c) Положения соединительного звена могут использоваться как выходные данные четырехзвенникового механизма. Как показано на рисунке ниже, четырехзвенный механизм, используемый для самосвала, требует, чтобы центр тяжести самосвала перемещался по наклонной прямой во время его наклона (почему?).

Вышеупомянутые приложения могут быть решены методами синтеза, которые выходят за рамки темы. В этой главе мы обсудим некоторые основные характеристики четырехтактника.

Самосвал

4.1.1. Теорема Грасгофа

Характеристики движения четырехзвенного механизма будут зависеть от соотношения размеров длины звеньев. Ссылки, подключенные к фиксированной ссылке, могут иметь два разных типа движения:

i) Звено может иметь полный оборот вокруг фиксированной оси (мы называем этот тип звена кривошип )

• Звено может колебаться (раскачиваться) между двумя ограничивающими углами (мы называем этот тип звена коромыслом ).

В четырехзвенниковом механизме возможны следующие три различных типа движения:
i) Оба звена, соединенные с фиксированным звеном, могут иметь полное вращение. Этот тип четырехзвенников называется “двойной кривошип ” или “ тяга “.
ii) Оба звена, соединенные с фиксированным звеном, могут только колебаться. Этот тип четырехрычажной рукоятки называется «двойной рокер ».

iii) Одно из звеньев, соединенных с фиксированным звеном, колеблется, а другое совершает полный оборот. Этот тип четырехрычажной рукоятки называется кривошип-коромысло .

Тип движения зависит от длины звеньев. Теорема Грасгофа (или Правило Грасгофа ) дает следующие критерии для этих различных условий: l = длина самого длинного звена
s= длина кратчайшего звена
p,q = длина двух промежуточных звеньев

Справедливы следующие утверждения (приведены без доказательства. Можно доказать эти утверждения, используя уравнение вход-выход для четырех стержней. Доказательство теоремы см. в Приложении AIII).
:
1. Если l + s < p + q (если сумма длин самого короткого и самого длинного звеньев меньше суммы двух промежуточных звеньев)

Тогда:

a, b) Возможны два различных кривошипно-кулисных механизма. В каждом случае самым коротким звеном является кривошип, фиксированным звеном является одно из соседних звеньев.

Два разных кривошипно-коромысловых механизма

c) Один двойной кривошип (перетаскивание) возможен, когда самым коротким звеном является рама.

d) Возможен один двухкулисный механизм, когда звено, противоположное самому короткому звену, является рамой.

• If l + s > p + q (если сумма длин самого длинного и самого короткого звена больше суммы длин двух промежуточных звеньев).

Возможны только двухкулисные механизмы (четыре различных механизма, в зависимости от неподвижного звена).

• Если l + s = p + q , будут получены четыре возможных механизма в (1). Однако эти механизмы будут страдать от состояния, известного как точка изменения. Осевые линии всех звеньев коллинеарны в этом положении. Следящий механизм может изменить направление вращения. Это неопределенная позиция.

4. i) A  параллелограмм 9Связь 0005 является частным случаем (3), когда противоположные ссылки равны. Все четырехвозможные механизмы являются двухкривошипными, страдающими условием развязки (рис. 7.5а). Можно управлять механизмами в точке переключения с помощью конфигурации, как показано

  ii) Дельтовидная связь является еще одним частным случаем (3), в котором два равных звена соединены с двумя равными более длинными звеньями, как показано на рис. 7.6. С длинным звеном в качестве рамы возможен кривошипно-кулисный механизм. Рама в качестве короткого звена может давать двухкривошипный механизм, в котором короткое звено может вращаться дважды, а длинное звено в качестве толкателя будет вращаться один раз (этот механизм также известен как 9-кривошипный механизм).0004 Механизм Galloway , запатентованный в 1844 г.) (рис. 7.6.).

Обратите внимание, что если мы умножим или разделим все длины звеньев на константу, соотношение длин звеньев, следовательно, тип четырехзвенного соединения или угловые повороты звеньев не изменятся. Следовательно, именно соотношение длин звеньев, а не длин звеньев в целом, определяет тип четырехтактника. Если нас интересует вращение только звеньев, то механизмы с одинаковым соотношением длин звеньев будут иметь одинаковые характеристики движения, независимо от того, насколько большим или маленьким будет механизм (это масштабирование похоже на умножение уравнения контура на некоторую константу).

Из этих типов четырехзвенных механизмов кривошипно-кулисный механизм имеет особое значение в конструкции машин, поскольку непрерывное вращение может быть преобразовано в колебание посредством этого типа четырехзвенного механизма (это утверждение не обязательно означает, что другие четыре -барные пропорции не используются). Теперь мы обсудим четырехзвенный механизм с кривошипно-коромысловым механизмом и важную проблему, связанную с ним.

4.1.2. Положения мертвой точки кривошипно-коромысловых механизмов
В кривошипно-кулисных механизмах коромысло колеблется между двумя ограничивающими углами (как правило, кривошип является входом, а коромысло – выходом). Положения механизма, когда коромысло находится в крайнем положении, называются мертвыми точками положениями четырехзвенного механизма. Мы также можем определить положение мертвой точки, учитывая скорость коромысла при этих предельных углах. Поскольку коромысло движется в одном направлении до того, как оно достигает предельного угла, и так как оно движется в противоположном направлении после прохождения этого предельного положения, скорость коромысла в предельном положении должна быть равна нулю. Следовательно, мы можем определить положение мертвой точки как положение, в котором коромысло имеет мгновенную нулевую скорость. Рассмотрим кривошипно-коромысловый механизм в произвольном положении (рис. 7.8). Предположим, что кривошип вращается со скоростью w ₁₂ , угловая скорость коромысла (см. анализ скорости четырехзвенного механизма):

Из этого уравнения мы можем утверждать, что угловая скорость коромысла будет равна нулю, когда sin(q ₁₂ -q ₁₃ )=0 или когда q ₁₂ -q ₁₃ =0 или p. В этих положениях углы сцепки и кривошипа равны или отличаются на p (сцепка и кривошип коллинеарны – вдоль одной линии в выдвинутом или сложенном положении). Отсюда мы получаем два предельных положения коромысла, как показано ниже.

Выдвинутое положение мертвой точки — это когда кривошип и соединительные звенья выдвинуты (q ₁₂ = q ₁₃ ), а сложенное положение мертвой точки — это когда кривошип и соединительное звено сложены друг над другом (q ₁₃ =q ₁₂ +p). Угол колебания коромысла между мертвыми точками и измеренный от выдвинутой мертвой точки до сложенной мертвой точки, называется углом поворота , г. Есть соответствующее вращение кривошипа, ф. Иногда вместо соответствующего угла поворота коленчатого вала используется соотношение времени между прямыми и обратными колебаниями (ходами). Если мы предположим, что кривошип вращается с постоянной скоростью, мы определим соотношение времени как:

Ход коромысла вперед – это когда коромысло перемещается из выдвинутого в сложенное положение мертвой точки в направлении против часовой стрелки (в машинном оборудовании ход вперед – это направление движения, во время которого коромысло выполняет работу. Это определение не обязательно должно соответствовать кинематическому определению приведено выше).
В случае четырехзвенных механизмов с кривошипно-коромысловыми пропорциями, если мы возьмем зеркальное отображение механизма по отношению к неподвижному звену, мы получим еще один четырехзвенный механизм с кривошипно-коромысловыми пропорциями и тем же углом поворота y. Однако, когда кривошип вращается из положения выдвинутой мертвой точки в сложенное положение против часовой стрелки, коромысло будет вращаться по часовой стрелке, а вращение кривошипа равно 360 ⁰ – f.
Причина, по которой предельное положение называется положением мертвой точки, заключается в том, что, когда механизм находится в этом положении и если к коромыслу приложена сила, механизм не будет двигаться, например, механизм заблокирован по отношению к входному движению или усилию от коромысла. Иногда эта характеристика может быть очень полезной.

4.1.3. Угол передачи

При рассмотрении кинематических характеристик механизма очень важно понимать, как механизм будет работать в нагруженных условиях на практике. Под производительностью механизма мы понимаем эффективную передачу движения (и силы) от входного звена к выходному звену. Это также означает, что для постоянного входного крутящего момента в хорошо работающем механизме мы должны получить максимально возможный выходной крутящий момент, а силы подшипника должны быть минимальными. Конечно, крутящий момент и сила не являются величинами, которые были в кинематике, и какую бы кинематическую величину мы ни использовали для определения характеристик механизма, эта величина будет лишь приблизительно соответствовать статической силовой характеристике механизма. Динамические характеристики, являющиеся функцией массы и момента инерции твердых тел, могут в несколько раз превышать статические силы, а поведение механизма под действием динамических сил не может быть предсказано кинематикой. Тем не менее, какое-то эмпирическое правило поведения механизма под нагрузкой лучше, чем его отсутствие. Alt определил угол передачи как:

или угол передачи может быть определен как:

Ниже показаны углы передачи для четырехзвенного механизма и кривошипно-кривошипного механизма. Это простой параметр, в котором не учитываются ни силы, ни скорости. Однако о работоспособности механизма можно судить на этапе кинематического проектирования.

Ясно, что оптимальное значение угла передачи равно 90 ⁰ . Так как угол будет постоянно изменяться в течение цикла движения механизма, будет положение, при котором угол передачи будет больше всего отклоняться от 90 ⁰ . На практике установлено, что если максимальное отклонение угла передачи от 90 ⁰ превышает 40 ⁰ или 50 ⁰ (в зависимости от типа применения) механизм заблокируется. В некоторых случаях это максимальное отклонение должно находиться в пределах 20 ⁰ (например, поршневые насосы), а в некоторых других случаях допускается максимальное отклонение до 70 ⁰ (например, шасси самолета). Необходимо рассмотреть практическое применение механизма, чтобы ограничить это отклонение (в случае сомнений постарайтесь, чтобы это отклонение не превышало 40 ⁰ или 50 ⁰ ).

Можно выразить угол передачи через угол поворота кривошипа и длины звеньев как (записав теорему косинусов для AB ₀ , используя треугольники A ₀ AB ₀ и ABB ₀ и приравняв длину AB ₀ ).

                            (1)
или

                                         (2)

          Минимум и максимум угла передачи можно определить, взяв производную уравнения (2) по q ₁₂ и приравнивается к нулю:

                                                      (3)

Минимальное и максимальное значения угла передачи будут, когда sin(q ₁₂ )=0 или когда q ₁₂ =0 или p (когда кривошип и неподвижное звено коллинеарны в выдвинутом или сложенном положениях). Минимальное и максимальное значение угла передачи для четырехзвенникового механизма будет определяться как:

                                              (4)

Критический угол передачи равен mmin или mmax, в зависимости от того, что больше всего отличается от 90 ⁰ . Иногда для углов передачи больше 90 ⁰ вместо m (180 ⁰ -m) используется значение угла передачи. В таком случае имеется два минимальных значения угла передачи ( m _мин1 =m _мин , м _мин2 =180 ⁰ -м _макс ) Наиболее критический угол передачи является минимальным из m _мин1 и m _мин2 . Обратите внимание, что отклонение угла передачи от 90 ⁰ в двух крайних положениях будет равным, если:

                                                                                 (5)

Такие четырехзвенные механизмы известны как центральные четырехзвенные . В центрических четырехзвенных механизмах кратность времени равна единице (обороты кривошипа между мертвыми точками 180 ⁰ ), и они будут иметь лучшие характеристики передачи усилия по сравнению с другими пропорциями кривошипа-коромысла.

Пример 4. 1.

 Определить угол поворота, соответствующий поворот кривошипа и максимальное отклонение угла передачи от 90 ⁰ для четырехзвенного механизма, длина звеньев которого: a ₂ = 4, a ₃ = 8, a ₄ =6, а ₁ =7.

Поскольку сумма длин наибольшего и наименьшего звеньев (4+8=12) меньше длин двух промежуточных звеньев (6+7=13), то механизм кривошипно-кулисный, а звено 2 кривошипно-шатунное. . В мертвых точках, поскольку кривошип и соединительные звенья коллинеарны, четырехзвенный механизм имеет треугольную форму.
Применение теоремы косинусов для расширенной мертвой точки:

Или b=20,85 ⁰

и

Или y ₁ = 45,38 ⁰

Для мертвой точки со сгибом:

или

f=217,96 ⁰

Или

            y=99,85 ⁰

Максимальный и минимальный угол передачи:

M _мин = 18,57 ⁰ (D ₁ = 71,43 ⁰ ) и M _MAX = 102,64 ⁰ (D ₂ = 12,64 ⁰ ). поскольку m _min больше всего отклоняется от 90 ⁰ , m _min является критическим углом передачи.

Классическая проблема угла передачи

Проектирование тяговых механизмов с оптимальным углом передачи

©es

Конструкция сферического кривошипно-коромыслового механизма с оптимальной передачей | Дж. Мануф. науч. англ.

Пропустить пункт назначения навигации

Научно-исследовательские работы

Джемиль Багчи

Информация об авторе и статье

Дж. Инж. Инд . May 1973, 95(2): 577-583

https://doi.org/10.1115/1.3438193

Опубликовано в Интернете: 1 мая 1973 г.

История статьи

Получено:

25 апреля 1972 г.

Онлайн:

15 июля 2010 г.

• Просмотры
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• Делиться
  • Фейсбук
  • Твиттер
  • LinkedIn
  • MailTo

• Иконка Цитировать Цитировать

• Разрешения

• Поиск по сайту

Ссылка

Bagci, C. (1 мая 1973 г.). «Проектирование сферического кривошипно-коромыслового механизма с оптимальной передачей». КАК Я. Дж. Инж. Инд . май 1973 г.; 95(2): 577–583. https://doi.org/10.1115/1.3438193

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• КонецПримечание
• РефВоркс
• Бибтекс
• Процит
• Медларс