Кинематическая схема механизма двигателя

Кинематическая схема механизма двигателя

Тема: СОСТАВЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ МЕХАНИЗМОВ

Цель работы — исследовать принцип действия и кинематику простейших механизмов; ознакомится с условным изображением звеньев и кинематических пар по ЕСКД.

Краткие теоретические сведения

Единая система конструкторской документации (ЕСКД) ГОСТ 2.101-68. «Виды изделий» устанавливает для всех отраслей промышленности следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты.

Деталь — изделие или часть его, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций. Ее называют неспецифицированным изделием, если она не имеет составных элементарных частей (вал, зубчатое колесо, болт, гайка и т. п.), и составным, или специфицированным, — если состоит из двух и более деталей.

Сборочная единица — специфицированное изделие, составные части которого соединены между собой при помощи сборочных операций (редуктор, кран, стрела крана, ковш, отвал и т. п.).

Комплекс — два или более специфицированных изделия, не соединенных сборочными операциями на предприятии-изготовителе, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (буровая установка, технологическая линия, состоящая из нескольких станков и т. п.).

Комплект — набор изделий, не соединенных сборочными операциями на предприятии-изготовителе и имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплекты запасных частей, оснастки, инструментов и т. п.).

Звено — одна или несколько жестко соединенных деталей, входящих в состав механизма

Узел — часть машины, механизма, установки и т. п., состоящая из нескольких более простых деталей (например, подшипник).

Механизм — система звеньев, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких звеньев в требуемые движения других. Если в преобразовании движения участвуют жидкая или газообразная среда, то механизм называется гидравлическим или пневматическим. Обычно в механизме имеется одно входное звено (деталь), получающее движение от двигателя, и одно выходное звено, соединенное с рабочим органом машины или указателем прибора.

Система — совокупность деталей, звеньев и элементов, обеспечивающих выполнение определенной функции машины. Например, система управления машиной обеспечивает согласованность движений рабочих органов в соответствии с заданной программой и т. п.

Машина — устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью получения новых продуктов и замены или облегчения физического и умственного труда человека. Так, с помощью строительных машин и устройств происходит перемещение грузов, материалов и других объектов в пространстве с требуемой скоростью. В энергетических машинах преобразуется энергия, а в информационных — вводимая информация для контроля, регулирования и управления движением. Машины могут состоять из одного или нескольких механизмов. Следовательно, любая машина представляет собой механизм или совокупность механизмов; однако не каждый механизм — машина. Основное назначение механизма заключается в передаче и преобразовании движения. Характерный признак машины заключается в выполнении ею полезной работы.

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

В тех случаях, когда интересуются только кинематикой машины или установки, т. е. когда рассматривают только части установки, обеспечивающие движение, схематические изо­бражения могут быть значи­тельно упрощены.

Правила выполнения кинематических схем изложены в ГОСТ 2.703—68* (СТ СЭВ 1187—78). Все элементы на схемах изобра­жают условными графическими обозначениями по ГОСТ 2.770—68* или упрощенно в виде контурных очертаний.

Каждому кинематическому элементу, изображенному на схеме, как правило, присваи­вают порядковый номер, начиная от источника движения. При этом валы допускается нумеровать римскими цифрами, остальные элементы нумеруют только арабскими цифрами. Порядковый номер элемента проставляют на полке линии-выноски, основные характеристики и параметры кинематического
элемента располагают под полкой линии-выноски.

В ГОСТ 2.770—68* приведено свыше 200 ус­ловных обозначений для кинематических схем, ко­торыми и следует пользо­ваться при составлении и чтении схем.

На рис. 1 приведены некоторые наиболее расп­ространенные обозначения из ГОСТ 2.770—68* и часто встречающиеся в кинематических схемах сочетания некоторых обозначений

/—вал, ось, стержень и т. п.;

2 — неподвижное закрепление стержня;

3 — неподвижная опора скольжения для стержня, движущегося воз­вратно-поступательно;

4 — неподвижная опора качения для стерж­ня, движущегося возвратно-поступательно;

5,6 — неподвижное звено (стойка);

7 — неподвижное соединение частей звена;

8 — вращательная кинематическая пара;

9 — подшипник на валу радиальный (без уточнения типа);

10 — радиальный подшипник скольжения;

// — радиальный подшипник качения;

12 — радиально-упорный односторонний подшипник качения;

13 — посту­пательная кинематическая пара;

14 — винтовая кинематическая пара;

цилиндрическая кинематическая пара;

16 — непо­движное соединение детали с валом, стержнем;

17 — муфта (общее обозначение);

18 — глухая муфта; 19 — упругая муфта; 20 — компенсирующая муфта;

21 — сцепляемая механическая синхрон­ная муфта, например зубчатая;

22 — сцепляемая (управляемая) муфта (общее обозначение);

23 — плоский вращающийся кулачок;

24, а — цилиндрический барабанный кулачок;

24, б — конический барабанный кулачок;

25 — ползун;

26 — неподвижный цилиндр с поршнем и шатуном;

27 — соединение коленчатого вала с шату­ном;

28 — храповой зубчатый механизм односторонний с наруж­ным зацеплением;

29 — фрикционная передача с цилиндрическими роликами;

30 — фрикционная передача с коническими роликами;

31—маховик на валу;

32 — ступенчатый шкив, закрепленный на валу;

33 — открытая передача плоским ремнем;

34 — передача клиновидным ремнем;

35 — передача цепью (без уточнения типа цепи);

36 — цилиндрическая зубчатая передача (без уточнения типа зубьев);

37 — неразъемная гайка на винте, передающем движение;

38 — передача червячная с цилиндрическим червяком;

39 — рукоятка;

40 — маховичок.

Зная условные обозначения для кинематических схем, можно сравнительно легко читать схематические изображения.

Рассматривая кинематическую схему механизма коробки скоростей токарного станка (рис. 2), устанавливают, что на валу электро­двигателя / находится шкив 2. С помощью плоскоременной пере­дачи его вращение передается рабочему шкиву 3, находящемуся на валу /.

Вдоль оси вала / перемещается тройной блок зубчатых колес 5, 6 и 7; это дает возможность, используя колеса 4, 8, 9 промежу­точного вала //, получить три различных частоты вращения. Зубчатые колеса 10 и 14 находятся в постоянном зацеплении с зуб­чатыми колесами // и 13 вала /// или шпинделя станка. Между колесами // и 13 шпинделя станка расположена сцепляемая двусторонняя муфта 12, которая своими выступами может быть сцеплена при передвижении с выступами ступиц зубчатых колес // и 13. При переключении муфты 12 влево шпиндель может полу­чить от трех комбинаций блока зубчатых колес вала / через зуб­чатое колесо 10 три разных частоты вращения. При первом вклю­чении муфты 12 от трех комбинаций блока зубчатых колес вала / шпиндель может получить еще три частоты вращения через зубча­тое колесо //. Таким образом, шпиндель токарного станка имеет шесть частот вращения или может вращаться с шестью различными числами оборотов.

На рисунке 1а показана модель кривошипно-ползунного механизма. Кривошип 1-ведущее звено, вращающееся вокруг неподвижной оси.

Звено 3-ползун — совершает возвратно-поступательное движение. Звенья механизма связаны между собой и неподвижной стойкой 4 с помощью шарниров.

На рис. 3 изображена кинематическая схема этого механизма

Условные графические обозначения звеньев и кинематических пар механизмов должны выполняться в соответствии с ГОСТ 2.770-68. «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики»

На рис. 1.1, а-к показаны модели различных механизмов, подобные тем, для которых нужно выполнить кинематические схемы.

а-зубчатая передача; б-ременная передача с клиновым ремнем, в — цепная передача; г — фрикционный вариатор; д — шарнирно-рычажный механизм; е — эксцентриковый механизм; ж- модель механизма с мальтийским

крестом, зубчатой и ленточной передачами; з — кулачковый механизм; и — кулачковый и реечный механизмы; г- кулисный механизм.

При выполнении данной работы могут быть использованы и другие модели и механизмы.

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с моделью механизма или узла. Медленно привести в движение, ведущее звено проследить за движением всех остальных звеньев. Установить, какими кинематическими парами связаны между собой звенья механизма

2.Начертить кинематическую схему механизма в соответствии с условным изображением по ГОСТ 2.770-68. Измерить расстояние между центрами вращательных кинематических пар, расстояние, на которое перемещается звено поступательной пары, число зубьев зубчатых колес, диаметры шкивов и т.п. Эти размеры проставить на схеме механизма. Подсчитать число зубьев и кинематических пар. Данные записать в отчет

Отчет о работе.

Кинематическая схема механизма с указанием номера и размеров звена, вида кинематических пар и их обозначения в виде таблицы.

1. Общие сведения о схемах

Схемы — конструкторские документы, на которых составные части изделия, их взаимное расположение и связи между ними изображены условно — позволяют значительно быстрее (чем по чертежам) разобраться в принципе и последовательности действия элементов того или иного устройства.

Виды, типы и общие требования к выполнению схем установлены ГОСТом . 2.701 — 76.

В зависимости от элементов, входящих в состав изделия, и связей между ними схемы разделяют на следующие виды: кинематические (E), гидравлические (Г), пневматические (П) и электрические (Э).

В зависимости от основного назначения схемы делят на определенные типы, обозначаемые соответствующей цифрой:

структурные, служащие для общего ознакомления с изделием и определяющие состав и взаимосвязь основных элементов изделия и их назначение, — цифрой 1;

функциональные, поясняющие процессы, протекающие в изделии и его частях, — 2;

принципиальные, определяющие полный состав элементов изделия и связи между ними, — 3;

схемы соединений, показывающие соединения составных частей изделия и элементы этих соединений (провода, кабели, трубопроводы и т.п.), — 4;

схемы подключения, показывающие внешнее подключение изделия, — 5;

общие, определяющие составные части комплекса и соединения их между собой на месте эксплуатации, — 6;

схемы расположения, определяющие относительное расположение составных частей изделия, — 7.

Вид и тип схемы определяют ее наименование: например схема электрическая монтажная.

Шифр схемы, входящий в состав ее обозначения, состоит из буквы (вид схемы) и цифры (тип схемы), например шифр схемы электрической принципиальной — Э3.

Если в состав изделия входят элементы и связи различных видов, для него разрабатывают комбинированную схему, обозначаемую буквой С. Ее наименование определяется видами и типом, например схема электропневматическая принципиальная.

Схемы выполняют без соблюдения масштаба на листах стандартного фор- мата с основной надписью по форме 1. При этом действительное пространственное расположение составных частей изделия можно не учитывать.

Элементы изделия изображают в виде условных графических обозначений, устанавливаемых соответствующими стандартами ЕСКД. Связь между ними показывают линиями, условно представляющими собой валы, муфты, трубопроводы, кабели и т. п.

Схемы следует выполнять компактно, но не за счет ухудшения ясности и удобства их чтения. Количество изломов и пересечений линий связи должно быть минимальным. Элементы, составляющие отдельное устройство, на схеме выделяют штрихпунктирными линиями с указанием наименований этого устройства.

На схеме одного вида допускается изображать элементы схем других видов, непосредственно влияющих на работу изделия. Эти элементы и их связи изображают штриховыми линиями.

Схемам присваивают обозначение соответствующего им изделия. После обозначения следует записывать шифр схемы. Наименование схемы указывают в основной надписи после наименования изделия.

2. Кинематические схемы

В соответствии с ГОСТом 2.703 — 68 на кинематической схеме необходимо изображать всю совокупность кинематических элементов и их соединений, все кинематические связи между парами, цепями и т.п., а также связи с источниками движения.

Кинематическую схему изделия следует вычерчивать, как правило, в виде развертки. Допускается изображать схемы в аксонометрических проекциях и, не нарушая ясности схемы, переносить элементы вверх или вниз от их истинного положения, а также поворачивать их в положения, наиболее удобные для изображения. В этих случаях сопряженные звенья пары, вычерченные раздельно, следует соединять штриховой линией.

Все элементы схемы должны быть изображены условными графическими обозначениями по ГОСТУ 2.770 — 68 (рис. 10.1) или упрощенно внешними очертаниями.

Элементы схемы следует изображать:

валы, оси, стержни и т. п. — сплошными основными линиями толщиной S;

элементы, изображенные упрощенно внешними очертаниями (зубчатые колеса, червяки, шкивы, звездочки и т. п.), — сплошными тонкими линиями толщиной S/2;

контур изделия, в который вписана схема, — сплошными тонкими линиями толщиной S/3;

кинематические связи между сопряженными звеньями пары, вычерченными раздельно, — штриховыми линиями толщиной S/2;

крайние положения элемента, меняющего свое положение при работе изделия, — тонкими штрихпунктирными линиями с двумя точками;

валы или оси, закрытые другими элементами (невидимые), — штриховыми линиями.

Каждому кинематическому элементу следует присвоить порядковый номер, начиная от источника движения. Валы нумеруют римскими цифрами, остальные элементы — арабскими. Элементы покупных или заимствованных механизмов (например, редукторов) не нумеруют, порядковый номер присваивают всему механизму.

Порядковый номер проставляют на полке линии-выноске. Под полкой необходимо указывать основные характеристики и параметры кинематического элемента:

мощность электродвигателя, Вт и частоту вращения его вала, мин -1 (угловую скорость, рад/c) или мощность и частоту вращения входного вала агрегата;

вращающий момент, Н·м, и частоту вращения, мин -1 выходного вала;

число и угол наклона зубьев и модуль зубчатых и червячных колес, а для червяка — число заходов, модуль и коэффициент диаметра;

диаметры шкивов ременной передачи; число зубьев звездочек и шаг цепи и т. п.

В случае перегруженности схемы изображениями связей и кинематических звеньев, характеристику элементов схемы можно указывать на поле чертежа — схемы в виде таблицы. В ней приводят полный перечень составных элементов.

Поясним некоторые моменты процесса чтения и выполнения кинематических схем, и, в первую очередь, с принятыми условностями при создании кинематических схем.

Устройство автомобилей

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) является основным механизмом поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), который воспринимает и передает значительные по величине нагрузки. Поэтому расчет прочности КШМ имеет важное значение. В свою очередь расчеты многих деталей двигателя зависят от кинематики и динамики КШМ.
Кинематический анализ КШМ устанавливает законы движения его звеньев, в первую очередь поршня и шатуна.

Типы КШМ

В поршневых ДВС применяются три типа КШМ:

  • центральный (аксиальный);
  • смешанный (дезаксиальный);
  • с прицепным шатуном.

В центральном КШМ ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала (рис. 1).
Угловая скорость рассчитывается по формуле

Важным конструктивным параметром КШМ является отношение радиуса кривошипа R к длине шатуна L :

Установлено, что с уменьшением λ (за счет увеличения длины шатуна L ) происходит снижение инерционных и нормальных сил. При этом увеличивается высота двигателя и его масса, поэтому в автомобильных двигателях принимают значение λ от 0,23 до 0,3.

устройство блок-картера двигателя

В дезаксиальном КШМ (рис. 2) ось цилиндра не пересекает ось коленчатого вала и смещена относительно ее на расстояние а .
Дезаксиальные КШМ имеют некоторые преимущества в сравнении с центральными КШМ:

  • увеличенное расстояние между коленчатым и распределительным валами, в результате чего увеличивается пространство для перемещения нижней головки шатуна;
  • более равномерный износ цилиндров двигателя из-за уменьшения давления поршня на гильзу во время такта рабочего хода;
  • при одинаковых значениях R и λ у дезаксиального двигателя больше ход поршня, что способствует снижению содержания токсичных веществ в отработавших газах;
  • увеличенный рабочий объем двигателя.

КШМ с прицепным шатуном применяется на двигателях с большим числом цилиндров, когда хотят уменьшить длину двигателя (рис. 3).
Конструкция такого КШМ содержит главный шатун 12, соединенный непосредственно с шейкой коленчатого вала, и прицепной шатун 3, который соединен с главным шатуном посредством шарнира 11, расположенного на его головке. При этом поршни, соединенные с главным и прицепным шатуном имеют не одинаковый рабочий ход, Так, в V-образном двенадцатицилиндровом двигателе Д-12 разница в ходе поршней составляет 6,7 мм.

Кинематика центрального КШМ

При кинематическом анализе КШМ считается, что угловая скорость коленчатого вала постоянна. В задачу кинематического расчета входит определение перемещения поршня, скорости его движения и ускорения.

Перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа для двигателя с центральным КШМ рассчитывается по формуле:

x = R[1 – cos φ) + (λ/4)(1 — cos 2φ)] .

Перемещение поршня для каждого угла поворота коленчатого вала может быть определено графическим способом, который получил название метод Брикса.

Скорость поршня может быть определена, как производная уравнения (1) по времени. Максимальных значений скорость достигает при углах поворота коленчатого вала меньше 90˚ и больше 270˚. Точное значение этих углов зависит от величины λ .
Для λ от 0,2 до 0,3 максимальные скорости поршня соответствуют углам поворота коленчатого вала от 70˚ до 80˚ и от 280˚ до 287˚.

Средняя скорость поршня может быть определена по формулам:

Vср = Sn/30 = 2Rπn/30 = 2Rɷ/π ,

где S – ход поршня, м;
n – частота вращения коленчатого вала, об/мин;
R – радиус кривошипа, м;
ɷ — угловая скорость вращения коленчатого вала, с -1 .

Средняя скорость поршня в автомобильных двигателях находится в пределах от 8 до 15 м/с.

Значение максимальной скорости поршня с достаточной степенью точности может быть определено по формулам:

Ускорение поршня определяется, как первая производная скорости по времени или как вторая производная перемещения поршня по времени:

j = Rɷ2(cos φ + λcos 2φ) .

Ускорение достигает максимальных значений в верхней и нижней мертвых точках (ВМТ и НМТ), а в средней части хода поршня уменьшается до нуля. Максимальное ускорение поршня в автомобильных ДВС составляет 10000 м/с 2 .

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D является одним из основных параметров, который определяет размеры и массу двигателя. В автомобильных двигателях значения S/D варьируют от 0,8 до 1,2. Двигатели, у которых S/D больше единицы, называют длинноходными, а у которых S/D меньше единицы – короткоходными. Данное соотношение непосредственно влияет на скорость поршня, а значит и на мощность двигателя.
С уменьшением значения S/D очевидны следующие преимущества:

  • уменьшается высота двигателя;
  • снижаются механические потери и износ деталей (за счет уменьшения средней скорости поршня);
  • улучшаются условия размещения клапанов ГРМ и создаются предпосылки для увеличения их размеров;
  • появляется возможность увеличения диаметров коренных и шатунных шеек, что повышает жесткость коленчатого вала.

Однако есть и отрицательные моменты:

  • увеличивается длина двигателя и длина коленчатого вала;
  • повышаются нагрузки на детали от сил давления газов и сил инерции;
  • уменьшается высота камеры сгорания и ухудшается ее форма, что в бензиновых двигателях способствует детонации, а в дизелях ухудшает качество смесеобразования.

При выборе значений S/D конструкторы учитывают назначение и конструктивные особенности двигателя. Так, для быстроходных двигателей целесообразно уменьшить значения S/D . Выгодно уменьшать это соотношение и для V-образных двигателей, где благодаря короткоходности можно получить оптимальные массовые и габаритные показатели.
Следует, также, учитывать, что силы, действующие в КШМ, в большей степени зависят от диаметра цилиндра, и в меньшей – от хода поршня.

Динамика КШМ

При работе двигателя в КШМ действуют силы и моменты, которые не только воздействуют на детали КШМ и другие узлы, но и вызывают неравномерность работы двигателя.
К таким силам относятся:

  • сила давления газов (уравновешивается в самом двигателе и на его опоры не передается);
  • сила инерции приложена к центру возвратно-поступательно движущихся масс и направлена вдоль оси цилиндра; эта сила воздействует на корпус двигателя через подшипники коленчатого вала, вызывая вибрацию двигателя на опорах в направлении оси цилиндра;
  • центробежная сила от вращающихся масс направлена по кривошипу в средней его плоскости, воздействуя через опоры коленчатого вала на корпус двигателя, вызывает колебания двигателя на опорах в направлении кривошипа.

Кроме того, возникают такие силы, как давление на поршень со стороны картера, и силы тяжести элементов КШМ, которые в расчетах не учитываются в виду относительно малой величины.

Все действующие в двигателе силы взаимодействуют с сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и воспринимаются опорами двигателя.
В течение каждого рабочего цикла (720˚ – для четырехтактного и 360˚ – для двухтактного двигателей) силы, действующие в КШМ, непрерывно меняются по величине и направлению. Для установления характера изменения данных сил от угла поворота коленчатого вала их определяют через каждые 10˚ – 30˚ для определенных положений коленчатого вала.
Эти данные необходимы для устранения причин вибраций двигателя во время работы, т. е. для уравновешивания двигателя.

Уравновешивание двигателей

Уравновешивание двигателя сводится к созданию такой системы, в которой равнодействующие силы и их моменты постоянны по величине или равны нулю.
Уравновешивание двигателей достигается подбором оптимального числа цилиндров, их расположения, порядка работы, выбором соответствующей схемы коленчатого вала, установкой противовесов на коленчатом валу (иногда — на специальных дополнительных валах), а также равенством масс подвижных деталей КШМ, балансировкой коленчатого вала и т. п.

Урок на тему: «Виды движения. Кинематические схемы» (7 класс)

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Урок технологии для 7 класса на тему: «Виды движения. Кинематические схемы»

Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве относительно других тел.

Читайте также  Как отрегулировать клапана двигателя ямз 240

Поступательное движение – это движение тела, при котором все его точки движутся одинаково.

Вращательное движение – это движение тела вокруг некоторой оси. При таком движении все точки тела совершают движение по окружностям, центром которых является эта ось.

Колебательное движение – это периодическое движение, которое совершается поочерёдно в двух противоположных направлениях.

Скорость — величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта.

Ускорение — производная скорости по времени, векторная величина, показывающая, насколько изменяется вектор скорости точки (тела) при её движении за единицу времени (т.е. ускорение учитывает не только изменение величины скорости, но и её направления).

Равноускоренное движение — движение, при котором ненулевой вектор ускорения остаётся неизменным по модулю и направлению.

Криволинейное движение – это движение, траектория которого представляет собой кривую линию (например, окружность, эллипс, гиперболу, параболу).

Движение тел по окружности — это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени описывает одинаковые дуги.

Перемещение — минимальное расстояние, которое соединяет две выбранные точки траектории движения.

Для полного понимания последовательности работы отдельных элементов созданного агрегата разрабатывается специальная схема взаимодействия. Кинематическая схема — схема , на которой показана последовательность передачи движения от двигателя через передаточный механизм к рабочим органам машины и их взаимосвязь. Она позволяет не только определить структуру всего агрегата, но и характер взаимодействия отдельных элементов. Она является своеобразным описанием его работы. Например, описание кинематической схемы станка включает все его элементы, способы соединения, принципы взаимодействия и точность работы каждой детали и конструкции в целом.

По назначению и выполняемым функциям схемы делятся на следующие типы:

функциональные (поясняют основные функции каждой детали и всего механизма);

структурные (предназначены для представления структуры всего агрегата);

принципиальные (показывают последовательность различных связей между отдельными деталями).

Элементы, наносимые на чертёж, имеют стандартные обозначения. Зная назначения каждого из них можно понять особенности работы конкретного станка или агрегата.

Выполнение графических изображений кинематических схем производиться с использованием следующих правил:

выбор правильного обозначения применяемой конструкции;

точное указание места расположения отдельной детали;

последовательность их взаимодействия;

ширина линий (устанавливается существующими стандартами);

правильность отображения сносок;

нанесение необходимых надписей и символов.

Правила выполнения кинематических схем заключаются в описании следующих конструктивных единиц:

линий кинематических связей;

кинематических пар (объединяют две или несколько элементов).

Разработчик вправе выбирать масштаб по своему усмотрению. Это разрешено утверждёнными стандартами. На чертеже допускается не соблюдение реального расположения конструктивных составляющих в корпусе агрегата.

Отдельной составляющей схемы считается блок (устройство, агрегат). Он предназначен для выполнения определённых функций. Его особенностью является не возможность деления на более мелкие детали без потери функционального назначения. Такими элементами являются: набор шестерён, один или несколько валов, установленные подшипники, используемый электродвигатель.

Линией связи между деталями обозначаются отрезком заданной длины и толщины. Он указывает на присутствие механизма связи между отдельными изделиями или устройствами. Если эта связь выполнена достаточно жёстко, конструкция объединяется в звено. Объединённые детали и звенья в единое целое называется установкой. 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.

Зубчатая передача — это механизм или часть механизма в состав которого входят зубчатые колёса.
Служит для передачи вращательного движения между валами и для
преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот (пример: цилиндрическая зубчатая передача, реечная зубчатая передача).

Винтовая передача — механическая передача, преобразующая вращающее движение в осевое. В общем случае она состоит из винта и гайки.

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.

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.

Кинематическая схема станков и механизмов

Для полного понимания последовательности работы отдельных элементов созданного агрегата разрабатывается специальная схема взаимодействия. Схема кинематическая позволяет не только определить структуру всего агрегата, но и характер взаимодействия отдельных элементов. Она является своеобразным описанием его работы. Например, описание кинематической схемы станка включает все его элементы, способы соединения, принципы взаимодействия и точность работы каждой детали и конструкции в целом.

Кинематическая схема

По назначению и выполняемым функциям схемы делятся на следующие типы:

  • функциональные (поясняют основные функции каждой детали и всего механизма);
  • структурные (предназначены для представления структуры всего агрегата);
  • принципиальные (показывают последовательность различных связей между отдельными деталями).

Элементы, наносимые на чертёж, имеют стандартные обозначения. Зная назначения каждого из них можно понять особенности работы конкретного станка или агрегата.

Правила выполнения схем

Выполнение графических изображений кинематических схем производиться с использованием следующих правил:

  • выбор правильного обозначения применяемой конструкции;
  • точное указание места расположения отдельной детали;
  • последовательность их взаимодействия;
  • ширина линий (устанавливается существующими стандартами);
  • правильность отображения сносок;
  • нанесение необходимых надписей и символов.

Правила выполнения кинематических схем заключаются в описании следующих конструктивных единиц:

  • отдельных элементов;
  • линий кинематических связей;
  • звеньев;
  • кинематических пар (объединяют две или несколько элементов).

Разработчик вправе выбирать масштаб по своему усмотрению.Это разрешено утверждёнными стандартами. На чертеже допускается не соблюдение реального расположения конструктивных составляющих в корпусе агрегата.

Условные обозначения

Отдельной составляющей схемы считается блок (устройство, агрегат). Он предназначен для выполнения определённых функций. Его особенностью является не возможность деления на более мелкие детали без потери функционального назначения. Такими элементами являются: набор шестерён, один или несколько валов, установленные подшипники, используемый электродвигатель.

Линией связи между деталями обозначаются отрезком заданной длины и толщины. Он указывает на присутствие механизма связи между отдельными изделиями или устройствами. Если эта связь выполнена достаточно жёстко, конструкция объединяется в звено. Объединённые детали и звенья в единое целое называется установкой.

Для более подробного описания взаимодействующих элементов или звеньев, передачи направления движения допускается их объединение в так называемые кинематические пары. Особенности и порядок выполнения графических изображений зависит от их назначения.

На функциональных схемах отображают отдельные детали конструкции, которые задействованы в основном процессе передачи движения. Для удобства (по возможности) несколько деталей объединяют в отдельные функциональные группы. На чертеже обязательно отображают их функциональные связи. Каждый из них имеет собственный графический символ. Он установлен существующими стандартами и правилами оформления чертежей. Для лучшего понимания проходящего технологического процесса рекомендуется наносить технические характеристики использованных комплектующих. Кроме пояснительных надписей допускается размещение на свободном месте листа таблиц или диаграммы.

Принципиальная схема

На принципиальных схемах отображают детали или их группы. Это могут быть, валы, передаточные механизмы или готовый двигатель. Они дают представление и понимание используемых принципов работы всего агрегата. Каждая деталь или узел изображается в отключённом состоянии (без указания порядка взаимодействия с другими деталями). Их составляются для проведения регулировок и отладки собранного агрегата. С этой целью изображаются все основные кинематические связи: механические и не механические. Эти связи наносятся между отдельными элементами, кинематическими парами или группами элементов. Графически они располагаются в границах контура, обозначающего корпус агрегата. Чертёж каждого механизма, состоящего из нескольких комплектующих, может исполняться отдельным документом. На основном листе делается соответствующая ссылка. Если в составе отдельного агрегата или целого устройства применяют несколько одинаковых деталей, допускается выполнение одного чертежа. Остальные изображаются с допустимыми упрощениями. Положение комплектующих изделий может быть выбрано на основании наиболее оптимального процесса взаимодействия. Если этого недостаточно разрешается изобразить пунктирными линиями конечное положение детали.

Для лучшего понимания разрешается переносить элементы по поверхности листа. Обязательным условием является сохранение кинематических и функциональных связей. При нехватке места на поле чертежа в рамках границ корпуса агрегата, допускается отдельную деталь вынести за границы. В этом случае обязательно должны быть выполнены пояснения для ссылок. Они должны обеспечивать сохранение кинематических связей.

На принципиальной схеме обязательно указывают:

  • максимально допустимое число оборотов вращающихся валов, передаточных звеньев;
  • допустимое отклонение детали от исходного состояния;
  • справочные таблицы;
  • графики и диаграммы;
  • характеристики, полученные расчётным путём на этапе проектирования;
  • надписи, для пояснения специфики отдельных изделий или кинематических пар.

Схема,разработанная для пояснения протекающих динамических процессов, включает размеры каждого изделия с указанием допустимых значений механических нагрузок. На ней подробно наносят характеристики валов, места расположения, применяемых опор. При пересечении различных деталей необходимо сохранять неразрывность начерченных линий. При наложении изображений различных конструкций дальнюю изображают как невидимую. Все линии и фигуры исполняются по правилам чертежной графики.

На кинематических схемах отображают:

  • сплошными линиями установленной толщины –вращающиеся детали;
  • линиями тоньше на половину–конструкции, которые указываются с упрощениями, например, червячные передачи или зубчатые колёса;
  • взаимосвязи между отдельными составляющими, особенно кинематическими парами,выполняют пунктирными линиями;
  • указание взаимосвязи между двигателем и передаточными механизмами–двойными пунктирными линиями;
  • все связи, полученные расчётным путём, на этапе проектирования,при доработке наносятся тройными пунктирными линиями.

Кинематическим группам присваивают наименования. Оно поясняет тип и функциональное назначение. Могут быть указаны особенности привода подачи или специфику червячной передачи. Все эти пояснения делаются как вынесенные надписи на специально изображённой полке. Все эти надписи могут быть объединены в отдельный перечень. В нём делаются специальные пометки, указывающие на характеристики известные из справочников и стандартов, полученные расчётным путём и характеристики, получаемые в процессе отладки и регулировки всего механизма. В этом случае такие параметры помечаются специальной надписью, которая указывает, что они подбираются при регулировании.

Регламентирующие документы

Порядок и правила обозначения всех деталей, из которых состоит механизм,на всех типах схем установлены принятыми государственными стандартами. Эти правила, регламентируют порядок оформления графических элементов (фигур, надписей, обозначений)на кинематических схемах. Они являются обязательными для выполнения чертежей для любых механизмов и агрегатов.

Пара кинематическая

В этот перечень входят:

  • стандарт, определяющий перечень основных типов пояснительных надписей – ГОСТ 104-68;
  • ГОСТ 2.701-84, включает пояснение основных видов и типов разрабатываемых схем;
  • перечень установленных обозначений, разрешенных для использования ГОСТ 2.721–74;
  • список обозначений: условные графические и общего назначения ГОСТ 2.747–68;

Они определяют место расположения и правила графического изображения (выбор толщины линий, формы значков, изображение сносок).

Область применения

Для понимания взаимосвязей отдельных деталей в полной структуре агрегата составляются кинематические схемы. На них отображают последовательность передачи различных видов перемещения деталей: вращательного или поступательного движения. Например, можно последовательно проследить передачу вращения от электродвигателя через передаточные звенья к конечному устройству.

Например, кинематическая схема токарного станка наглядно показывает, как передаётся вращательное движение якоря двигателя, к редуктору и к исполнительному механизму (передней бабке). На ней отображается путь поступательного движения подачи заготовки и режущего инструмента. На каждой схеме все детали машин объединены в единый стройный механизм.

Подобные схемы позволяют понять принцип работы самых сложных механизмов. К таким системам относится газораспределительный механизм (ГРМ) двигателей внутреннего сгорания. При рассмотрении системы сжатия педального механизма можно определить физические параметры каждого элемента, величину и направление сил действующих на них.

Важное значение имеют подробные кинематические схемы, составленные для комплексных обрабатывающих центров. Схемы механизмов типа бипод обладают гибридной кинематической структурой. Они объединяют: станину, механизмы параллельной кинематики, систему удержания заготовок и подачи режущего инструмента. Механизм подачи инструмента специальный многоцелевой механизм для содержания различного режущего инструмента и подачи его в необходимое время к поверхности заготовки для осуществления обработки поверхности.

Чтение кинематических схем

Система отечественных стандартов определяет перечень и правила обозначения каждой используемой детали. Таких изображений существует более двух сотен.Все знаки располагаются с соблюдением последовательности передачи движения от элемента к элементу. Они имеют своё графическое изображение. Например, подшипники качения и скольжения обозначаются двумя параллельными линиями заданной толщины. Муфта отображается в виде системы зубьев, которые входят в зацепление. В зависимости от применяемого знака, можно определить, какая муфта изображена: предохранительная или кулачковая.

Обозначения муфты на схеме

Для станков, вал обозначается длиной сплошной линией, на котором располагаются различные элементы. Обозначение червячной передачи позволяет определить направление передачи обоих видов движений: поступательного и вращательного.

Для удобства чтения кинематической схемы любого оборудования все элементы нумеруются. Нумерация производится последовательно, начиная от двигателя и заканчивая конечным элементом. В соответствие с требованиями ЕСКД валы могут быть пронумерованы римскими цифрами, а остальные элементы схемы арабскими. Графические изображения (надписи или пояснения) располагают с помощью линий выноса. Каждая заканчивается небольшим отрезком (полкой) над которым наносят необходимые надписи. Их размещают на любом удобном свободном пространстве.

Чтение названий осуществляется на основании принятых наименований.Каждое имеет свою аббревиатуру. Она состоит из одной заглавной буквы и одной цифры. Вид обозначается заглавными буквами, например,К – кинематические, Г – гальванические. Тип цифрами, например, 1 – структурные, 2 – функциональные, 3 – принципиальные. Более подробный перечень таких обозначений можно найти в соответствующих таблицах. Таким образом, название может состоять из нескольких обозначений: ЭЗ – это схема электрическая принципиальная; К3 – кинематическая принципиальная.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector