерно. Это положительно влияет на срок службы конструкции.
• При той же мощности планетарный механизм имеет меньшие габариты и массу, чем при использовании других видов передачи.
• Возможность достигать большего передаточного числа с меньшим количеством колес.
• Обеспечение меньшего уровня шума.

Недостатки планетарных механизмов:

• Нужна повышенная точность при их изготовлении.
• Малый КПД при сравнительно большом передаточном отношении.

Структурная и кинематическая схемы, отличия — Студопедия.Нет

Схемы могут быть структурными и кинематическими. Структурная схема кинематической цепи или механизма указывает только звенья и характер их взаимосвязи, т. е. вид кинематических пар. Кинематическая схема в дополнение к этому вычерчивается в масштабе с указанием тех размеров, которые определяют кинематические параметры механизма.

Примеры структурных групп (группа Ассура)

На рис. 1.5 показаны все виды таких групп.

К механизму эти группы присоединяются внешними кинематическими парами.

При структурном анализе механизма ему присваивают класс равный наивысшему классу входящей в него структурной группы. Здесь мы будем рассматривать только плоские рычажные механизмы 2-го класса 2-го порядка. Они являются наиболее простым, но широко применяемым видом рычажных механизмов. Их структура легко поддается классификации, для них удается получить аналитическое решение задачи кинематического анализа.

Что означает число степеней свободы механизма

Это одно из важнейших структурных понятий. Ранее для него применялся термин “подвижность” механизма. По физическому смыслу это количество независимых движений, которые могут совершать звенья механизма. Каждой степени свободы соответствует своя обобщённая координата, т.е. число степеней свободы равно количеству обобщенных координат.

Суть метода планов при КА рычажного механизма

1. По исходно заданным кинематическим параметрам движения входного звена определяются параметры движения той его точки, в которой присоединяется первая структурная группа. Эти значения преобразуются в её систему координат.

2. Производятся расчеты для этой структурной группы и вычисляются параметры движения той точки её звена, в которой присоединяется следующая группа.

3. Эти значения преобразуются в систему координат следующей структурной группы, производится её расчет и т.д.

Задача кинематического анализа рычажного механизма

Тогда задача кинематического анализа формулируется следующим образом: при известных мгновенных значениях кинематических параметров движения входного звена определить мгновенные значения кинематических параметров движения остальных звеньев.

Таким образом, задача кинематического анализа решается автономно в каждом положении механизма, а для полного кинематического исследования её надо решить многократно для ряда последовательных положений механизма за весь цикл его работы.

Примеры кулачковых механизмов

Примеры представлены на рис. 3.1. Звено, контактирующее с кулачком непосредственно или через ролик, называется толкателем или, если оно совершает качательные движения – коромыслом (вращающимся толкателем).

Средства, применяемые для обеспечения непрерывности контакта кулачка и толкателя, называются замыканием механизма.

Основные понятия и термины при построении структурной и кинематической схем рычажных механизмов

Перед тем, как приступить к выполнению курсового проекта, необходимо вспомнить основные понятия и термины. Данный раздел содержит краткую теоретическую выжимку, которая позволит комфортно воспринимать дальнейшую информацию.

Основные понятия

Рычажным называют механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары.

Шарнирным называют механизм, звенья которого образуют только вращательные пары.

Структурная схема механизма – схема механизма, указывающая стойку, подвижные звенья, виды кинематических пар и их взаимное расположение. Может изображаться графически, либо цифровой, либо буквенно-цифровой записью.

Кинематическая схема механизма – структурная схема с указанием размеров звеньев, необходимых для кинематического анализа механизма.

Синтез механизма – проектирование механизма по заданным его свойствам, включая выбор структурной схемы и определение параметров механизма.

Структурный синтез – проектирование структурной схемы механизма.

Кинематический синтез – проектирование кинематической схемы механизма.

Динамический синтез – проектирование кинематической схемы механизма с учетом его динамических свойств, в том числе распределение масс звеньев.

Приближенный синтез механизма – синтез механизма с приближенным выполнением заданных условий.

Оптимизационный синтез механизма – синтез механизма по методу оптимизации, т. е. с определением выходных параметров синтеза из условия минимума (максимума) целевой функции при выполнении принятых ограничений.

Входные параметры синтеза механизма – независимые между собой постоянные параметры механизма, установленные заданием на его синтез.

Коэффициент изменения средней скорости выходного звена – отношение средних скоростей выходного звена за время его движения за период кинематического цикла в прямом (рабочем) и обратном (вспомогательном) направлениях.

Звено механизма – твердое тело, входящее в состав механизма. Звено может состоять из нескольких деталей, образующих неразъемное соединение, не допускающее между деталями относительного движения.

Стойка – звено, принимаемое за неподвижное.

Функция положения механизма – зависимость координаты выходного звена от обобщенных координат механизма.

Выходное звено – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Обобщенная координата механизма – каждая из независимых между собой координат, однозначно определяющих положение всех звеньев механизма относительно стойки при наименьшем их числе. Для механизма только с голономными связями число обобщенных координат совпадает с числом степеней свободы этого механизма.

Число степеней свободы– число независимых вариаций обобщённых координат (возможных перемещений) механизма. Структурные степени свободы механизма определяются геометрическими связями. Параметрические степени свободы зависят от массы, жесткости звеньев и параметров режима движения.

Связи – ограничения, налагаемые на положения и скорости твердого тела или материальной точки, которые должны выполняться при любых действующих на механическую систему силах. Всякую связь можно отбросить и заменить силой – реакцией связи или системой сил в общем случае. Связи в механизмах осуществляются с помощью элементов контактирующих звеньев в кинематической паре, гибких элементов, магнитного поля и др.

Связи геометрические – связи, уравнения которых содержат только координаты точек механической системы (и, возможно, время).

Связи дифференциальные – связи, уравнения которых содержат координаты точек и производные от этих координат по времени (и, возможно, время). Если уравнения дифференциальных связей могут быть проинтегрированы, т. е. могут быть приведены к геометрическим связям, то связи называются голономными.

Связи удерживающие и неудерживающие – различают в зависимости от ограничений на перемещение в противоположенных направлениях.

Кинематическая пара – соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.

Приводная кинематическая пара – кинематическая пара, в которой звенья перемещаются принудительно посредством привода, смонтированного на них.

Входное звено – звено, которому сообщается движение для приведения в движение других звеньев механизма.

Начальная кинематическая пара – пара, звеньям которой приписывается одна или несколько обобщенных координат механизма.

Начальное звено – звено, которому приписывается одна или несколько обобщенных координат механизма.

Элемент кинематической пары – совокупность поверхностей, линий и отдельных точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару.

Кинематическая цепь – система звеньев, связанных между собой кинематическими парами.

Контур – линия, очерчивающая расположение звеньев в механизме. Механизм может содержать один или несколько замкнутых или незамкнутых контуров.

Векторный контур механизма – контур, составленный из геометрических векторов, связанных со звеньями механизма.

Подвижность кинематической пары – число степеней свободы в относительном движении ее звеньев. Различают одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиподвижные кинематические пары. В плоских механизмах подвижность пары не связана однозначно с ее классом.

Условные обозначения кинематических пар

Поступательная пара – одноподвижная пара, допускающая прямолинейное-поступательное движение одного звена относительно другого.

Вращательная пара – одноподвижная пара, допускающая вращательное движение одного звена относительно другого.

Винтовая пара – одноподвижная пара, допускающая винтовое движение одного звена относительного другого.

Цилиндрическая пара – двухподвижная пара, допускающая вращательное и поступательное (вдоль оси вращения) движение одного звена относительного другого.

Сферическая (с пальцем) двухподвижная пара – двухподвижная пара, допускающая сферическое движение одного звена относительно другого.

Сферическая трехподвижная – трехподвижная пара, допускающая сферическое движение одного звена относительно другого.

Плоскостная пара – трехподвижная пара, допускающая плоское движение одного звена относительно другого.

Низшая пара – кинематическая пара, в которой элементы звеньев соприкасаются по поверхности постоянно, обеспечивая требуемое относительное движение звеньев.

Высшая пара – кинематическая пара, в которой элементы звеньев соприкасаются по линиям или в точках постоянно, обеспечивая требуемое относительное движение звеньев.

Кинематическое соединение – кинематическая цепь с числом звеньев более двух, эквивалентная заменяющей кинематической паре, но отличающаяся по своей конструкции.

Избыточные связи в механизме – повторяющиеся (или зависимые) связи, удаление которых не изменяет заданного числа степеней свободы механизма. Отклонения в расположении связей компенсируются деформацией звеньев, износом контактирующих поверхностей, зазорами между элементами пар, повышенной точностью изготовления и сборки звеньев, кромочным контактом элементов пар. Структурная схема механизма без избыточных связей называется основной схемой.

Структурная группа – кинематическая цепь, число степеней свободы которой равно нулю относительно элементов ее внешних пар и которая не может распадаться на более простые структурные группы. Структурные группы могут быть однозвенными (с двумя или большим числом кинематических пар разной подвижности), двухзвенными и многозвенными. Структурная группа удовлетворяет следующим условиям:

• плоская группа 3n = 2p₁-p₂ ;
• пространственная группа 6n = 5p₁+4p₂+3p₃+2p₄+p₅.

Здесь n – число звеньев в группе; p₁, p₂, …, p₅ – число кинематических пар, подвижность которых указана цифровым индексом.

Угол давления – угол между направлениями нормальной реакции в кинематической паре и скорости точки приложения этой силы. В зависимости от типа механизма при синтезе назначают допустимые значения угла давления [ν_доп].

Целевая функция – линейная функция конечного числа переменных, которые удовлетворяют конечному числу дополнительных условий (ограничений), имеющих вид линейных уравнений или линейных неравенств. При формировании целевой функции при синтезе механизма учитывают главное, обязательное или желательные условия, связанные с обеспечением заданного движения звеньев, возможностью существования механизма при заданном диапазоне изменения обобщенной координаты механизма, с конструктивными ограничениями, с допускаемыми значениями углов давления.

Плоский механизм – механизм, подвижные звенья которого совершают плоское движение, параллельное одной и той же неподвижной плоскости. Все остальные механизмы относятся к пространственным.

Квазиплоский механизм – пространственный механизм, по своей структуре не имеющий контурных избыточных связей, однако элементы кинематических пар имеют такое расположение в пространстве, при котором звенья совершают сложное движение, достаточно близкое к плоскому движению, параллельному одной и той же неподвижной плоскости. Это позволяет при расчете кинематических и кинетостатических параметров характеристик механизма пользоваться с некоторыми допущениями двухмерными системами отсчета взамен трехмерной системы отсчета.

Масштаб – отношение линейных размеров изображения физической величины в виде отрезка (мм) к ее числовому значению в принятых единицах для этой величины.

Например,

длина – м;

время – с;

сила – Н;

угол – радиан или угловой градус;

скорость – м·с^-1, рад·с^-1;

ускорение — м·с²;

частота вращения — c^-1;

работа — Дж;

момент силы — Н·м;

давление — Н/м², Па.

Соответственно единицы для масштабов:

[ μ_l ] = 1 мм/м;

[ μ_t ] = 1 мм/с;

[ μ_F ] = 1 мм/Н;

[ μ_φ ] = 1 мм/рад;

[ μ_ν ] = 1 мм/м·с^-1;

[ μ_а ] = 1 мм/м·с^-2;

[ μ_А ] = 1 мм/Дж;

[ μ_ν ] = 1 мм/м·с^-1;

[ μ_М ] = 1 мм/Н·м;

[ μ_p ] = 1 мм/Па;

Обратите внимание:

[ μ_φ ] = 1 мм/рад;

В системе СИ мера угла — радиан.

Деталь и звено — Лекции и примеры решения задач технической механики

Деталь

Деталь – составная часть механического устройства, выполненная без применения сборочных операций (например: болт, гайка, вал, станина станка, полученная литьем и т.д.).

Деталь является элементарной составной частью машины. Типы деталей, их расчет, выбор формы, создание рабочего чертежа подробно рассматриваются в курсе «Детали машин и основы конструирования». В теории механизмов и машин в качестве элементарной составной части рассматривается более сложная конструкция – звено.

Звено

Звено – это деталь или группа деталей, представляющих с кинематической точки зрения единое целое (т.е. группа деталей, жестко соединенных между собой и движущихся как единое твердое тело).

На рисунке 1 изображен шатун поршневого двигателя (или поршневого компрессора). Он состоит из относительно большого количества деталей (непосредственно сам шатун, шатунная крышка для присоединения его к коленчатому валу, запрессованные в отверстия бронзовые втулки для уменьшения трения, болты и гайки для соединения шатунной крышки с шатуном – рисунок 1а), но в собранном виде представляет собой жесткую конструкцию, неизменяемую в процессе работы машины (рисунок 1б). Таким образом, шатун является отдельным звеном механизма.

В реальном механизме звенья часто имеют довольно сложную конфигурацию (конструкцию), поэтому при анализе и синтезе механизмов используют кинематические схемы. Кинематическая схема – это условное изображение звеньев и всего механизма, выполненное строго в масштабе.

При составлении кинематической схемы выделяются основные элементы звена, которыми оно присоединяется к другим звеньям механизма (отверстия, направляющие и т.д.). Эти элементы изображаются условно (например, отверстии – в виде окружностей произвольного радиуса) и соединяются жесткими стержнями. На рисунке 1в представлена кинематическая схема шатуна, изображенного на рисунке 1б.

Под масштабом в теории механизмов и машин понимают количество истинных единиц измеряемой величины, заключенное в одном миллиметре чертежа. Другими словами – это «цена» одного миллиметра. Такое понимание масштаба (иногда его называют масштабным коэффициентом) очень удобно при анализе работы механизма, т.к. является универсальным и позволяет представлять в виде отрезка любую физическую величину, что очень важно при использовании графических и графоаналитических методов исследования.

Масштаб в такой интерпретации является размерной величиной. Обычно истинная величина представляется без черты над ее обозначением, а обозначение с чертой (аналогично обозначению вектора) представляет собой отрезок на чертеже в миллиметрах, изображающий данную величину.

Пусть

AB – истинный размер звена в метрах;
__
AB – отрезок, изображающий звено АВ на кинематической схеме в миллиметрах,
Тогда масштаб длин (масштаб данной кинематической схемы механизма)

Примечание: масштаб обычно обозначают латинской буквой K или греческой буквой μ.

Аналогично можно представлять в виде отрезков любые величины (перемещения звеньев, скорости, ускорения, время, силы и т.д.) на планах, диаграммах, различных графиках и др.

В зависимости от характера движения звенья могут иметь собственные названия. Ниже приведены некоторые из них:

• кривошип – звено, совершающее вращательное движение вокруг неподвижной оси и делающее при этом полный оборот;
• коромысло – звено, совершающее возвратно-вращательное движение;
• ползун – звено, движущееся поступательно;
• шатун – звено, совершающее сложное плоскопараллельное движение;
• кулиса – коромысло (или, иногда, кривошип), по которому движется ползун;
• стойка – звено, принятое за неподвижное (по определению звена стойка в механизме может быть только одна – все неподвижные детали обязательно крепятся на некоторой станине, корпусе, картере, основании и представляют одну жесткую конструкцию, т.е. одно звено).

На кинематической схеме стойка обычно изображается в виде отдельных фрагментов в тех местах, где к ней присоединяются другие звенья механизма, что резко упрощает эту схему.

Примечание: в процессе изложения курса могут встретиться другие названия звеньев, которые будут введены по мере необходимости.

Кинематическая пара >
Курсовой проект по ТММ >

Диаграмма конечного автомата

: Учебное пособие по UML с ПРИМЕРОМ

• Home

• Testing

  • • Back
    • Agile Testing
    • BugZilla
    • Cucumber
    • Database Testing 9L000
    • 9000 J2000 Тестирование базы данных

    9000

    • Назад
    • JUnit
    • LoadRunner
    • Ручное тестирование
    • Мобильное тестирование
    • Mantis
    • Почтальон
    • QTP
    • Назад
    • Центр качества (ALM)
    • Центр качества (ALM)

    0003

    • Управление тестированием
    • TestLink

• SAP

  • • Назад
    • ABAP
    • APO
    • Начинающий
    • Basis
    • BODS
    • BI
    • BPC
    • CO
    • Назад
    • CRM
    • Crystal Reports
    • Crystal Reports
    • FICO
    • Заработная плата
    • Назад
    • PI / PO
    • PP
    • SD
    • SAPUI5
    • Безопасность
    • Менеджер решений
    • Successfactors
    • SAP Tutorials

    4

  • Web
  • Apache
  • AngularJS
  • ASP.Net
  • C
  • C #
  • C ++
  • CodeIgniter
  • СУБД
  • JavaScript
  • Назад
  • Java
  • JSP
  • Kotlin
  • Linux
  • Linux
  • Kotlin
  • Linux

  js

  • Perl
  • Назад
  • PHP
  • PL / SQL
  • PostgreSQL
  • Python
  • ReactJS
  • Ruby & Rails
  • Scala
  • SQL

  000

  • SQL

  000

  0003 SQL

  000

  0003 SQL

  000

  • UML
  • VB.Net
  • VBScript
  • Веб-службы
  • WPF