Преобразование вращательного движения в прямолинейное

Кривошипно-шатунные механизмы

В кривошипно-шатунном механизме вместо кривошипного вала часто применяют коленчатый вал. От этого сущность действия механизма не меняется. Коленчатый вал может быть как с одним коленом, так и с несколькими (б, в).
В некоторых кривошипно-шатунных механизмах приходится менять и длину хода ползуна. У кривошипного вала это делается обычно так. Вместо цельного выгнутого кривошипа на конец вала насаживается диск (планшайба). Шип (поводок, на что надевается шатун) вставляется в прорез, сделанный по радиусу планшайбы. Перемещая шип по прорезу, то есть удаляя его от центра или приближая к нему, мы меняем размер хода ползуна.

Ход ползуна в кривошипно-шатунных механизмах совершается неравномерно. В местах «мертвого хода» он самый медленный.

Кулисные механизмы

Вместо кулисы можно применить стержень, заключенный в направляющую втулку. Для прилегания к диску эксцентрика стержень снабжается нажимной пружиной. Если стержень работает вертикально, его прилегание иногда осуществляется собственным весом.

Для лучшего движения по диску на конце стержня устанавливается ролик.

Кулачковые механизмы

Но бывают дисковые кулачки другой конструкции. Тогда ролик скользит не по контуру диска, а по криволинейному пазу, вынутому сбоку диска (б). В этом случае нажимной пружины не требуется. Движение ролика со стержнем в сторону осуществляется самим пазом.

В кулачковых механизмах вместо стержня очень часто применяются качающиеся рычаги (в). Такие рычаги позволяют менять длину хода и его направление.

Длину хода стержня или рычага кулачкового механизма можно легко рассчитать. Она будет равна разнице между малым радиусом кулачка и большим. Например, если большой радиус равен 30 мм, а малый 15, то ход будет 30-15 = 15 мм. В механизме с цилиндрическим кулачком длина хода равняется величине смещения паза вдоль оси цилиндра.

Благодаря тому, что кулачковые механизмы дают возможность получить разнообразнейшие движения, их часто применяют во многих машинах. Равномерное возвратно-поступательное движение в машинах достигается одним из характерных кулачков, который носит название сердцевидного. При помощи такого кулачка происходит равномерная намотка челночной катушки у швейной машины.

Шарнирно-рычажные механизмы

На рисунке показан шарнирно-рычажный механизм, связанный с другими механизмами. Рычажный механизм получает качательное движение от кривошипно-шатунного и передает его ползуну. Длину хода при шарнирно-рычажном механизме можно увеличить за счет изменения длины плеча рычага. Чем длиннее плечо, тем больше будет его размах, а следовательно, и подача связанной с ним части, и наоборот, чем меньше плечо, тем короче ход.

Возвратно-поступательный механизм: виды, устройство, применение

Усилие от источника к исполнительному органу может передаваться самым различным образом. Довольно большое распространение получили варианты исполнения, предназначение которых заключается в преобразовании вращательно движения в возвратно-поступательное. Подобный механизм сегодня устанавливается крайне часто. Рассмотрим разновидности, область применения и многие другие моменты подробнее.

Область применения

Привод рассматриваемого типа встречаются в самых различных областях. При этом:

1. Чаще всего привод устанавливается в станке, предназначенный для обработки металла и дерева.
2. Некоторые инструмента также основаны на преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. Примером можно назвать ударную дрель или перфораторы, которые сегодня распространены.
3. В промышленности можно встретить транспортеры, конструкции для подъема и опускания различного продукта.

Единственным, но существенным недостатком можно назвать довольно большие размеры устройства. Кроме этого, нужно обеспечивать качественную смазку, так как трение становится причиной нагрева и износа.

Типы передач для поступательного движения

Встречается довольно большое количество различных устройств, которые могут применяться для преобразования передаваемого усилия. Большое распространение получили следующие варианты:

Приведенная выше информация указывает на то, что встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения механизмов. Выбор проводится по самым различным критериям, которые должны учитываться.

Храповые механизмы

Храповые механизмы позволяют в широком диапазоне изменять величину периодических перемещений рабочих органов машин. Типы и область применения храповых механизмов разнообразны.

Храповой механизм (рис. 10) состоит из четырех основных звеньев: стойки 1, храповика (зубчатого колеса) 4, рычага 2 и детали 3 с выступом, которая носит название собачки. Храповик со скошенными в одну сторону зубьями насажен на ведомый вал механизма. На одной оси с валом шарнирно закреплен рычаг 2, поворачивающийся (качающейся) под действием приводной штанги 6. На рычаге также шарнирно укреплена собачка, выступ которой имеет форму, соответствующую впадине между зубьями храповика.

Во время работы храпового механизма приходит в движение рычаг 2, Когда он движется вправо, собачка свободно скользит по закругленной части зуба храповика, затем она под действием своей силы тяжести или специальной пружины заскакивает во впадину и, упираясь в следующий зуб, толкает его вперед. В результате этого храповик, а с ним и ведомый вал поворачиваются. Обратный поворот храповика с ведомым валом при холостом ходе рычага с собачкой 3 предотвращается стопорной собачкой 5, шарнирно закрепленной на неподвижной оси и прижатой к храповику пружиной.

Описанный механизм преобразует качательное движение рычага в прерывисто-вращательное движение ведомого вала.

Возвратно-поступательный механизм своими руками

Существенно сэкономить можно путем создания возвратно-поступательного механизма своими руками. В некоторых случаях его делают из дрели, в других для передачи вращающего крутящего момента используется электрический двигатель.

Особенностями назовем нижеприведенные моменты:

В целом можно сказать, что рассматриваемая задача довольно сложна в исполнении. Именно поэтому работу должны проводить исключительно профессионалы, которые могут провести сложные расчеты, а также изготовить требуемые детали.

Эксцентриковые и кулачковые механизмы

Схема эксцентрикового механизма показана на рис. 9, б. Эксцентрик представляет собой круглый диск, ось которого смещена относительно оси вращения вала, несущего диск. Когда вал 2 вращается эксцентрик 1 воздействует на ролик 3, перемещая его и связанный с ним стержень 4 вверх. Вниз ролик возвращается пружиной 5. Таким образом, вращательное движение вала 2 преобразуется эксцентриковым механизмом в поступательное движение стержня 4.

Кулачковые механизмы широко применяются в станках-автоматах и других машинах для осуществления автоматического цикла работы. Эти механизмы могут быть с дисковым цилиндрическим и торцовым кулачками. Показанный на рис. 9, в механизм представляет собой кулачок 1 с канавкой 2 сложной формы на торце, в кoторую помещен ролик 3, соединенный с ползуном 4 посредством стержня 5. В результате вращения кулачка 1 (на разных его участках) ползун 4 получает разную скорость прямолинейного возвратно-поступательного движения.

Возвратно поступательный механизм как сделать

Кривошипно-шатунные механизмы

В кривошипно-шатунном механизме вместо кривошипного вала часто применяют коленчатый вал. От этого сущность действия механизма не меняется. Коленчатый вал может быть как с одним коленом, так и с несколькими (б, в).

Видоизменением кривошипно-шатунного механизма может быть также эксцентриковый механизм (г). У эксцентрикового механизма нет ни кривошипа, ни колен. Вместо них на вал насажен диск. Насажен же он не по центру, а смещено, то есть эксцентрично, отсюда и название этого механизма – эксцентриковый.

В некоторых кривошипно-шатунных механизмах приходится менять и длину хода ползуна. У кривошипного вала это делается обычно так. Вместо цельного выгнутого кривошипа на конец вала насаживается диск (планшайба). Шип (поводок, на что надевается шатун) вставляется в прорез, сделанный по радиусу планшайбы. Перемещая шип по прорезу, то есть удаляя его от центра или приближая к нему, мы меняем размер хода ползуна.

Соединения деталей и их типы

Размещение и установку механических передач в машине, а также их взаимную связь обеспечивают детали, которыми производится их соединение при сборке.

Рис. 16. Схема наиболее распространенных типов соединений

Основные типы соединений приведены на схеме (рис. 16). Типы соединений определяются их названиями на схеме. Соединения деталей в машине или механизме в зависимости от их конструкции могут быть подразделены на подвижные и неподвижные, которые в свою очередь могут быть представлены как соединения разъемные и неразъемные.

Разъемными или разбираемыми называют соединения, которые могут быть разобраны без особых затруднений и без повреждений сопряженных или крепежных деталей. Например, соединения по п садкам с зазором и переходным посадкам, резьбовые и др.

Неразъемными или неразборными называют соединения, разборка которых в процессе эксплуатации не предусмотрена и затруднительна, требует больших усилий и сопровождается повреждением сопрягаемых или крепежных деталей, либо ск епляющего вещества.

Неподвижные, неразборные соединения выполняют клепкой, пайкой, посадками с натягом, склеиванием, прессованием, холодной штамповкой и другими способами. Такие соединения отличаются прочностью и стабильностью взаимного расположения соединяемых деталей.

Неподвижные, разбираемые соединения выполняют с помощ ю переходных посадок и шпонкой, винтовых соединений, соединений с помощью штифтов, конических соединений, клиновых и других соединений.

Примеры по темам модуля 1

1.Определим угловую скорость вращения вала двигателя (см. формулу (1.4)):

2. Найдем передаточное отношение передачи вращения (см. формулу (1.1)):

.

3. Подберем червячную передачу.

Вариант 1. Если число витков червяка

, то число зубьев червячного колеса из формулы (1.11)

.
Вариант 2. Если число витков червяка

=2, то число зубьев червячного колеса

Зубчатая передача должна уменьшить частоту вращения вала 4 (см. рис. 1.4) в 3 раза. Определить число зубьев колеса

, если число зубьев шестерни

= 25.

Число зубьев колеса из формулы (1.6)

.

Рис. 1.14. К примеру 3

Определить передаточное отношение механизма, приве­денного на рис. 1.14, при заданных числах зубьев колес:

=22,

=77,

=25,

=50. Найти угловую скорость и частоту вращения ведущего вала 1, если вал 3 вращается с частотой

=300 об/мин.

1.Определим передаточное отношение зубчатой передачи, установленной на валах 1 и 2

2. Определим передаточное отношение зубчатой передачи, установленной на валах 2 и 3

3. Передаточное отношение механизма

4. Найдем частоту вращения вала 1:

об/мин.

5. Рассчитаем угловую скорость вращения вала 1:

Кинематические пары, кинематическая схема

Для рассмотрения процесса передачи механической энергии внутри машины взаимодействующие детали и сборочные единицы принято рассматривать парами.

Кинематической парой называют подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев. Свойства пары зависят от формы тех поверхностей, которыми звенья соприкасаются при своем возможном относительном движении. Пара, в которой отсутствует относительное движение между соприкасающимися звеньями, называется соединением. Звенья могут состоять из отдельных деталей или нескольких деталей, неподвижно скрепленных друг с другом. Для графического изображения кинематических пар применяют условные обозначения (табл. 1).

Таблица 1. Условные обозначения кинематических пар механических передач

В кинематических парах следует различать ведущие и ведомые звенья. Звено, задающее движение в кинематической паре, называют ведущим, а звено, получающее движение, — ведомым или иногда рабочим.

Система подвижно соединенных звеньев представляет собой кинематическую цепь. Если кинематическая цепь предназначена для получения вполне определенных движений ведомых звеньев, ее называют механизмом.

Кинематические цепи, вычерченные с использованием условных обозначений кинематических пар, называют кинематическими схемами. Кинематические схемы представляют собой систему последовательно расположенных взаимодействующих звеньев, связывающих рабочие звенья с источником движения (рис. 13).

Рис 13. Упрощенная кинематическая схема токарно-винторезного станка

На рис. 13 приведена упрощенная кинематическая схема нарезания резьбы на токарно-винторезном станке. Главное движение (вращение шпинделя с заготовкой 1) осуществляется от электродвигателя М через ременную передачу со шкивами d1и d2, зубчатые колеса z1и z2, сменные зубчатые колеса а’ и б’, зубчатые колеса z3и z4. Продольное перемещение резца (движение подачи) производится передачей вращения от шпинделя через зубчатые колеса z5и z6; винтовые конические колеса z7и z8, z9и z10; сменные зубчатые колеса а и в, с и d к ходовому винту 3. Вращательное движение ходового винта преобразуется в поступательное перемещение суппорта 2 с резцом.