Кривошипно коромысловый механизм достоинства и недостатки

Тема:Синтез плоских механизмов с низшими парами. Условия существования кривошипа в четырёхзвенных механизмах

Плоские механизмы с низшими парами применяются во многих машинах, приборах и устройствах. Достоинства этих механизмов определяются в основном особыми свойствами низших пар, в которые входят звенья.

В низших парах удельное давление и износ меньше чем в высших кинематических парах. Элементы звеньев , образующих эти пары, изготовляются достаточно просто и точно, так как технология обработки плоскостей и цилиндрических поверхностей хорошо развита.

Для низших пар на требуется пружин и других устройств, обеспечивающих постоянное замыкание пар.

При помощи плоских механизмов с низшими парами можно теоретически точно воспроизвести любую плоскую алгебраическую кривую. Однако практическое применение этих механизмов ограничивается их многозвенностью.

С увеличением же числа звеньев в механизме возрастает вероятность получения недопустимых углов передачи и искажения заданной зависимости вследствие накопления ошибок, происходящих от неточности изготовления механизма.

Однако современные методы проектирования механизмов с помощью компьютеров расширяют область их применения.

Целью проектирования (синтеза) кинематической схемы механизма является определение размеров звеньев, при которых будет обеспечено необходимое преобразование движения. Обычно приходится решать задачу синтеза механизма, ведомое (рабочее) звено которого должно иметь возвратно-вращательное или возвратно-поступательное движение.

Как правило, бывает задано полное перемещение ведомого звена S или y и относительное положение осей вращения или направляющих ведущего и ведомого звеньев. В отдельных случаях могут быть наложены ограничения на углы давления.

Синтез шарнирного четырёхзвенника по заданному ходу коромысла. Пусть заданы крайние положения B1C и B2C коромысла (ведомого звена) и, следовательно, угол y его поворота (рис. 1); кривошип OA должен делать полный оборот. Точка O может быть выбрана произвольно. Соединяем её с точками B1 и B2. Из чертежа следует:

• OB1 = l – r и OB2 = l + r, (1)
• где r – радиус кривошипа OA; l – длина шатуна AB.
• Проектирование шарнирного четырёхзвенника по заданному ходу коромысла
• Рисунок 1
• Из рис. 1 следует, что
• OB2 – OB1 = l + r – l + r = 2 r, (2)
• откуда

Синтез шарнирного четырёхзвенника по заданному коэффициенту увеличения средней скорости коромысла. Из рис. 1 видно, что коэффициент увеличения средней скорости равен

и зависит от угла q между направлениями кривошипа в крайних положениях механизма. Тогда угол q

Синтез кривошипно-ползунного механизма по заданному перемещению S ползуна. Это перемещение можно выполнить при различных размерах шатуна. Поэтому обычно дополнительно задают максимальное расстояние xmax от крайнего положения ползуна до шарнира A кривошипа. Этот размер определяет габариты проектируемого механизма. Для аксиального механизма (на рис. 2) имеем

OB2 = xmax = l + r; B1B2 = S = 2 r,

откуда

1. Проектирование кривошипно-ползунного механизма
3. Рисунок 2

Если заданы дополнительные условия, то построенный центральный (аксиальный) механизм может не удовлетворять этим условиям. Тогда необходимо переходить к дезаксиальному механизму и определять параметры l, r и a этого механизма.

Дополнительно могут быть заданы:

a) наибольший допустимый угол давления gmax внутри рабочего хода. Из рис. 2 следует, что можно составить следующие три уравнения:

• a2 + (xmax — S)2 = (l — r)2,
• a2 + xmax2 = (l + r)2,
• r — a = l sin gmax.
• Решая их совместно, определяем основные размеры дезаксиального кривошипно-ползунного механизма:

1. b) величина отношения Тогда для определения l, r и a используем уравнения
2. a2 + (xmax — S)2 = (l — r)2, a2 + xmax2 = (l + r)2, r = l×l,
3. решая которые получаем

c) при заданных S, gmax и l можно спроектировать дезаксиальный механизм. Для определения параметров l, r и a (a — эксцентриситет) механизма используем следующие три уравнения (см. рис. 2):

• r — l×sin gmax = a, r = l×l.
• Решая их совместно, находим
• где
• m = l — sin gmax.
• По найденной величине l из второго и третьего уравнений находят r и a.
• Условия существования кривошипа в четырёхзвенных механизмах

Пусть дан механизм шарнирного четырёхзвенника ABCD (рис. 3), у которого длины звеньев обозначены через a, b, c и d. Требуется выяснить, при каких условиях звено AB будет кривошипом, т.е. будет проворачиваться на угол 2p, если принято, что a

Кривошипно-коромысловый механизм

ВикиЧтение

Большая энциклопедия техники Коллектив авторов

Кривошипно-коромысловый механизм

Кривошипно-коромысловый механизм выполняется в виде четырехзвенного механизма, в состав которого входят кривошип и коромысло.

Данный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа АВ в качательное движение коромысла СД или наоборот – качательного движения коромысла во вращательное движение кривошипа.

Кривошип АВ соединен с коромыслом СД посредством шатуна ВС. Функция положения кривошипно-коромыслового механизма связывает угол качания коромысла ? с углом поворота кривошипа ?.

За один оборот кривошипа коромысло поворачивается на угол ?0 в одну сторону и на такой же угол в другую сторону. При качании коромысла от одного крайнего положения до другого кривошип поворачивается на угол ?0 ? 180°.

Обычно размеры звеньев указанного механизма подобраны таким образом, что за половину оборота кривошипа ?0Z коромысло совершает полное качание ?0Z в одну сторону. Функция положения кривошипно-коромыслового механизма имеет симметричный вид.

Кривошипно-коромысловые механизмы широко используются на нефтепромыслах в виде качающих нефть устройств (над скважинами).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Зубчатый механизм
Сложный зубчатый механизм представляет собой приспособление с зубчатыми передачами, в которых участвует свыше двух зубчатых колес. Устройства могут разрабатываться как своеобразной структурной технологией, так и при помощи последовательного,

Кривошипно-ползунный механизм

Кривошипно-ползунный механизм
Кривошипно-ползунный механизм представляет собой рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и ползун. Данный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное

Кулачковый механизм

Кулачковый механизм
Кулачковый механизм – механизм, в состав которого входит кулачок. В различных отраслях промышленно-хозяйственного комплекса России широко применяются кулачковые механизмы в разных вариантах.Вариант первый: в механизме кулачок имеет рабочую

Кулисный механизм

Кулисный механизм
Кулисный механизм – рычажный механизм, в состав которого входит кулиса. В различных машинах, станках и другом оборудовании широко применяются различные виды кулисного механизма:  1) кулисно-ползунный механизм;  2) кривошипно-кулисный

Механизм

Механизм
Механизм – система, состоящая из нескольких элементов (или звеньев) и предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых элементов в требуемые движения других элементов данной системы. Для механизмов характерны:  1) механические

Рычажный механизм

Рычажный механизм
Рычажный механизм – механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары. Примером рычажного механизма является кулачково-рычажный механизм – устройство, представляющее собой соединение

Фрикционный механизм

Фрикционный механизм
Фрикционный механизм – устройство, в котором передачу движения, разгон или торможение осуществляют благодаря силам трения между прижимаемыми друг к другу элементами. Во фрикционном механизме, состоящем из жестких элементов (в передаче, муфте,

Храповый механизм

Храповый механизм
Храповый механизм – устройство, в котором относительное движение звеньев возможно только в одном направлении, а в другом направлении звенья такого механизма взаимодействуют благодаря давлению их элементов и не могут перемещаться относительно друг

Цевочный механизм

Цевочный механизм
Цевочный механизм – механизм, имеющий цевочное зацепление в виде зубчатого зацепления посредством цилиндрических круговых элементов – цевок и зубьев с сопряженным профилем. Примером цевочного механизма является цевочная передача, в которой

Шарнирный механизм

Шарнирный механизм
Шарнирный механизм – механизм, имеющий в своей конструкции один или несколько шарниров в виде звеньев – вращательных пар. Шарнирные механизмы подразделяются на:  1) двухзвенные (самые простые);  2) трехзвенные;  3) четырехзвенные.Четырехзвенные

Читать онлайн "Большая энциклопедия техники" автора Коллектив авторов — RuLit — Страница 136

Важной составной частью коробки подач является множительный механизм с зубчатыми колесами (с числом зубьев – 18; 28; 15; 30; 45; 48) и специальной муфтой.

Вращение множительного механизма коробки подач передается на вал механизма передачи движения, далее на ходовой вал (или ходовой винт), на котором установлены зубчатые колеса с числом зубьев 28; 28; 56; 56.

В коробке подач имеются еще две муфты, из которых вторая – обгонная.

• Коробка скоростей – механизм, являющийся важной составной частью токарно-винторезного станка, предназначается для передачи вращения от электродвигателя к шпинделю, в котором крепится обрабатываемая заготовка (или деталь).
• Коробка скоростей размещается внутри так называемой передней бабки станка, представляющей собой литую чугунную коробку больших размеров, внутри которой находится также шпиндель – в виде полого вала.
• Коробка скоростей состоит из зубчатых колес, валов и других элементов, служит для приведения шпинделя во вращение, а также для изменения его частоты вращения внутри чугунного литого корпуса передней бабки.
• Принцип работы коробки скоростей одинаков во всех конструкциях токарно-винторезных станков вплоть до станков нового поколения с числовым программным управлением.

Коромыслово-кулисный механизм

Коромыслово-кулисный механизм – рычажный четрехзвенный механизм, в состав которого входят коромысло и кулиса. Этот механизм служит для преобразования качательного движения входного звена (коромысла или кулисы). Коромысло и кулиса взаимодействуют посредством шатуна.

Особенностью коромыслово-кулисного механизма является возможность размещения осей симметрии зон качания входного и выходного звеньев под углом, близким или равным 60°.

Коромыслово-кулисный механизм применяется в некоторых станочных автоматических линиях машиностроительных производств.

Кран-укосина – подъемный механизм, имеющий небольшие (сравнительно) размеры, предназначен для подъема крупногабаритных деталей различных машин или оборудования с одновременным перемещением на расстояние, равное длине его верхнего рычага – балки.

Кран-укосина имеет простое устройство: стойку-опору, вокруг которой вращается укосина в виде рычага-балки. По рычагу-балке перемещается при помощи лебедки колесошкив, через которое потянут трос с чашками-крюками на конце для подъема груза и его перемещения.

Лебедка приводится в действие от небольшого электродвигателя, размещенного в верхней части крана-укосины. Кран-укосина обычно устанавливается на ремонтных участках цехов.

Кривошип – вращающееся звено шарнирного или рычажного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси. Конструктивно кривошип выполняют в виде детали с двумя отверстиями, или цапфами – элементами вращательных цилиндрических пар.

Одна из пар в плоском механизме может быть сферической для компенсации перекосов осей звеньев. В пространственном механизме пару, в состав которой входят два подвижных звена, обычно выполняют сферической.

Кривошип конструктивно совмещают с маховиком или колесом, а также выполняют в виде эксцентрика или коленчатого вала.

Кривошипно-коромысловый механизм

Кривошипно-коромысловый механизм выполняется в виде четырехзвенного механизма, в состав которого входят кривошип и коромысло.

Данный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа АВ в качательное движение коромысла СД или наоборот – качательного движения коромысла во вращательное движение кривошипа.

Кривошип АВ соединен с коромыслом СД посредством шатуна ВС. Функция положения кривошипно-коромыслового механизма связывает угол качания коромысла ψ с углом поворота кривошипа φ.

За один оборот кривошипа коромысло поворачивается на угол ψ0 в одну сторону и на такой же угол в другую сторону. При качании коромысла от одного крайнего положения до другого кривошип поворачивается на угол φ0 ≠ 180°.

Обычно размеры звеньев указанного механизма подобраны таким образом, что за половину оборота кривошипа φ0Z коромысло совершает полное качание φ0Z в одну сторону. Функция положения кривошипно-коромыслового механизма имеет симметричный вид.

Кривошипно-коромысловые механизмы широко используются на нефтепромыслах в виде качающих нефть устройств (над скважинами).

509 … 546 — Механизмы четырехзвенные шарнирно-рычажные

Категория: Шарнирно-рычажные механизмы Просмотров: 10828

509ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ510ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ511ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ ДВУХКРИВОШИПНЫЙ МЕХАНИЗМ512ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ ДВУХКОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ513ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ ДВУХКРИВОШИПНЫЙ МЕХАНИЗМ РОМБОИДА514ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ РОМБОИДА515ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ РОМБОИДА С ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМИ УПОРАМИ516ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ РОМБОИДА С ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМИ УПОРАМИ517ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ С ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНОЙ КОРОМЫСЛА518ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ДЛИНОЙ ЗВЕНЬЕВ519ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ РАУХА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ШАТУННЫХ КРИВЫХ520ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С КОЛЬЦЕВЫМИ ПОЛЗУНАМИ521ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ТРАЕКТОРИЯМИ ТОЧЕК ШАТУНА522ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ ЗАПИРАЮЩЕГО РЫЧАГА523ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ ШАРНИРНЫЙ СФЕРИЧЕСКИЙ КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: АВ < CD < ВС < AD и АВ + ВС < AD + DC. Звено 1 является кривошипом с углом поворота 360º. Звено 3 является коромыслом с углом поворота α. Углам прямого и обратного хода коромысла CD соответствуют углы 180° + Θ и 180° — Θ поворота кривошипа АВ.

Предельные положения C'D и C»D коромысла 3 лежат на прямой, проходящей через точку А. Углам прямого и обратного хода коромысла 3 соответствуют углы поворота кривошипа 1 на 180°. Отрезок СС» равен двум длинам кривошипа 1.

Звенья 1 и 3 совершают полные обороты, т.е. являются кривошипами, при условии АВ + AD < ВС + CD и А В > DC > ВС > AD.

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: ВС < АD < АВ < DC и АВ + ВС > AD + DC. Звенья 1 и 3 являются коромыслами, т.е. не могут совершать полного оборота вокруг точек А и D.

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: АВ = AD и ВС = CD. За два оборота звена 1 звено 3 делает один оборот. В предельных положениях оси B и D звеньев совпадают, и определенность движения механизма может быть нарушена, если не предусмотрены специальные устройства для перехода механизма через эти положения или не предусмотрена достаточная маховая масса ведомого звена.

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: АВ = ВС и AD = CD. Угол φ полного размаха коромысла 3 равен φ = 4 arcsin(AB/AD). В предельных положениях оси А и С звеньев совпадают, и если не предусмотрены специальные устройства, то ведущий кривошип 1 и шатун 2 могут начать вращаться вокруг точки А как одно звено. При этом коромысло 3 будет неподвижным, и его ось DC будет совпадать со стойкой AD.

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: АВ = ВС и DC = DA. В предельных положениях механизма дуга а' и палец b' упираются в упоры а и b неподвижного звена 4, вследствие чего устраняется неопределенность в движении механизма в его предельных положениях. Размеры Аа и АЬ соответственно равны Аа = АВ + Ва', Аb = АВ — Вb'.

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: АВ = AD и ВС = DC. Звено 3 совершает полный оборот за два оборота звена 1. В предельных положениях механизма пальцы а' и b' звена 2 упираются в упоры а и b стойки 4, вследствие чего устраняется неопределенность в движении механизма в его предельных положениях. Размеры Аа и АЬ соответственно равны Аа = Ва' — АВ, Аb = Вb' — АВ.

При помощи винта 2, устанавливающего ползун 3 в кулисе а, изменяется длина CD коромысла 7 и тем самым достигается возможность изменения угла размаха коромысла.

Звенья четырехзвенного шарнирного механизма ACBD имеют прорези а и два зажимных винта в точках А и В. Длину звеньев механизма можно менять, передвигая шарниры A и B в прорезях а звеньев и укрепляя их зажимными винтами в различных положениях.

Шатун 2 шарнирного четырехзвенника ABCD представляет собой плоскость с большим числом отверстий для установки вычерчивающего устройства. При вращении кривошипа 1 вычерчивающее устройство, помещенное в какое-либо отверстие с плоскости шатуна 2, вычерчивает соответствующую шатунную кривую а. В механизме предусмотрена возможность изменения длин звеньев DC и AD, для чего служат отверстия d и b.

Звенья 1 и 2 выполнены в форме кольцевых ползунов, скользящих в неподвижных дуговых направляющих а — а и Ь — b с центрами А и D. Механизм эквивалентен четырехзвенному шарнирному механизму ABCD.

Звено 2 шарнирного четырехзвенника DCFE имеет две расширенные втулки а и b, охватывающие эксцентрики 1 и 3, вращающиеся вокруг неподвижных осей D и Е. При вращении эксцентриков 1 и 3 точки А и В звена 2 описывают шатунные кривые. Траектории точек А и В могут быть изменены перемещением ползуна 4 вдоль прорези d в эксцентрике 3, что достигается поворотом рычага 5 вокруг неподвижной оси О.

Звено 1 шарнирного четырехзвенника ADCB вращается вокруг неподвижной оси A. В положении, указанном на чертеже, точки A, D и С находятся на общей прямой, вследствие чего механизм под дейсгвием пружины 4 запирается. При нажатии на педаль а звена 1 механизм переходит в верхнее положение AD'С'В, показанное штриховой линией. Для возвращения звена 1 в исходное положение прикладывают силу на другом его конце. Выступ b рычага 3 ограничивает движение звена 1 вниз.

Оси всех кинематических пар должны пересекаться в общей точке О. При повороте кривошипа 1 вокруг оси ОА на 360° коромысло 3 поворачивается вокруг оси OD на некоторый угол α, величина которого определяется соотношениями между постоянными углами

Коромысло это в механике — Авто Брянск

Коромысло — звено плоского механизма, которое образует вращательную пару с неподвижной осью, но не может совершать полный оборот вокруг этой оси.

Обычно имеет вид двуплечего рычага и совершает качательное движение.

Одно из применений коромысло находит в двигателях внутреннего сгорания, где коромысло клапана используется для преобразования движения распределительного вала в открытие и закрытие клапанов.

Содержание

История [ править | править код ]

Двуплечий рычаг применялся со времен глубокой древности, однако прообразом коромысла может считаться только рычаг на фиксированной оси (примитивный без втулок, с подшипником скольжения, с подшипником качения). Около 1500 года до н. э. в Египте и Индии появляется шадуф (колодец с «журавлём»), прообраз современных кранов, устройство для поднятия сосудов с водой. [1]

Эта схема применялась в подъёмных механизмах, осадных машинах и везде, где надо было поменять направление движения звена на противоположное (тогда как в чистом рычаге основной упор делался на усиление и соотношение плечей велико). В современных ДВС, например, в коромыслах соотношение плечей относительно мало и находится в диапазоне 1:1 — 1:2.

Описание [ править | править код ]

Конструкция [ править | править код ]

В различных схемах грм двс [ править | править код ]

• Исторически коромысло присутствует в газораспределительном механизме определенного типа — с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала. Такой тип обозначается аббревиатурой OHV. Оно призвано инвертировать направление движения толкателя (вверх) на требуемое направление движения клапана (вниз) [2][3] .
• В схеме с верхним расположением распределительного вала при одном вале (схема SOHC) распредвал приводит впускной клапан (слева на схеме) непосредственно, а выпускной (справа) — через коромысло [4][3] .
  Внешние изображения
  

  Коромысло (рокер) с роликом в центре и опорой на конце

• В схеме с верхним расположением коленвала (SOHC или DOHC) коромысло может опираться концом полусферическую опору (обычно с гидрокомпенсатором), роликом на кулачок распредвала, а вторым концом на торец клапана. Это сделано для снижения трения и износа кулачков распредвала [5][3] .
• Наконец, в десмодромном газораспределительном механизме применяют два коромысла на клапан (одно отвечает за подъём клапана, второе за опускание). [6] .

• • Коромысла в ГРМ типа OHV
  • Коромысло в ГРМ типа SOHC.
  • Коромысла десмодромного ГРМ Дукати

  По управлению тепловым зазором [ править | править код ]

• В архаичных ГРМ с открытым расположением вала коромысел и низкой теплонагруженностью такие узлы отсутствовали.
• В классических ГРМ середины XX века устанавливался винтовой механизм, позволяющий регулировать начальный тепловой зазор [7] .
• В современных ГРМ в коромысле может быть установлен гидрокомпенсатор теплового зазора [8] .

Внешние изображения

Гидрокомпенсатор в коромысле

По узлу контакта с клапаном [ править | править код ]

• Узел скольжения, шлифованный полуцилиндрический боёк коромысла и плоский торец клапана.
• Узел скольжения, шлифованный полусферический боёк коромысла и полусферический торец клапана.
• Узел качения, ролик на шариковом или игольчатом подшипнике. За ним закрепилось название рокер — калька с английского [5] .

• 1. Коромысло с осью в центре и бойком (пара скольжения)
  2. Коромысло с осью вращения на конце (пара скольжения)
  3. Коромысло с осью в центре роликом на конце (пара качения)

  Система смазки [ править | править код ]

  В ранних тихоходных ДВС смазка ГРМ, и в частности коромысел, осуществлялась мотористом периодически вручную из маслёнки.

  Внешние изображения
  

  Каналы смазки коромысла

  С появлением систем смазки под давлением, смазка коромысла осуществляется через каналы оси коромысел, далее через радиальное сверление оси ко втулке коромысла и далее по круговой проточке втулки [9] .
  Если в коромысле установлен гидрокомпенсатор теплового зазора к нему идет ещё один канал подачи масла [8] .

  Материалы, технологии изготовления и термообработки [ править | править код ]

  Внешние изображения
  

  Штамповка. Матрицы коромысел на заводе КамАЗ

  В коромыслах используются среднеуглеродистые, легированные стали, ранее использовались чугуны. Получение заготовок осуществляется штамповкой с последующей механической обработкой. Далее проводится поверхностная цементация бойка и закалка, например токами высокой частоты (ТВЧ). После этого поверхность бойка подвергается шлифовке [3] .
  Показатели качества изготовления в Российский Федерации регламентируются ГОСТ Р 53812-2010. Двигатели автомобильные. Толкатели клапанов. Технические требования и методы испытаний [10] .

  Использование в измерительных приборах [ править | править код ]

  В лабораторных аналитических весах применяются равноплечие коромысла (соотношение плечей 1:1) [11] .
  В промышленных механических весах применяются неравноплечие коромысла (соотношение плечей 1:10 — 1:100). Однако термин неравноплечее коромысло чаше заменяют термином неравноплечий рычаг [12] .
  В первых механических часах XII—XVI веков роль осцилятора выполнял особый вид коромысла — билянец, позднее он уступил место маятниковому осцилятору Гюйгенса. [13] Аналитические весы с равноплечим коромыслом. Рычажные весы с неравноплечим коромыслом (ил. из словаря Брокгауза и Ефрона). Коромысло (билянец) в роли осцилятора (первый ряд, третий слева)

  Кинематика соединений с другими деталями [ править | править код ]

  Исходя из классификации И. И. Артоболевского в соединениях деталей выделяют кинематические пары двух типов:

• низшие, (контакт в точке или по линии);
• высшие, (контант по поверхности) [14] .

  Замена радиатора печки солярис

Коромысло имеет, в зависимости от конструктивного исполнения, оба вида кинематических пар:

• высшие: ось коромысла — втулка, полусферическая опора — полусферическое отверстие коромысла.
• низшие: боек коромысла — торец клапана или кулачок распределительного вала — боёк коромысла (в зависимости от схемы).

Внешние изображения

Износ бойка коромысла

В низших парах высокие удельные нагрузки, что вызывает увеличенный износ (характерный наклеп бойка коромысла [15] ), высшие сложнее в изготовлении. В малонагруженных соединениях разница в износе несущественна.

Перспективы применения в ГРМ [ править | править код ]

В современных двигателях наблюдается устойчивая тенденция к постепенному повышению частоты вращения [16] . Применение схемы ГРМ OHV сейчас ограничено относительно тихоходными ДВС с большими рабочими объёмами. Схема SOHC уступает место DOHC. Применимость коромысел в быстроходных ДВС поэтому уменьшается, что обусловлено такими причинами:

• чем больше деталей между кулачком и клапаном, тем выше инерция привода;
• чем больше деталей между кулачком и клапаном, тем меньше жёсткость.

В тихоходных, например судовых, ДВС применение схемы OHV является основным поэтому коромысла сейчас используют все основные производители [17] .

Шарни́рный четырёхзве́нник — плоский механизм из четырёх звеньев, соединенных между собой вращательными кинематическими парами [1] .

Одно из этих звеньев в теории механизмов и машин принимают за стойку, т. е.

неподвижное звено (хотя, например, для механизмов транспортных машин понятие неподвижности стойки оказывается условностью, поскольку в этом случае сама стойка движется) [2] .

Для звеньев плоских механизмов в теории механизмов и машин используют [1] следующую терминологию:

• кривошип — звено плоского механизма, которое образует вращательную пару со стойкой и может совершать вокруг оси пары полный оборот;
• коромысло — звено плоского механизма, которое образует вращательную пару со стойкой, но не может совершать полный оборот вокруг оси пары;
• шатун — звено плоского механизма, связанное вращательными парами с подвижными его звеньями, но не со стойкой.

  Предохранитель габаритов шкода октавия

Для шарнирного четырёхзвенника справедлива доказанная немецким механиком Ф. Грасгофом теорема Грасгофа о шарнирном четырёхзвеннике (иногда её также называют [3] правилом Грасгофа): «Наименьшее звено является кривошипом, если сумма длин наименьшего и любого другого звена меньше суммы длин остальных двух звеньев [4] (под «наименьшим» понимается звено минимальной длины).

Содержание

Разновидности шарнирных четырёхзвенников [ править | править код ]

Применяя правило Грасгофа, удаётся подразделить [5] все шарнирные четырёхзвенники на 3 группы:

• механизм будет кривошипно-коромысловым, если длины его звеньев удовлетворяют правилу Грасгофа и за стойку принято звено, соседнее с наименьшим;
• механизм будет двухкривошипным, если сумма длин самого короткого и самого длинного звеньев меньше суммы длин остальных звеньев, и за стойку принято самое короткое звено;
• механизм будет двухкоромысловым, если либо правило Грасгофа не выполнено, либо оно выполнено, но самое короткое звено не соединено со стойкой (т. е. оно является шатуном и потому не может быть кривошипом).

Так, представленный на приведённом выше рисунке шарнирный четырёхзвенник представляет собой двухкоромысловый механизм, поскольку правило Грасгофа для него не выполняется.

Справа дано анимированное изображение кривошипно-коромыслового механизма (здесь стойкой служит звено A B , кривошипом — звено A D , коромыслом — звено B C и шатуном — треугольник D C E ).

Кинематический анализ [ править | править код ]

Кинематический анализ шарнирного четырёхзвенника можно [6] выполнить, применяя методы, основанные на построении плана скоростей. Можно воспользоваться и аналитическими методами — как общего характера (например, методом кинематических графов [7] ), так и методами, специально предназначенными для кинематического анализа шарнирного четырёхзвенника.

К числу последних относится предложенный в 2002 г. М. Н. Кирсановым метод, основанный на составлении уравнений трёх угловых скоростей [8] . Составим такие уравнения для механизма, представленного на верхнем рисунке.

Для этого присвоим шарнирам O , A , B , C номера 1 , 2 , 3 , 4 ; при этом для декартовых координат шарнира O получаем обозначения x 1 и y 1 , и т. п.

• Уравнения трёх угловых скоростей для рассматриваемого шарнирного четырёхзвенника имеют вид
• ω 1 z ( x 2 − x 1 ) + ω 2 z ( x 3 − x 2 ) + ω 3 z ( x 4 − x 3 ) = 0 , ω 1 z ( y 2 − y 1 ) + ω 2 z ( y 3 − y 2 ) + ω 3 z ( y 4 − y 3 ) = 0 ,
• где ω 1 z , ω 2 z , ω 3 z — угловые скорости звеньев 1 , 2 , 3 .
• Пользуясь данными уравнениями, можно, например, найти для текущей конфигурации механизма значения угловых скоростей двух его звеньев, если значение угловой скорости третьего подвижного звена известно.

Применение [ править | править код ]

Примеры практического применения шарнирного четырёхзвенника — механизм насоса, механизм сеноворошилки, механизм тестомесильной машины, механизм подъёмного крана.

К шарнирным четырёхзвенникам относятся и четырёхзвенные приближённо-направляющие механизмы, предложенные П. Л. Чебышёвым (в них обеспечивается приближённое прямолинейное движение одной из точек шатуна).

Частным случаем шарнирного четырёхзвенника является механизм шарнирного параллелограмма — четырёхзвенника с попарно равными по длине и попарно параллельными сторонами [9] .

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.

  Как проходят техосмотр трактора

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.

AB – истинный размер звена в метрах; __ AB – отрезок, изображающий звено АВ на кинематической схеме в миллиметрах,

Тогда масштаб длин (масштаб данной кинематической схемы механизма)

Новый класс механизмов

В статье, опубликованной в Science Robotics, инженеры из Университета Бригама Янга (Brigham Young University) подробно описывают новую технологию, которая позволяет им встраивать сложные механизмы во внешнюю часть конструкции, не занимая при этом реального внутреннего пространства.

Новый класс «развертываемых механизмов» получил название, от развертываемых поверхностей или материалов, которые могут принимать трехмерные формы из плоских, без растяжений или разрывов, как лист бумаги или металла. Их особенность заключается в расширении потенциала изогнутых поверхностей.

Новый класс механических конструкций возник из работ исследователя Ларри Хауэлла, профессора машиностроения, и его коллеги Спенсера Маглби над созданием оригами, выполненной в сотрудничестве с художником оригами Робертом Лангом. От солнечных батарей для НАСА до пуленепробиваемых барьеров для сотрудников полиции. Когда группа исследователей перешла к изогнутым принципам оригами, математически был раскрыт новый способ создания более сложных машин.

Эти поверхности находятся на изогнутой части (как, например, руки костюма Железного Человека) и могут трансформироваться или изменяться при развертывании для выполнения уникальных функций. Когда они не используются, они могут легко складываться обратно на поверхность конструкции.

Открытие позволит создавать компактные комплексные механизмы, встраиваемые в поверхности для выполнения сложных задач.

По словам инженеров, сейчас это является очень важным, поскольку медицина, космическая и военная отрасли постоянно работают над тем, чтобы получить дополнительные возможности в меньшем пространстве устройств.

Разработчики отмечают, что новая технология позволит создавать сложные машины, которые интегрируются в поверхность, обладают сложными функциональными возможностями, занимая при этом меньше пространства.

Это открывает целый новый мир потенциальных устройств для медицинской, космической и военной отраслей (например, хирургические инструменты, которые могут одновременно разрезать и включать свет во время малоинвазивной хирургии; колёса со встроенными шипами для скалолазания).

Развертываемые механизмы можно использовать для создания транспортных средств, которые смогут полностью скрывать часть внешних элементов, колес, выпускающих при необходимости «когти», пуленепробиваемых барьеров для полицейских и многого другого.

Прежде такие устройства можно было увидеть только в фильмах, но наука постепенно догоняет научную фантастику.

Исследования заняли более 10 лет, а вдохновило ученых обычное оригами. Математика раскрыла потенциал сложных механизмов, как только команда перешла к изогнутым поверхностям.
Классификация механизмов (виды механизмов)

• Виды механизмов:
• 1 — Рычажные механизмы
  2 — Кулачковые механизмы
  3 — Зубчатые механизмы
  4 — Клиновые механизмы
  5 — Винтовые механизмы
  6 — Фрикционные механизмы
  7 — Гидравлические механизмы
  8 — Пневматические механизмы
• 9 — Механизмы с электрическим устройством

Все механизмы, составленные только из твердых тел, разделяются на две большие группы: механизмы с низшими парами и механизмы с высшими парами.
Механизмы с низшими парами называют стержневыми или рычажными.

2. Рычажные механизмы
   Простейшие рычажные механизмы состоят их 4-х звеньев, включая стойку и делятся на:
   — кривошипно – коромысловые;
   — кривошипно – ползунные;
3. — кулисные.
4. Шарнирный четырехзвенник может быть 3-х видов:
   — кривошипно – коромысловый;
   — двухкривошипный;
5. — двухкоромысловый.
6. Количество типов и видов механизмов исчисляется тысячами, поэтому классификация их необходима с целью облегчения возможности выбора того или иного механизма из большого ряда существующих, а также для проведения синтеза механизмов.

Универсальной классификации механизмов пока не существует. Наиболее распространены следующие виды классификации:
• функциональная(приведена в учебнике С.Н. Кожевникова /1/), в основу которой положен принцип выполнения механизмом того или иного технологического процесса, а именно механизмы:
— приведения в движение режущего инструмента;
— питания, загрузки, съёма детали;

— транспортирования и т.д.

• структурно-конструктивная, предложенная И.И.Артоболевским /2/, которая предусматривает разделение механизмов как по конструктивным особенностям, так и по структурным принципам, а именно механизмы:
— кривошипно-ползунные;
— кулисные;
— рычажно-зубчатые;

— кулачково-рычажные и т.д.

• структурная; эта классификация проста, рациональна, тесно связана с образованием механизма, его строением, методами кинематического и силового анализа.

Она предложена Л.В. Ассуром в 1916 году и основана на принципе наслоения кинематических цепей (в виде структурных групп).

Согласно этой классификации любой механизм можно получить из более простого путём присоединения к последнему кинематических цепей с числом степеней свободы W = 0.
Кинематические цепи, имеющие W = 0, получили название структурных групп или групп Ассура. Недостаток этой классификации – неудобство при выборе механизма с требуемыми свойствами.

[источники]
Источники:
naukatv.ru/news/24926

news.rambler.ru/other/41724186/?utm_content=rnews&utm_medium=read_more&utm_source=copylink

naukatehnika.com/nauka-dognala-nauchnuyu-fantastiku.html
edu.tltsu.ru/er/book_view.php?book_id=1842&page_id=13982
studfiles.net/preview/6022243/page:3/

Это копия статьи, находящейся по адресу http://masterokblog.ru/?p=31050.