Составление структурных и кинематических схем
механизмов.
Прежде чем рассмотреть вопрос о схематическом изображении механизмов и машин, остановимся на основных понятиях о структуре машины. Машиной называется механизм или сочетание связанных между собой нескольких механизмов, производящих определенные перемещения для выполнения работы или преобразования энергии из одного вида в другой. Механизмы состоят из звеньев, связанных между собой кинематическими парами, которые определяют их относительные перемещения. Кинематической цепью называется совокупность некоторого числа звеньев, сочлененных при помощи кинематических пар последовательно или разветвлено. Механизмом называется кинематическая цепь с одним неподвижным звеном, число степеней свободы которой совпадает с числом главных звеньев. В механизме заданному движению одного или нескольких звеньев соответствуют определенные движения остальных. Звенья, закон движения которых задан, называются ведущими, остальные – ведомыми.
В соответствии со с структурой кинематических пар, определяющих относительные перемещения звеньев, механизмы разделяют на плоские и пространственные. Если точки всех звеньев могут перемещаться в параллельных плоскостях, то механизм называется плоским. Если точки звеньев описывают пространственные или плоские кривые расположенные в различных не параллельных плоскостях, то механизм называется пространственным.
Чтобы звенья механизма совершали целенаправленные перемещения, кинематическая цепь механизма должна иметь степень подвижности, равную числу заданных движений. Степень подвижности для плоских механизмов определяют по структурной формуле Чебышева:
W=3n-2P2-Р1,
где W- степень подвижности механизма;
n – число подвижных звеньев;
Р1 – число кинематических пар первого рода;
Р2 – число кинематических пар второго рода.
В плоских механизмах кинематические пары могут быть только первого и второго рода. Род кинематической пары определяется числом наложенных связей в относительном движении. Если кинематическая пара отнимает у звена в относительном движении две степени свободы «накладывает два условия связи», эта кинематическая пара второго рода, если же она накладывает на относительное движение одно условие связи, - кинематическая пара первого рода.
По характеру соприкосновения звеньев кинематические пары классифицируют следующим образом. Пары, в которых звенья касаются по поверхности, называются низшими. Пары в которых звенья касаются по линии или в точке, называются высшими. В плоских механизмах имеется соответствие между этими классификациями: низшие пары – это пары второго рода «например, шарнирное соединение двух стержней»; высшие – пары первого рода «Пара ролик-кулачок». Иногда в механизмах встречаются сложные шарниры, в которых соединяются более двух звеньев. В этом случае при определении степени подвижности нужно учитывать, что количество кинематических пар в таком шарнире на единицу меньше числа сочлененных в нем звеньев.
Для пространственных механизмов степень подвижности определяют по формуле:
W=6n – 5P5 – 4P4 – 3P3 – 2P2 – P1.
В этой формуле индексы обозначают количество наложенных связей в относительном движении в пространстве.
Число степеней подвижности при одном заданном движении в плоских и в пространственных механизмах должно равняется единице
В некоторых механизмах встречаются лишние степени подвижности, наличие которых не влияет на закон движения механизма.
При изучении конструкции и работы машин студенты должны пользоваться изображениями машин в виде фотографий, плакатов, схем, чертежей и т.д.
При выполнении лабораторных работ студенты должны получить навыки схематического изображения механизмов и машин.
Фотография машины, механизма, узла дает представление о внешнем виде, компоновке видимых деталей, узлов. Однако фотографии в большинстве случаев трудно бывает различить конструктивные особенности подвижных соединения и тем более структурную связь отдельных элементов механизмов.
Конструктивная схема выполняется с соблюдением конструктивных форм деталей механизма. Помимо общего вида механизма или машины на этих схемах с помощью вырезов, вырывов, сечений могут быть показаны сочленения различных деталей, конструктивное выполнение втулок, осей, ползунов, шарниров и т.д. если конструктивная схема получена с соблюдением размеров элементов механизмов, такую схему называют конструктивно-кинематической. Конструктивные схемы, также как фотографии, не дают полного представления о структурной связи элементов механизма, т.к. по ней трудно судить о степени подвижности механизма. В конструктивных схемах часто подвижные и неподвижные соединения показаны одинаково. Кроме того, для выполнения конструктивной схемы требуется много времени о определенный графический навык. В связи с этим обычно не требуется выполнение конструктивных схем в отчетах о лабораторных работах.
Структурные схемы являются более удобными при схематическом изображении машин и механизмов. В них элементы механизмов изображены с помощью не сложных условных обозначений. В некоторых случаях для большей наглядности помимо условных изображений в структурных схемах следует использовать элементы конструктивных схем.
Условные обозначения на схемах механизмов и машин должны отвечать требованиям ГОСТ 2770-68.
Схемы могут быть выполнены в плоскости и в пространственных координатах, их соответственно называют плоскими и пространственными. Плоские схемы выполняются при проведении лабораторных работ не сложных плоских механизмов. Структуру более сложных механизмов и машин иногда трудно представить в виде плоской схемы, т.к. звенья механизмов и целые механизмы обычно вообще не могут быть представлены с помощью плоской схемы. В таких случаях используют пространственные схемы, выполненные в аксонометрических проекциях с учетом всех правил и приемов аксонометрического черчения. При этом все условные обозначения так же выполняются в аксонометрических проекциях.
Если структурная схема «плоская или пространственная» выполнена с соблюдением параметров механизмов, то ее называют кинематической. Плоские кинематические схемы используются при кинематическом анализе и синтезе механизмов.
Помимо схем при изучении конструкции машины и работе над ее усовершенствованием приходится пользоваться чертежами узлов и машин. С помощью чертежа можно изучить особенности конструкции соединения и деталей, их размеры, посадки материала. Структурные и кинематические схемы.
Общие положения
Структурная схема определяет функциональное значение элементов и их взаимосвязи. При составлении схемы механизмов необходимо правильно оперировать структурными элементами и обеспечить работоспособность механизмов. Эта задача решается методом структурного анализа механизмов, который основан на изучении вопросов о кинематических парах и кинематических цепях.
Под кинематической схемой следует понимать условное изображение механизма, машины, установки, на которой должна быть представлена вся совокупность кинематических элементов и их соединений, предназначенных для осуществления регулирования, управления и контроля заданных движений исполнительных органов. На кинематической схеме должны быть отражены кинематические связи (механические и немеханические).
Кинематическая схема составляется при проектировании новой машины, модернизации существующей и прилагается к паспорту машины.
Кинематические схемы используются при изучении устройства, наладки и эксплуатации машин.
Основные правила вычерчивания схем
Кинематическую схему изделия вычерчивают, как правило, в виде развертки. Допускается вычерчивать схемы в аксонометрических проекциях. ГОСТ 2.317-69 предусматривает пять видов аксонометрических проекций. При составлении кинематических схем машин легкой промышленности наиболее приемлемы:
1) Прямоугольная изометрическая проекция (коэффициент искажения по осям. Кх=Ку=Кz=1) - рис.2.17,а.
2) Прямоугольная диметрическая проекция (коэффициенты искажения по осям: Кх=Кz=1, Кy=0.5) - рис. 2.17б.
3) Косоугольная фронтальная диметрическая проекция (коэффициенты искажения по осям: Кх=Кz=1, Кy=0.5) - рис.2.17,в.
4) Косоугольная горизонтальная изометрическая проекция (коэффициенты искажения по осям: Кх=Ку=Кz=1) – рис. 2.17,г.
Аксонометрическое изображение может быть выполнено или условными обозначениями согласно ГОСТ 2.770-68, или в виде технического рисунка, наглядно поясняющего конфигурацию отдельных элементов
Прежде чем рассмотреть вопрос о схематическом изображении механизмов и машин, остановимся на основных понятиях о структуре машины. Машиной называется механизм или сочетание связанных между собой нескольких механизмов, производящих определенные перемещения для выполнения работы или преобразования энергии из одного вида в другой. Механизмы состоят из звеньев, связанных между собой кинематическими парами, которые определяют их относительные перемещения. Кинематической цепью называется совокупность некоторого числа звеньев, сочлененных при помощи кинематических пар последовательно или разветвлено. Механизмом называется кинематическая цепь с одним неподвижным звеном, число степеней свободы которой совпадает с числом главных звеньев. В механизме заданному движению одного или нескольких звеньев соответствуют определенные движения остальных. Звенья, закон движения которых задан, называются ведущими, остальные – ведомыми.
В соответствии со с структурой кинематических пар, определяющих относительные перемещения звеньев, механизмы разделяют на плоские и пространственные. Если точки всех звеньев могут перемещаться в параллельных плоскостях, то механизм называется плоским. Если точки звеньев описывают пространственные или плоские кривые расположенные в различных не параллельных плоскостях, то механизм называется пространственным.
Чтобы звенья механизма совершали целенаправленные перемещения, кинематическая цепь механизма должна иметь степень подвижности, равную числу заданных движений. Степень подвижности для плоских механизмов определяют по структурной формуле Чебышева:
W=3n-2P2-Р1,
где W- степень подвижности механизма;
n – число подвижных звеньев;
Р1 – число кинематических пар первого рода;
Р2 – число кинематических пар второго рода.
В плоских механизмах кинематические пары могут быть только первого и второго рода. Род кинематической пары определяется числом наложенных связей в относительном движении. Если кинематическая пара отнимает у звена в относительном движении две степени свободы «накладывает два условия связи», эта кинематическая пара второго рода, если же она накладывает на относительное движение одно условие связи, - кинематическая пара первого рода.
По характеру соприкосновения звеньев кинематические пары классифицируют следующим образом. Пары, в которых звенья касаются по поверхности, называются низшими. Пары в которых звенья касаются по линии или в точке, называются высшими. В плоских механизмах имеется соответствие между этими классификациями: низшие пары – это пары второго рода «например, шарнирное соединение двух стержней»; высшие – пары первого рода «Пара ролик-кулачок». Иногда в механизмах встречаются сложные шарниры, в которых соединяются более двух звеньев. В этом случае при определении степени подвижности нужно учитывать, что количество кинематических пар в таком шарнире на единицу меньше числа сочлененных в нем звеньев.
Для пространственных механизмов степень подвижности определяют по формуле:
W=6n – 5P5 – 4P4 – 3P3 – 2P2 – P1.
В этой формуле индексы обозначают количество наложенных связей в относительном движении в пространстве.
Число степеней подвижности при одном заданном движении в плоских и в пространственных механизмах должно равняется единице
В некоторых механизмах встречаются лишние степени подвижности, наличие которых не влияет на закон движения механизма.
При изучении конструкции и работы машин студенты должны пользоваться изображениями машин в виде фотографий, плакатов, схем, чертежей и т.д.
При выполнении лабораторных работ студенты должны получить навыки схематического изображения механизмов и машин.
Фотография машины, механизма, узла дает представление о внешнем виде, компоновке видимых деталей, узлов. Однако фотографии в большинстве случаев трудно бывает различить конструктивные особенности подвижных соединения и тем более структурную связь отдельных элементов механизмов.
Конструктивная схема выполняется с соблюдением конструктивных форм деталей механизма. Помимо общего вида механизма или машины на этих схемах с помощью вырезов, вырывов, сечений могут быть показаны сочленения различных деталей, конструктивное выполнение втулок, осей, ползунов, шарниров и т.д. если конструктивная схема получена с соблюдением размеров элементов механизмов, такую схему называют конструктивно-кинематической. Конструктивные схемы, также как фотографии, не дают полного представления о структурной связи элементов механизма, т.к. по ней трудно судить о степени подвижности механизма. В конструктивных схемах часто подвижные и неподвижные соединения показаны одинаково. Кроме того, для выполнения конструктивной схемы требуется много времени о определенный графический навык. В связи с этим обычно не требуется выполнение конструктивных схем в отчетах о лабораторных работах.
Структурные схемы являются более удобными при схематическом изображении машин и механизмов. В них элементы механизмов изображены с помощью не сложных условных обозначений. В некоторых случаях для большей наглядности помимо условных изображений в структурных схемах следует использовать элементы конструктивных схем.
Условные обозначения на схемах механизмов и машин должны отвечать требованиям ГОСТ 2770-68.
Схемы могут быть выполнены в плоскости и в пространственных координатах, их соответственно называют плоскими и пространственными. Плоские схемы выполняются при проведении лабораторных работ не сложных плоских механизмов. Структуру более сложных механизмов и машин иногда трудно представить в виде плоской схемы, т.к. звенья механизмов и целые механизмы обычно вообще не могут быть представлены с помощью плоской схемы. В таких случаях используют пространственные схемы, выполненные в аксонометрических проекциях с учетом всех правил и приемов аксонометрического черчения. При этом все условные обозначения так же выполняются в аксонометрических проекциях.
Если структурная схема «плоская или пространственная» выполнена с соблюдением параметров механизмов, то ее называют кинематической. Плоские кинематические схемы используются при кинематическом анализе и синтезе механизмов.
Помимо схем при изучении конструкции машины и работе над ее усовершенствованием приходится пользоваться чертежами узлов и машин. С помощью чертежа можно изучить особенности конструкции соединения и деталей, их размеры, посадки материала. Структурные и кинематические схемы.
Общие положения
Структурная схема определяет функциональное значение элементов и их взаимосвязи. При составлении схемы механизмов необходимо правильно оперировать структурными элементами и обеспечить работоспособность механизмов. Эта задача решается методом структурного анализа механизмов, который основан на изучении вопросов о кинематических парах и кинематических цепях.
Под кинематической схемой следует понимать условное изображение механизма, машины, установки, на которой должна быть представлена вся совокупность кинематических элементов и их соединений, предназначенных для осуществления регулирования, управления и контроля заданных движений исполнительных органов. На кинематической схеме должны быть отражены кинематические связи (механические и немеханические).
Кинематическая схема составляется при проектировании новой машины, модернизации существующей и прилагается к паспорту машины.
Кинематические схемы используются при изучении устройства, наладки и эксплуатации машин.
Основные правила вычерчивания схем
Кинематическую схему изделия вычерчивают, как правило, в виде развертки. Допускается вычерчивать схемы в аксонометрических проекциях. ГОСТ 2.317-69 предусматривает пять видов аксонометрических проекций. При составлении кинематических схем машин легкой промышленности наиболее приемлемы:
1) Прямоугольная изометрическая проекция (коэффициент искажения по осям. Кх=Ку=Кz=1) - рис.2.17,а.
2) Прямоугольная диметрическая проекция (коэффициенты искажения по осям: Кх=Кz=1, Кy=0.5) - рис. 2.17б.
3) Косоугольная фронтальная диметрическая проекция (коэффициенты искажения по осям: Кх=Кz=1, Кy=0.5) - рис.2.17,в.
4) Косоугольная горизонтальная изометрическая проекция (коэффициенты искажения по осям: Кх=Ку=Кz=1) – рис. 2.17,г.
Аксонометрическое изображение может быть выполнено или условными обозначениями согласно ГОСТ 2.770-68, или в виде технического рисунка, наглядно поясняющего конфигурацию отдельных элементов