Объяснение типов связей
Прежде чем читать эту статью, вы также можете ознакомиться с нашей Основы связей Статья здесь.
Рычаг – это механизм, образованный соединением двух или более рычагов вместе. Связи могут быть предназначены для изменения направления силы или для одновременного перемещения двух или более объектов. Для соединения рычажных механизмов используется множество различных крепежных деталей, которые при этом позволяют им свободно перемещаться, например штифты, болты с резьбой на концах и гайки и свободно закрепленные заклепки. Существует два основных класса связей: простые плоские связи и более сложные специализированные связи.; оба способны выполнять такие задачи, как описание прямых или кривых, а также выполнять движения с разной скоростью. Названия механизмов связи, приведенные здесь, широко, но не являются общепринятыми во всех учебниках и справочниках. Связи можно классифицировать в зависимости от их основных функций:
- Генерация функции: относительное движение между звеньями, подключенными к рамке.
- Генерация пути: путь точки трассировки
- Генерация движения: движение соединительного звена
Простые плоские связи
Четыре различных простых плоских связи, показанные ниже, идентифицируются по функциям:
- Рычаг обратного движения, рис. а ниже, может заставлять объекты или принуждать двигаться в противоположных направлениях; это можно сделать, используя входную ссылку в качестве рычага. Если фиксированный шарнир находится на равном расстоянии от движущихся шарниров, движение выходного звена будет равно движению входного звена, но будет действовать в противоположном направлении. Однако, если фиксированный шарнир не центрирован, перемещение выходного звена не будет равно движению входного звена. Выбрав положение фиксированного шарнира, можно спроектировать рычажное соединение так, чтобы обеспечить определенные механические преимущества. Эту связь также можно поворачивать на 360°.
- Двухтактная связь, рис. б, может заставлять объекты или принуждать двигаться в одном направлении; выходная ссылка движется в том же направлении, что и входная ссылка. Технически это четырехзвенное соединение, которое можно поворачивать на 360° без изменения его функции.
- Рычаг параллельного движения, рис. C, может заставить объекты или силы двигаться в одном направлении, но на заданном расстоянии друг от друга. Подвижные и неподвижные шарниры на противоположных звеньях параллелограмма должны быть на равном расстоянии, чтобы это соединение работало правильно. Технически это соединение представляет собой четырехзвенную рычажную систему, которую также можно поворачивать на 360° без изменения ее функции. Пантографы, получающие электроэнергию для электропоездов от воздушных кабелей, основаны на параллельно-движущейся системе связи. Пантографы для рисования, которые позволяют вручную копировать оригинальные рисунки без отслеживания или фотокопирования, также являются адаптацией этой связи; в своей простейшей форме он также может удерживать лотки для инструментов в горизонтальном положении, когда крышки ящика для инструментов открыты.
- Рычаг коленчатого рычага, рис. D, может изменять направление объектов или силы на 90°. Эта связь звонила в дверные звонки до того, как были изобретены электрические хлопушки. Совсем недавно этот механизм был адаптирован для велосипедных тормозов. Это было сделано путем скрепления двух коленчатых рычагов, согнутых на 90 ° в противоположных направлениях, вместе, образуя щипцы. Если сжать два рычага руля, соединенные с входными концами каждого кривошипа, выходные концы начнут двигаться вместе. Резиновые блоки на выходных концах каждого кривошипа прижимаются к ободу колеса, останавливая велосипед. Если штифты, образующие фиксированный шарнир, находятся в середине кривошипов, движение звеньев будет одинаковым. Однако если эти расстояния различаются, можно получить механическое преимущество.
Специализированные связи
Помимо изменения движения объектов или сил, были разработаны более сложные связи для выполнения многих специализированных функций: к ним относятся рисование или отслеживание прямых линий; перемещение объектов или инструментов при втягивании происходит быстрее, чем при выдвижении; и преобразование вращательного движения в линейное движение и наоборот. Простейшими специализированными связями являются четырехзвенные связи. Эти связи достаточно универсальны, чтобы их можно было применять во многих различных приложениях. Четырехзвенные рычажные механизмы на самом деле имеют только три подвижных звена, но имеют одно фиксированное звено и четыре шарнирных соединения или шарнира. Полезный механизм должен иметь не менее четырех звеньев, но замкнутые сборки из трех звеньев являются полезными элементами конструкций. Поскольку любая связь хотя бы с одним фиксированным звеном является механизмом, упомянутые ранее связи как с параллельным движением, так и с двухтактным, технически являются машинами.
Четырехзвенные звенья имеют общие свойства: три жестких подвижных звена, два из которых шарнирно прикреплены к неподвижным основаниям, образующим раму. Звенчатые механизмы способны производить вращательное, колебательное или возвратно-поступательное движение за счет вращения кривошипа. Ссылки можно использовать для преобразования:
- Непрерывное вращение в другую форму непрерывного вращения с постоянным или переменным соотношением угловых скоростей.
- Непрерывное вращение с колебанием или непрерывное колебание с вращением, с постоянным или переменным передаточным отношением.
- Одна форма колебаний в другую форму колебаний или одна форма возвратно-поступательного движения в другую форму возвратно-поступательного движения с постоянным или переменным соотношением скоростей.
Существует четыре различных способа, с помощью которых четырехзвенные рычаги могут выполнять инверсию или совершать обороты вокруг фиксированных точек поворота. Одно поворотное звено считается входным или приводным элементом, а другое — выходным или ведомым элементом. Оставшееся подвижное звено обычно называют соединительным звеном. Неподвижное звено, шарнирно закрепленное штифтами или шарнирами на каждом конце, называется фундаментным звеном.
Кривошипно-кулисный механизм, рис. выше, демонстрирует вторую инверсию. Кратчайшее звено AB примыкает к AD, основному звену. Звено AB может совершать полный оборот на 360 градусов, тогда как противоположное звено CD может только колебаться и описывать дугу.
Двойной кулисный механизм внизу демонстрирует третью инверсию. Звено AD является основным звеном и находится напротив кратчайшего звена BC. Хотя звено BC может совершать полный оборот на 360 градусов, оба поворотных звена AB и CD могут только совершать колебания и описывать дуги.
Четвертая инверсия — это еще один кривошипно-кулисный механизм, который ведет себя аналогично механизму, показанному ниже.
Прямолинейные генераторы
Связи, способные описывать прямые линии, известны как генераторы прямых. Эти связи являются важными компонентами различных типов машин, особенно станков. Размеры жестких связей играют важную роль в обеспечении правильной работы этих механизмов.
Одним из примеров прямолинейного генератора является прямолинейный генератор Ватта. Эта связь способна описывать короткую вертикальную прямую. Он состоит из звеньев одинаковой длины AB и CD, которые шарнирно закреплены в точках A и D соответственно. Средняя точка Е соединительного звена BC образует восьмерку на протяжении всего хода механизма, но на части хода механизма прослеживается прямая линия, поскольку точка Е расходится влево в верхней части хода и вправо в нижней части хода. инсульт. Шотландский производитель инструментов Джеймс Уатт использовал эту связь в паровом насосе примерно в 1769 году, и это также было важным механизмом в первых машинах с паровым приводом.
Другим примером прямолинейного генератора является прямолинейный генератор Скотта Рассела. Эта связь также может описывать прямую линию. Звено AB шарнирно закреплено в точке А и прикреплено к звену CD в точке В. Звено CD шарнирно закреплено на ролике в точке С, что ограничивает его горизонтальное колебательное движение.
Поворотные/линейные соединения
Поворотные/линейные рычаги, также известные как кривошипно-ползунковые механизмы, представляют собой механические устройства, которые преобразуют вращательное движение в линейное движение или наоборот. Они состоят из трех звеньев – вращающегося кривошипа, скользящего шатуна и скользящего блока или поршня.
Кривошип представляет собой вращающийся рычаг, прикрепленный к двигателю или двигателю, а шатун представляет собой жесткое звено, которое скользит вперед и назад внутри канала или паза. Ползун или поршень прикреплен к концу шатуна и движется в линейном направлении.
Когда кривошип вращается, он перемещает шатун вперед и назад, заставляя скользящий блок или поршень двигаться в линейном направлении. Это линейное движение можно использовать для выполнения работы, например приведения в действие насоса, подъема груза или перемещения конвейерной ленты.
Верно и обратное – линейное движение можно преобразовать во вращательное. Когда к скользящему блоку или поршню прилагается сила, она перемещает шатун вперед и назад, заставляя кривошип вращаться. Это вращательное движение можно использовать для приведения в действие генератора, пильного полотна или шлифовального круга.
Кривошипно-ползунковые механизмы широко используются в различных приложениях, включая двигатели, насосы, компрессоры и многие виды производственного оборудования. Они эффективны, надежны и просты в обслуживании, что делает их важным компонентом многих промышленных процессов.
Как работает механизм кулисного механизма
Механизм кулисного механизма — это тип механизма возвратно-поступательного движения, который преобразует вращательное движение в линейное движение. Он назван в честь шотландского инженера Джеймса Уатта, который использовал его в паровых машинах.
Механизм состоит из вращающегося коленчатого вала с прикрепленным к нему штифтом, называемым ярмом. Хомут перемещается вперед и назад по прямой, направляясь прорезью в скользящем блоке или ползуне. Ползун соединен с поршнем или другим устройством, требующим линейного движения.
При вращении коленчатого вала вилка движется вперед и назад по прямой линии, толкая и тянув за собой ползунок. Движение ползунка можно использовать для выполнения работы, например перекачки жидкостей или перемещения объектов по рельсам.
Ключевое преимущество механизма кулисного механизма заключается в том, что он обеспечивает плавное движение ползунка с постоянной скоростью, в отличие от других механизмов, которые могут производить рывковое или неравномерное движение. Однако он также имеет некоторые недостатки, такие как высокое трение и износ из-за скользящего контакта между вилкой и ползунком, а также необходимость точного выравнивания вилки и ползуна во избежание заедания.
В целом, механизм кулисного механизма представляет собой простой и эффективный способ преобразования вращательного движения в линейное движение, и он используется в широком спектре применений, включая двигатели, насосы и производственное оборудование.
Как работает вращательно-линейный механизм
Поворотно-линейный механизм — это тип механизма, который преобразует вращательное движение в линейное. Этого можно достичь с помощью различных механизмов, каждый из которых имеет свои уникальные преимущества и недостатки.
Одним из распространенных типов поворотно-линейных механизмов является винтовой механизм, который состоит из винта и гайки. Винт имеет резьбовой вал, который вращается двигателем или другим источником вращательного движения. Гайка навинчивается на винт и перемещается по длине винта при его вращении. Это линейное движение можно использовать для выполнения работы, например перемещения платформы или подъема груза.
Другим типом поворотно-линейного механизма является механизм коленчатого вала, который обычно используется в двигателях. Коленчатый вал имеет ряд кривошипов или шеек, смещенных от центральной линии вала. Когда вал вращается, кривошипы толкают и тянут шатуны, прикрепленные к поршням или другим устройствам, требующим линейного движения.
Еще одним типом поворотно-линейного механизма является кулачковый механизм, в котором для создания линейного движения используется вращающийся кулачок. Кулачок имеет некруглую форму, что заставляет толкатель, например ролик или рычаг, двигаться по линейной траектории при вращении кулачка. Его можно использовать для выполнения различных функций, таких как открытие и закрытие клапанов или перемещение платформы по рельсам.
В целом, поворотно-линейные механизмы являются важными компонентами многих машин и устройств. Выбор механизма зависит от таких факторов, как требуемая величина линейного движения, скорость и точность движения, а также доступное пространство и источники энергии.
Чтобы понять другие классы рычагов, мы создали несколько сообщений в блоге о них, показанных ниже:
