Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
27.37 Mб
Скачать

функции от

времени,

диск 4 с круговой диаграммой

приводится

во вращение часовым

механизмом.

 

Важное

значение

имеет применение шарнирных

механизмов

в качестве прямолинейных направляющих, у которых точка шатуна перемещается по траектории, мало отличающейся от прямой ли­ нии. Такие направляющие механизмы часто используются в запи-

Рис. 5.35

сывающих устройствах. При таком применении желательно, чтобы перемещение точки шатуна, в которой помещено перо, и угол поворота ведущего звена^были связаны зависимостью, близкой к линейной.

На рис. 5.36 представлена схема кривошипно-ползунного ме­ ханизма, используемого в качестве записывающего при электри­

ческих измерениях. Датчиком является поворотная рамка /, помещенная между полюсами постоянного магнита и снабженная грузиками. При изменении измеряемой величины меняется величина силы тока, протекающего по обмотке рамки. Вследствие этого проис­ ходит поворот рамки-кривошипа 1. На шатуне 2 имеется ролик 3. перемещающийся в прямолинейных направляющих 4. На другом конце шатуна помещено перо 5, регистрирующее на движущейся

11*

163

Рис. 5.37

бумаге изменения измеряемой величины. На рис. 5.37

представ­

лены траектории точки D шатуна, выбираемой на различном уда­

лении

от точки

В — центра вращательной

пары,

соединяющей

шатун 2 и кривошип / (рис. 5.36).

 

 

 

 

 

 

На

рис. 5.38,

а представлена

схема

рычажного

 

механизма,

позволяющего

сообщить звену 3

прямолинейно-поступательное

перемещение

в направлении а—а.

Звенья

1, 2,

5

и

стойку 6

(рис. 5.38, б)

можно рассматривать

как

звенья

кривошипно-пол-

зунного механизма. Обычно при проектировании механизма выби­ рают OA = AD = АВ = АС, но это не обязательно. Звено 3 (4 —его кулисный камень) будет совершать прямолинейно-поступа-

Рис. 5.38

тельное перемещение в направлении а—а, при равенстве треуголь­

ников

ОАВ и

ACD. Это будет достигнуто, если OA = AD и

АВ =

АС.

 

Простейшие

четырехзвенные механизмы (четырехшарнирный,

кривошипно-ползунный и кулисный) используются в киноаппа­ ратуре как грейферные механизмы. На рис. 5.39 представлены четырехшарнирный грейферный механизм и траектория, воспроиз­ водимая точкой звена, совершающего сложно-плоское движение.

Мальтийский механизм (рис. 5.40) основан на схеме кулисного механизма и используется для преобразования непрерывного вра­

щательного движения в прерывистое. В

отличие

от кулисного

в мальтийском механизме ограничивается

длина

направляющих

кулисы. Из одного и того же кулисного механизма можно образо­ вать две разновидности мальтийского механизма: с внешним за­ цеплением (рис. 5.41, а), с внутренним касанием (рис. 5.41, б). Ведомое звено 2 мальтийского механизма с внутренним зацепле­ нием вращается в том же направлении, что и кривошип /; в мальтий­ ском механизме с внешним зацеплением вращения звеньев / и 2 совершаются в противоположных направлениях.

Рассмотрим подробнее принцип работы мальтийского меха­ низма. На рис. 5.40 изображен мальтийский механизм с четырьмя пазами. Кривошип / снабжен цевкой а, входящей в паз звена 2 (оно называется мальтийским крестом). Звено 2 будет приводиться

во вращение кривошипом 1 до тех пор, пока кривошип из положе­ ния О х а не перейдет в новое положение, совершив при этом пово­ рот на угол 2а. После этого цевка кривошипа выходит из паза и движение креста прекращается.

Звено 2 будет находиться в по-

Рис. 5.39

Рис. 5.40

кое до тех пор, пока звено / не совершит полный оборот и цевка а не окажется в прежнем положении. После этого цевка а снова войдет в паз звена 2 (соседний по отношению к первому) и криво­ шип / снова приведет в движение звено 2.

Д л я

фиксации

звена

2 в период его выстоя на звене

/ преду­

смотрен

выступ

ADB,

входящий в соответствующую

выточку

звена 2._ В начале движения креста окружности выступа и выточки

совпадают, затем в процессе движения между ними образуется

зазор. После

поворота звена / на угол линия 0гА переходит

в положение

0гА', а 0ХВ переходит в положение, которое зани­

мала линия ОуА в начале движения. Звено 2 совершит при этом поворот на угол 2р и соседняя выточка d2—d2 займет положение,

которое ранее

занимала

выточка d-c—dx. В этот

момент

точка В

фиксирующего

выступа

ADB вступает в касание

с точкой с вы­

точки d2—d2,

и выступ ADB скользит по выточке

d2—d2,

запирая

крест до входа цевки в паз. К началу нового цикла движения креста

кривошип совершит полный оборот, к точке с выточки

d2—d2

подойдет точка А выступа, фиксация креста прекращается

и он

вновь может быть приведен в движение. Из сказанного ясно, что одному циклу движения креста соответствует угол поворота 2а при внешнем зацеплении (рис. 5.40 и 5.41, а) и 2л—2а при внут­ реннем зацеплении (рис. 5.41, б).

При прочих одинаковых условиях максимальное ускорение ведомого звена, а следовательно, и инерционная нагрузка меньше в мальтийском механизме с внутренним зацеплением. Сущест­ венным недостатком мальтийского механизма с внутренним за­ цеплением является необходимость консольного расположения опор кривошипа / по отношению к кресту 2 (по одну сторону от плоскости креста 2). По этой причине мальтийские механизмы с внутренним зацеплением применяются несравненно реже, чем мальтийские механизмы с внешним зацеплением.

Рассмотрим кинематику и условия передачи сил в мальтийском механизме с внешним зацеплением. Функции перемещения, ско­ рости и ускорения креста определяются выражениями (5.50)— (5.52). В этих зависимостях нужно принять, что угол поворота кривошипа изменяется в промежутке я — а ^ ф = ^ я -f-a (рис. 5.41, а); при этом

 

 

 

cosa = -^- = *,.

 

 

(5.132)

Из

зависимости

(5.45)

следует,

что при ц> = п — at|> = p =

= ~2

а. Согласно построениям

рис. 5.40 угловой

шаг пазов

 

 

 

2P =

2 (

- f - a )

=

- ^ - ,

 

(5.133)

где г — число пазов.

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда следует:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ = cosa =

sinp =

s i n ( - i L ) .

 

(5.134)

Соотношение времени движения и покоя креста

определяется

выражением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*дв

_

2a

_

V 2

г

)

г - 2

 

 

t„

~

2 я - 2 а

~

 

,

~~Т+2'

(О.ісю;

 

Обозначив

через

і — ґ д в

-f- tn

время

полного

цикла,

получим

 

 

{

_

2 а

_

г 2

.

_

2я —2сс

_

г + 2

'

 

n K V

 

 

 

t

~~

~

'

t *

 

2JT

_

2z

 

 

P . lcto)

 

В начале движения креста имеет место мягкий удар, так как

его

ускорение

согласно

выражению

(5.52)

мгновенно

изменяется

от

нулевого

значения до

значения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

А, (1—№) sin а

 

 

2

Я

 

 

 

2 ,

/

я

\

,

«*> =

( 1 - 2 > . с о . а + Х ' ) '

=

 

7 !

^

"

=

~ Ш

1 Ш

( ~ )

(

5 - 1 3 7 )

 

При

выводе

выражения

(5.137)

из

зависимости

(5.52)

было

принято,

что кривошип

/

вращается

равномерно и е х = 0 . Знак

минус в выражениях (5.52) и (5.137) указывает, что направление

углового ускорения є 2 противоположно

направлению отсчета

углов а|з поворота креста. Дл я уменьшения

удара кривошип маль­

тийского механизма приводят в движение

от пары

эллиптических

колес или вспомогательного шарнирного механизма,

и угловая ско­

рость вращения кривошипа становится переменной. При таком приводе сохраняется средняя угловая скорость вращения криво­

шипа,

но

уменьшается

мгновенное значение угловой скорости

(Ох (ф) в начале движения

креста при ф =

а.

В

ряде

случаев работа мальтийского

механизма происходит

при достаточно большой скорости вращения кривошипа, возни­

кает необходимость в учете динамической нагрузки.

Усилие

R12,

передаваемое кресту,

определяется

из зависимости

 

 

 

 

 

 

R12

= М*-'*е*

,

 

(5.138)

 

 

 

 

 

102А

 

 

 

где

е 2 — у г л о в о е

ускорение

звена

2, определяемое

выражением

(5.52), 1А — расстояние центра А цевки от центра

02

вращения

кулисы (рис. 5.41, а),

12

— момент

инерции креста

относительно

0 2 ,

М2—приведенный

 

момент сопротивления на валу

звена

2.

 

При движении

звена

с ускорением динамический

момент

1гг2

с учетом выражения (5.52) окажется положительной величиной, общий момент на валу звена 2 представит сумму статического и динамического моментов. Усилие R12, передаваемое цевкой кри­ вошипа кресту 2, изменяется в процессе движения, так как пере­ менным является не только угловое ускорение, но и плечо /о2Л,

определяемое выражением

(рис. 5.41, а)

 

 

lo>* = г Щ

= г / 1 +

2 Я Г Ф + Я 2

(5-І39)

Для определения

наибольшего

значения

функции

R12 (ф)

можно воспользоваться

аналитическим решением, найдя

значение

Ф, при котором d --~ О, либо графическим решением, построив

функцию Rl% (ф).

Механизмы центральных фотозатворов. Важным по своему значению примером применения рычажных механизмов в фотоап­ паратуре является механизм центрального фотозатвора. Он пред­ назначен для открытия и закрытия затвора перед световым пото­ ком, направляемым от объекта на фотографический материал.

Время срабатывания механизма затвора при минимальной вы­ держке составляет в зависимости от типа затвора V250—V500 С

для любительской фотоаппаратуры. При столь малом времени сра­ батывания возникают значительные динамические нагрузки на звенья.

Схемы механизмов центральных фотозатворов весьма разно­ образны. Ограничимся описанием схемы линзового фотозатвора

ФЗ-22/1 к фотоаппарату Зенит-3,

4

и 5. Механизм

состоит из

трех подвижных звеньев (рис. 5.42,

а): ведущего звена

/, приводи­

мого

в движение пружиной кручения; кольца 2, совершающего

качательное

движение

вокруг 0

2 ,

отсекателя 3,

связанного

вра­

щательной парой 03 с кольцом 2

и парой класса

IV 0 4

со стойкой.

На

кольце

2 помимо

изображенного

отсекателя

располагаются

еще

четыре

отсекателя

(на рисунке

не показаны).

Через

0 з ' \

0 3 П ) ,

. . ., 0

з У ) отмечены центры вращательных пар,

соединяющих

соответствующие отсекатели с кольцом, а через

0\1\

 

. . ., 04V >

центры пальцев стойки, которые вместе с пазами отсекателей обра­ зуют кинематические пары' класса IV. Ведущее звено / приводит в движение кольцо 2, вступая в контакт сначала с серповидным штифтом а, а затем со штифтом b (см. ниже). Штифт с расположен на стойке механизма, и в него упирается звено / в крайнем по­ ложении.

Для лучшего понимания действия механизма фотозатвора рас­

членим полный цикл движения

на три части: открытие объектива;

выстой отсекателей; закрытие

объектива.

В положении

звеньев

на рис. 5.42, а (оно принято за

начальное)

отсекатели закрывают

объектив. После поворота ведущего звена / на угол ф =

ф і отсе­

катели полностью открывают объектив (рис. 5.42, б);

звено

/

приводит в движение кольцо 2,

вступая плоскостью Пі в

контакт

с серповидным штифтом а. При повороте на угол ф ! ^

ф s$

ф 2

(рис. 5.42, в) ведущее звено 1 не приводит

в движение кольцо

2,

так как плоскость Я х

и штифт а не касаются друг друга. Кольцо 2

продолжает движение

под

действием накопленной

кинетической

энергии, объектив остается

открытым. После поворота на угол ф 2

(рис. 5.42, в)

плоскость Я 2

вступает в контакт со штифтом Ь.

При повороте

ведущего звена на угол ф 2 ^ ф ^ Ф3

ведущее звено,

совершая движение в прежнем направлении, приводит во враще­ ние кольцо 2 в обратном направлении, отсекатели начинают

закрывать объектив. Ведущее звено / касается при этом плоскостью

Я 2 штифта Ь кольца 2. Полное

закрытие

объектива происходит

после поворота ведущего звена

/ на угол

ср = ср3 (рис. 5.42, г).

Кольцо 2 и отсекатели 3 возвращаются в прежнее положение, ве­ дущее звено / занимает крайнее положение, упираясь в штифт с.

Звено / возвращается в начальное положение поворотом

на

угол

Ф = Фз в направлении,

обратном

первому,

взводится

пружина

кручения, плоскость П1

упирается

в штифт

а кольца 2,

и

меха­

низм фотозатвора подготовлен к действию.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ