Принципиальная кинематическая схема

Принципиальная кинематическая схема — это такая схема, на которой показана последовательность передачи движения от двигателя через передаточный механизм к рабочим органам машины (например, шпинделю станка, режущему инструменту, ведущим колёсам автомобиля и др.) и их взаимосвязь.

На кинематических схемах изображают только те элементы машины или механизма, которые принимают участие в передаче движения (зубчатые колёса, ходовые винты, валы, шкивы, муфты и др.) без соблюдения размеров и пропорций.

Содержание

Нормативные документы

Стандарты, регламентирующие условные обозначения и выполнение кинематических схем:

• ГОСТ 2.770-68 (2000) ЕСКД. Обозначения условные графические на схемах. Элементы кинематики.
• ГОСТ 2.703-2011. ЕСКД. Правила выполнения кинематических схем.
• ISO 3952 Kinematic diagrams — Graphical symbols.

Правила выполнения кинематических схем

Корпусные части составляющей единицы (машины или механизма) не показывают совсем или наносят их контур сплошными тонкими линиями. Пространственные кинематические механизмы изображают обычно в виде развёрнутых схем в ортогональных проекциях. Их получают путём размещения всех осей в одной плоскости. Такие схемы позволяют прояснить последовательность передачи движения, но не показывают действительного расположения деталей механизма. Кинематические схемы допускается выполнять в аксонометрии.

Все детали (звенья) на кинематических схемах изображают условно в виде графических символов (ГОСТ 2.770-68 (2000)), которые лишь раскрывают принцип их работы. Соединения смежных звеньев, которое допускает их относительное движение, называют кинематической парой. Наиболее распространённые кинематические пары: шарнир, ползун и направляющая, винт и гайка, шаровой шарнир. Допускается использовать нестандартные условные графические обозначения, но с соответствующими пояснениями на схеме. На кинематической схеме разрешается изображать отдельные элементы схем других видов, которые непосредственно влияют на их работу (например, электрические или гидравлические).

Кроме условных графических обозначений, на кинематических схемах дают указания в виде надписей, поясняющих изображённый элемент. Например, указывают тип и характеристику двигателя, диаметры шкивов, модуль и число зубьев зубчатых колёс и др. Взаимное расположение звеньев на кинематической схеме должно соответствовать начальному, среднему или рабочему положению исполнительных органов механизма или машины. Если звено при работе изделия меняет своё положение, то на схеме допускается указывать его крайние положения тонкими штрихпунктирными линиями. На кинематической схеме звеньям присваивают номера в порядке передачи движения, начиная от двигателя. Валы номеруют римскими цифрами, остальные элементы — арабскими. Порядковый номер элемента проставляют на полочке выносной линии. Под полочкой указывают основные характеристики и параметры кинематического звена.

На кинематических схемах валы, оси, стержни изображают сплошными основными линиями; зубчатые колёса, червяки, звёздочки, шкивы, кулачки — сплошными тонкими линиями.

Чтение кинематических схем

Читать кинематическую схему начинают от двигателя, как источника движения всех подвижных деталей механизма. Определяя последовательно по условным обозначениям каждый элемент кинематической цепи, устанавливают его назначение и характер передачи движения.

Разработка кинематической схемы машины.

Кинематическая, гидравлическая, пневматическая схемы машины отражают соответствующие принципы взаимодействия и работы элементов машины. Эти схемы дают представление о том, как механическая энергия и движение передаются от источника до пункта её потребления и преобразования. Схемы являются принципиальными и позволяют установить, какие элементы и сколько их входят в устройство и в каких сочетаниях (кинематических парах) они объединяются.

Кинематические схемы вычерчивают в виде плоскостного (вид спереди и вид сбоку) и пространственного изображений. На кинематической схеме указывают наименование каждой кинематической группы элементов и основные характеристики и параметры кинематических элементов. Если кинематическая схема служит для динамического анализа, то на ней указывают необходимые размеры и характеристики элементов. Каждому кинематическому элементу на схеме присваивают порядковый номер, валы нумеруют римскими цифрами, а остальные элементы – арабскими.

На кинематических схемах указывают тип, мощность и частоту вращения электродвигателей, размер, исполнение и передаточное отношение редукторов, диаметр и ширину шкивов, типы и количество клиновых ремней, число зубьев и модули зубчатых передач, число заходов, шаг и направление нагрузки червяков и так далее.

В качестве примера на рис. 4.1 приведена кинематическая схема двухступенчатого редуктора [2].

Рис.4.1. Кинематическая схема двухступенчатого редуктора.

I (Т) — тихоходный вал; II — промежуточный вал;

III (Б) – быстроходный вал.

Конечной целью проектирования кинематической схемы машины является воспроизведение заданных движений рабочих органов. При проектировании необходимо учитывать динамические свойства механизмов, так как они определяют динамические нагрузки и характер движения звеньев кинематических цепей.

В основе расчёта кинематических цепей механизмов лежат две задачи динамики: по известному закону движения ведущего звена определить силы, приложенные к звеньям механизма и по известным силам определить закон движения по уравнениям Лагранжа.

Первая задача решается методом кинетостатики по уравнению Даламбера [1]. Так, например, для кинематической цепи, трансформирующей кратные круговые движения

(4.1)

где М_КР = М_ДВ — крутящий и движущий моменты; М_С – момент сопротивления; J — момент инерции.

Вторая задача заключается в определении закона движения в соответствии с уравнением Лагранжа. Так, для кинематической цепи, реализующей линейно-круговые движения, уравнение Лагранжа имеет вид:

(4.2)

где Р_ДВ и Р _С — сила движущая и сила сопротивления; J_пр и m_пр— приведённые моменты инерции и масса; Z — количество элементов кинематической цепи.

Гидравлические и пневматические механизмы являются завершающими элементами в гидро – и пневмосистемах, в которых, помимо этих механизмов, имеются двигатели – насосы, регуляторы давления и расхода рабочего тела (масла, воздух); распределители и переключатели потоков рабочих тел, контрольно-измерительные приборы и так далее.

Перечень элементов кинематических, гидравлических и пневматических схем оформляют в виде таблицы. На полях схем допускается указывать данные, необходимые для монтажа, испытания и проверки системы: маркировка трубопроводов, рабочие среды, рабочие давления, температуру и др. На рис. 4.2 показана гидравлическая схема механизма для приведения в движение силового поршня, шток которого связан с рабочим органом машины.

Рис.4.2 Гидравлическая схема механизма.

1 – распределитель; 2,6 – электромагниты; 3 – гидроцилиндр; 4 – поршень; 5 – тормозное устройство; 7 – масляный бак; 8 – фильтр; 9 – клапан переливной; 10 – гидронасос.

Схема пневматического механизма имеет аналогичный вид, только насос заменяется источником сжатого воздуха (компрессором), а выброс отработавшего воздуха производится в атмосферу.

Совокупность кинематических, гидравлических и пневматических элементов и устройств на схемах изображают в виде условных графических символов (рис.4.1; 4.2)

4.2 Методы расчёта механизмов при проектировании БМП

Кинематический расчёт выполняют с целью выбора типа механизма и определения таких размеров его звеньев, при которых механизм обеспечивает перемещение исполнительного органа по заданному закону в соответствии с требованиями технологического процесса.

Кинематические параметры механизмов определяют динамичность технологических нагрузок, давлений в кинематических парах и напряжений в звеньях механизмов.

Методы определения размеров звеньев и расчёта элементов кинематических пар для механизмов различных типов различны.

Основными задачами силового расчёта механизмов являются задачи определения при заданных условиях давления в кинематических парах; определение величины и закона движущих сил, размеров звеньев, обеспечивающих оптимальные динамические условия работы механизма.

Для удовлетворения требований работоспособности механизма его звенья и кинематические пары должны быть правильно рассчитаны.

К тихоходным механизмам применят статический метод силового расчета, при котором учитываются все действующие на механизм нагрузки, кроме инерционных.

К быстроходным машинам применяют кинетостатический метод расчета с учётом всех действующих сил, включая силы инерции.

В результате кинетостатического расчета можно определить давление в кинематических парах, силы, воздействующие на звенья; а также определить движущую силу, обеспечивающую движение механизма, нагруженного внешними силами:

Р_ДВ = Р_С + Р_И ( m) (4.3)

где Р_С и Р_И ( ,m) – силы сопротивления и инерции, приведённые к главному звену; и m — ускорение и масса звена приведения.

При динамическом проектировании новых механизмов сначала задаются приближённым законом движения ведущих звеньев механизма и внешними силами, а затем после определения конструктивных размеров звеньев решают вопрос об истинном движении спроектированного механизма с учётом различных действующих на него сил. После этого в ранее выполненный расчёт вносят необходимые коррективы.

Дата добавления: 2015-09-25 ; просмотров: 3377 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Лекция 5 Кинематические схемы

Кинематическая схема – это схема, на которой показана последовательность передачи движения от двигателя через передаточный механизм к рабочим органам машины и из взаимосвязь.

На кинематических схемах изображают только те элементы машины или механизма, которые принимают участие в передаче движения без соблюдения размеров и пропорций.

Все элементы на схеме обозначают условными графическими обозначениями согласно ГОСТ 2.770-68 ЕСКД Обозначения условные графические в схемах.

Кинематические схемы выполняют в соответствии с требованиями

ГОСТ 2.703-2011 ЕСКД Правила выполнения кинематических схем.

Читать кинематическую схему начинают от двигателя, как источника движения всех подвижных деталей механизма. На схеме он обозначается, как правило, окружностью с буквой М в середине.

Определяя последовательно по условным обозначениям каждый элемент кинематической цепи, устанавливают его назначение и характер передачи движения.

Основные условные обозначения

Наименование	Обозначение
Вал, валик, ось, стержень, шатун и т.п.
Подшипники скольжения и качения на валу (без уточнения типа)
Муфта. Общее обозначение без уточнения типа
Передачи фрикционные: а) с цилиндрическими роликами
Передача ремнем без уточнения типа ремня
Передача плоским ремнем
Передача клиновым ремнем
Наименование	Обозначение
Передача круглым ремнем
Передача зубчатым ремнем
Передача цепью, общее обозначение без уточ- нения типа цепи
Передачи зубчатые (цилиндрические): а) внешнее зацепление (общее обозначение без уточнения тина зубьев)
б) то же, с прямыми, косыми и шевронными зубьями
Передачи зубчатые с пересекающимися валами, конические
Наименование	Обозначение
Передачи зубчатые со скрещивающимися валами: а) червячные с цилиндрическим червя ком
б) червячные глобоидные
Передача винт-гайка
Электродвигатель

Пример описания кинематической схемы:

Вращательное движение от электродвигателя 1 через муфту(упругую) 2 передается на вал Ӏ с зубчатым колесом 3 ( обычно это шестерня), которое зацепляется с зубчатым колесом 4 второго вала ӀӀ. Зубчатая передача является цилиндрической косозубой и расположена в корпусе 5. На вал ӀӀ насажен звездочка 6 цепной передачи. С помощью цепи движение передается на выходной вал ӀӀӀ через вторую звездочку. Опорами валов являются подшипники.