Кривошипно-шатунный и кулачковый механизмы: устройство, назначение область применения.

В современных машинах и приборах широкое применение получили рычажные механизмы и в первую очередь кривошипно – шатунный механизм (см. модель), состоящий из стойки 1, кривошипа 2, шатуна 3, ползуна 4

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное прямолинейное движение ползуна. Наоборот, когда ведущим звеном является ползун, возвратно-поступательное прямолинейное движение ползуна преобразовывается во вращательное движение кривошипа и связанного с ним вала.

Кривошипно-шатунные механизмы широко применяют в поршневых двигателях, компрессорах, прессах, насосах и т. д.

Если прямая хх, по которой движется центр шарнира, проходит через ось вращения кривошипа О, то механизм носит название центрального. Если эта прямая не проходит через точку О, то полученный механизм называется дезаксиальным или нецентральным

В некоторых случаях необходимо найти аналитические зависимости - перемещения, скорости и ускорения ползуна кривошипно-шатунного механизма от угла поворота кривошипа.

Перемещение ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа:

S = r (1-cos a)

Скорость ползуна определяется:

V=S/a = w r sin a

Ускорение ползуна:

a = w ²r cos a

Кулачковые механизмы применяют в тех случаях, когда перемещение, скорость и ускорение ведомого звена должны изменяться по заранее заданному закону, в частности, когда ведомое звено должно периодически останавливаться при непрерывном движении ведущего звена.

Чаще всего кулачковый механизм состоит из трех звеньев

кулачка 1, толкателя 2 и стойки З. На рис. Б представлен четырехзвенный кулачковый механизм (четвертое звено — ролик 4)

 

Кулачковьте механизмы подразделяются на плоские и пространственные. Плоскими называют такие кулачковые механизмы, у которых кулачок и толкатель перемещаются в одной или параллельных плоскостях; пространственным и — такие, у которых

кулачок в толкатель перемещаются в непараллельных плоскостях.

На рис. представлена схема пространственного и цилиндрического кулачкового механизма с профильным пазом на боковой поверхиости. Для увеличения стойкости кулачки изготовляют из высококачественной стали с рабочей поверхностью высокой твердости. С целью уменьшения трения и износа на толкателе устанавливают ролик, который вращается на оси и катится без скольжения по рабочей поверхности кулачка (рис. 1, б).

Кроме износа звеньев недостатком кулачковых механизмов является необходимость обеспечивать постоянное соприкосновение (замыкание) между звеньями. В процессе работы кулачкового механизма могут возникать большие усилия, главным образом инерционные, направленные на отрыв рабочей поверхности толкателя от кулачка. Для восприятия этих усилий применяется либо геометрическое (кинематическое), либо силовое замыкание кинематической цепи.

Геометрическое (кинематическое) замыкание применено в механизме с пазовым кулачком. Толкатель движется поступательно. При вращении кулачка ролик толкателя соприкасается с боковыми сторонами паза, про резанного на кулачке. Паз создает два рабочих профиля кулачка, которые перемещают ролик толкателя в обоих направлениях.

При силовой замыкании толкатель во всех положениях при жат к кулачку с силой, которая больше силы, стремящейся оторвать толкатель от кулачка. Замыкающая сила в подавляющем большинстве случаев создается пружиной

К числу недостатков кулачковых механизмов следует отнести сложность изготовления профиля кулачка, от которого требуется большая точность. В тех случаях, когда толкатель должен перемещать с периодическими остановками, участки профиля кулачка, соответствующие этим периодам, должны быть очерчены дугами окружности, проведенными из центра вращения кулачка.

15.Основные требования к машинам и деталям машин. Характеристики некоторых машиностроительных материалов. Краткие сведения о стандартизации и взаимозаменяемости машин.

Как указано в решениях ГОСТ, потребности социалистического производства, имеющего основной целью всемерное неуклонное повышение благосостояния трудящихся, определяют основные тенденции в развитии советского машиностроения: увеличение производительности и мощности машин, скоростей, давлений и других показателей интенсивности технологических процессов, повышение к. п. д. машин, уменьшение их массы и габаритов, широкую автоматизацию управления машинами, повышение их надежности и долговечности, снижение стоимости изготовления, повышение экономической эффективности эксплуатации, удобства и безопасности обслуживания.

С этими тенденциями непосредственно связаны общие требования, предъявляемые к машинам независимо от их назначения: высокая производительность; высокий к. п. д.; удобство и простота сборки, разборки, обслуживания и управления; низкая стоимость изготовления; надежность; долговечность и безопасность в работе; малые габариты и масса. Отсюда вытекают следующие основные требования к деталям любой машины:

прочность — деталь не должна разрушаться или получать остаточные деформации под влиянием действующих на нее сил в течение заданного срока службы;
жесткость — упругие перемещения, возникающие в детали под влиянием действующих на нее сил, не должны превышать некоторых допустимых заранее заданных величин;
износостойкость — износ детали в течение заданного срока службы не должен вызывать нарушения характера сопряжения ее с другими деталями и приводить к недопустимому уменьшению ее прочности;
малая масса и минимальные габариты — деталь должна иметь достаточные прочность, жесткость и износостойкость при минимально возможных габаритах и массе;
недефицитность материалов — удовлетворение всех предыдущих требований не должно осуществляться за счет применения дефицитных материалов, так как использование таких материалов приводит к резкому увеличению стоимости детали;
технологичность — форму и материал детали желательно выбирать такими, чтобы изготовление ее требовало наименьших затрат труда и времени;
безопасность — форма и размеры детали должны обеспечивать безопасность обслуживающего персонала при изготовлении и эксплуатации машины;
соответствие государственным стандартам — деталь должна удовлетворять действующим стандартам на формы, размеры, сорта и марки материала.

Наиболее распространенными материалами в машиностроении являются стали различных марок, чугуны, бронза, пластмассы, древесина, резина и др. Работа с таблицей стр. 170

Краткие сведенья о стандартизации и взаимозаменяймости деталей машин

Стандартизацией называется установление обязательных норм, которым должны соответствовать типы, сорта (марки), параметры (в частности, размеры), качественные характеристики, методы испытаний, правила маркировки, упаковки, хранения продукции (сырья, полуфабрикатов, изделии).

Для обеспечения единых норм и технических требований к продукции, обязательных для всех отраслей народного хозяйства СССР, установлены Государственные общесоюзные стандарты — ГОСТы.

В машиностроении, например, стандартизованы:
- обозначения общетехнических величин, правила оформления чертежей: ряды чисел, распространяемые на линейные размеры;
- точность и качество поверхностей деталей;
- материалы, их химический состав, основные механические свойства и термообработка;
- форма и размеры деталей и узлов наиболее массового применения: болтов, винтов, шпилек, гаек, шайб, шплинтов, заклепок, штифтов, шпонок, ремней, цепей, муфт, подшипников качения;
- конструктивные элементы большинства деталей машин: модули зубчатых и червячных колес, диаметры и ширина шкивов, конструктивные формы и размеры шлицевых соединений и т. п.

Кроме общесоюзной существует также ведомственная стандартизация, которую принято называть нормализацией. Нормализация проводится в пределах какой-либо одной отрасли производства или даже одного завода. Со стандартизацией тесно связана унификация деталей и узлов машин.

Унификацией называется устранение излишнего многообразия изготовляемых изделий, сортамента материалов и т. п. путем сокращения их номенклатуры, а также использования в ранных (по размерам и назначению) машинах общих узлов и деталей.

Таким образом, узлы и детали, спроектированные однажды для какой-либо машины, без изменений используются в других машинах.

Широкое внедрение стандартизации обеспечивает возможность массового производства деталей на специализированных заводах, приводит к уменьшению трудоемкости и стоимости их изготовления.

Важнейшей чертой современного машиностроения является взаимозаменяемость, без которой невозможно было бы серийное и массовое производство машин.

Взаимозаменяемостью называется свойство деталей или узлов машин, обеспечивающее возможность их использования при сборке без дополнительной обработки (пригонки) при соблюдении технических требований, предъявляемых к работе данного узла, механизма, машины.

Для стран — членов Социалистического Экономического Содружества предусмотрена комплексная программа по стандартизации. Разработана единая для этих стран система допусков и посадок (ЕСДП СЭВ) и установлен ряд стандартов, соблюдение которых обязательно.

Реализация Комплексной программы СЭВ по стандартизации повышает эффективность экономического и научно-технического сотрудничества стран — членов СЭВ (взаимозаменяемость, единство технической документации) для успешного сотрудничества стран — членов СЭВ в области машиностроения и приборостроения.