Кинематическая схема механизма как составить

Кинематические схемы увлекательны и важны для понимания механики. Любите ли вы кинематические схемы так, как люблю их я? Тогда вам понравится эта статья, в которой они подробно объясняются. Обязательна к прочтению всем, кто хочет больше узнать о механике движения и научиться читать и строить самостоятельно схемы.

Объекты вращаются вокруг нас. Все, от теннисного матча до полета космического зонда над планетой Нептун, связано с движением. Когда вы отдыхаете, ваше сердце перемещает кровь по венам. Даже в неодушевленных предметах есть непрерывное движение в колебаниях атомов и молекул. Могут возникнуть интересные вопросы о движении: сколько времени потребуется космическому зонду, чтобы добраться до Марса? Куда приземлится футбольный мяч, если его бросить под определенным углом? Однако понимание движения также является ключом к пониманию других концепций физики и создания механических устройств.

Понимание движения и ускорения имеет решающее значение для изучения и расчета требуемой силы. Некоторые специалисты называют изучение кинематики «геометрией движения». Например из чего состоят механические часы и какой их принцип работы? Наверняка, каждый человек задавался таким вопросом.

Источник энергии в механических часах – спиральная пружина, находящаяся внутри заводного барабана. Когда часы заводят, она закручивается, и при раскручивании передает импульс на барабан, который, в ходе вращения, заставляет работать весь механизм.

Здесь очень важна определенная скорость спускового механизма, состоящего из балансового колеса, анкерной вилки, спускового колеса. Правильный расчет механизма и построение кинематической схемы помогает распространить точное движение, передать исходящую от двигателя (пружины) энергию всему изделию.

Схема для описания движения механизма

Для описания движения кинематика изучает траектории точек, линий и других геометрических объектов, а также их дифференциальные свойства (такие как скорость и ускорение). Без кинематической схемы невозможно представить себе какое-либо оборудование. Речь идет об автомобилях, тракторах, станках и более простых типах техники. Вообще кинематика – это раздел классической механики, который направлен на изучение свойств звеньев механизмов. Наука позволяет проводить кинематический анализ, изучая траектории звеньев, определяя точки, положения и скорости элементов. Достижение конечного результата невозможно без обоснования понятия «кинематическая схема», о котором пойдет речь в этой статье. Я рекомендую эту статью, которая охватывает все, что вам нужно знать о них. Если вы считаете это полезным или интересным, поделитесь статьей со своей сетью или прокомментируйте ниже.

Кинематическая цепь — это последовательное или раз­ветвленное соединение ряда кинематических пар. Кинема­тическую цепь, в которой конечное звено свободно, называют незамкнутой, а цепь, в которой нет свободного конечного звена, – замкнутой.

Совокупность двух соседних звеньев, соединенных одним шарниром, называется кинематической парой. Кинематические цепи бывают последовательными (простыми) или разветвленными (сложными). В последовательных цепях каждое из звеньев входит в состав не более чем двух кинематических пар. Разветвленная цепь содержит хотя бы одно звено, входящее в состав более чем двух кинематических пар.

Кинематические схемы механизмов определяют их конструкцию. Если дать этому определению определение, то это совокупность всех элементов устройства и отношений между ними. Когда на чертежах не требуется показывать конструкцию изделия и отдельных деталей, а достаточно показать лишь принцип работы изделия, передачу движения (кинематику машины или механизма), пользуются схемами. Если кратко ответить на этот вопрос, то кинематическая схема – это некий чертеж или, так сказать, документ, на котором изображены все механические звенья с указанием размеров. Наличие размеров необходимо для кинематического анализа, изучающего основы движения механизмов, их траектории и скорости.

Теория механизмов и машин ТММ – это наука, изучающая структуру, кинематику и динамику механизмов и машин при их анализе и синтезе.

Кинематическая схема может быть использована для анализа движения и поведения механических систем, а также для проектирования и изменения их поведения. Она позволяет прогнозировать поведение системы в будущем и помогает избежать ошибок при проектировании. Также она может быть использована для определения связей между частями системы, а также для анализа их взаимодействия.

Кинематическая схема очень полезна для робостроения, так как она позволяет быстро и эффективно анализировать и проектировать механические системы. Она помогает избежать ошибок при проектировании и предоставляет простой способ исследования и проектирования механических систем. Она также позволяет проектировщикам производить более точные и детальные проекты, а также оптимизировать их для достижения наилучших результатов.

В целом, кинематическая схема является важным инструментом в робототехнике, который позволяет проектировать и управлять движением роботов. Она помогает инженерам создавать более эффективные и точные роботы, которые могут выполнять сложные задачи в различных отраслях промышленности.

Один из важных показателей, которые можно сравнить с помощью кинематических структур, — рабочая зона и жесткость структуры.

Маневренность робота «Версатран-500Р», характеризующая зону подвижности его кинематических звеньев при неподвижном захвате, ограничена конической поверхностью с углом а. Маневренность в точке удаления от оси вращения на величину Rmах определяется конической поверхностью с углом а = 100°.

Обозначения, условные знаки, применяемые на кинематических схемах

Схема, как и чертеж, — графическое изображение. Разница заключается в том, что на схемах детали изображаются с помощью условных графических обозначений. Эти обозначения представляют собой значительно упрощенные изображения, напоминающие детали лишь в общих чертах. Кроме того, на схемах изображаются не все детали, из которых состоит изделие. Показывают лишь те элементы, которые участвуют в передаче движения жидкости, газа и т. п. Элемент кинематической пары или звена – это система поверхностей и линий, по которым одно звено контактирует с другим. Эта точка также называется узлом соединения.

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.

Очень часто звенья цепи называют кинематическими парами. Если мы определяем научный язык, то это сопряженные твердые элементы в количестве не менее двух штук, которые в силу условий соединения ограничивают движение друг друга. Кинематическая схема применяется абсолютно во всех областях промышленности – машиностроении, станкостроении и др. Все правила выполнения регламентированы специальным документом – ГОСТ 2.770—68 стандарт устанавливает условные графические обозначения элементов машин и механизмов, а также характера и направления движения в схемах, изображенных в ортогональных проекциях, выполняемых во всех отраслях промышленности, наиболее часто встречающиеся из них приведены в таблице.

Как видно из таблицы, вал, ось, стержень, шатун обозначаются сплошной утолщенной прямой линией. Винт, передающий движение, обозначается волнистой линией. Зубчатые колеса обозначают окружностью, проведенной штрихпунктирной линией на одной проекции, и в виде прямоугольника, обведенного сплошной линией, на другой . При этом, как и в некоторых других случаях (передача цепью, передачи реечные, муфты фрикционные и др.), применяются общие обозначения (без уточнения типа) и частные обозначения (с указанием типа). На общем обозначении, например, тип зубьев зубчатых колес не показывают вовсе , а на частных обозначениях показывают тонкими линиями. Пружины сжатия и растяжения обозначаются зигзагообразной линией. Корпусные части составляющей единицы (машины или механизма) не показывают совсем или наносят их контур сплошными тонкими линиями.

Общее обозначение двигателя без уточнения типа

1. общее обозначение электродвигателя
2. электродвигатель на лапах
3. электродвигатель фланцевый
4. электродвигатель встроенный
5. вал, ось, стержень, шатун и т. п.
6. конец шпинделя для центровых работ
7. конец шпинделя для патронных работ
8. конец шпинделя для работ с цанговым патроном
9. конец шпинделя для сверлильных работ
10. конец шпинделя для расточных работ с планшайбой
11. конец шпинделя для фрезерных работ
12. конец шпинделя для кругло-, плоско- и резьбошлифовальных работ
13. ходовой винт для передачи движения
14. неразъемная маточная гайка скольжения
15. неразъемная маточная гайка с шариками
16. разъемная маточная гайка скольжения
17. радиальный подшипник без уточнения типа
18. радиально-упорный односторонний подшипник без уточнения типа
19. радиально-упорный двусторонний подшипник без уточнения типа
20. упорный односторонний подшипник без уточнения типа
21. упорный двусторонний подшипник без уточнения типа
22. радиальный подшипник скольжения
23. радиальный самоустанавливающийся подшипник скольжения
24. радиально-упорный односторонний подшипник скольжения
25. радиально-упорный двусторонний подшипник скольжения
26. упорный односторонний подшипник скольжения
27. упорный односторонний подшипник скольжения
28. упорный двусторонний подшипник скольжения
29. упорный двусторонний подшипник скольжения
30. радиальный подшипник качения (общее обозначение)
31. радиальный роликовый подшипник
32. радиальный самоустанавливающийся подшипник качения
33. радиально-упорный односторонний подшипник качения
34. радиально-упорный односторонний подшипник качения
35. радиально-упорный двусторонний подшипник качения
36. радиально-упорный двусторонний подшипник качения
37. радиально-упорный роликовый односторонний подшипник
38. упорный односторонний подшипник качения
39. упорный односторонний подшипник качения
40. упорный двусторонний подшипник качения
41. свободное для вращения соединение детали с валом
42. подвижное вдоль оси соединение детали с валом
43. соединение детали с валом посредством вытяжной шпонки
44. глухое, неподвижное соединение детали с валом
45. глухое жесткое соединение двух соосных валов
46. глухое соединение валов с предохранением от перегрузки
47. эластичное соединение двух соосных валов
48. шарнирное соединение валов
49. телескопическое соединение валов
50. соединение двух валов посредством плавающей муфты
51. соединение двух валов посредством зубчатой муфты
52. соединение двух валов предохранительной муфтой
53. кулачковая односторонняя муфта сцепления
54. кулачковая двусторонняя муфта сцепления
55. фрикционная муфта сцепления (без уточнения вида и типа)
56. фрикционная односторонняя муфта (общее обозначение)
57. фрикционная односторонняя электромагнитная муфта
58. фрикционная односторонняя гидравлическая или пневматическая муфта (общее обозначение)
59. фрикционная двусторонняя муфта (общее обозначение)
60. фрикционная двусторонняя электромагнитная муфта
61. фрикционная двусторонняя гидравлическая или пневматическая муфта (общее обозначение)
62. фрикционная конусная односторонняя муфта
63. фрикционная конусная двусторонняя муфта
64. фрикционная дисковая односторонняя муфта
65. фрикционная дисковая двусторонняя муфта
66. фрикционная муфта с колодками
67. фрикционная муфта с разжимным кольцом
68. самовыключающая односторонняя муфта обгона
69. самовыключающая двусторонняя муфта обгона
70. самовыключающая центробежная муфта
71. тормоз конусный
72. тормоз колодочный
73. тормоз ленточный
74. тормоз дисковый
75. тормоз дисковый электромагнитный
76. тормоз дисковый гидравлический или пневматический
77. шарнирное соединение стержня с неподвижной опорой с движением только в плоскости чертежа
78. соединение стержня с опорой шаровым шарниром
79. маховик, жестко установленный на валу
80. эксцентрик, установленный на конце вала
81. конец вала под съемную рукоятку
82. рычаг переключения
83. рукоятка, закрепленная на конце вала
84. маховичок, закрепленный на конце вала
85. передвижные упоры
86. шарнирное соединение кривошипа 87а – шарнирное соединение кривошипа постоянного радиуса с шатуном 87б – шарнирное соединение кривошипа переменного радиуса с шатуном 87в – шарнирное соединение кривошипа постоянного радиуса с шатуном 87г – шарнирное соединение кривошипа переменного радиуса с шатуном
87. шарнирное соединение вала 88а – шарнирное соединение одноколейного вала с шатуном 88б – шарнирное соединение многоколенного вала с шатуном 88в – коленвал с жестким противовесом88г – коленвал с маятниковым противовесом
88. кривошипно-кулисный механизм 89а – кривошипно-кулисный механизм с поступательно движущейся кулисой 89б – кривошипно-кулисный механизм с вращающейся кулисой 89в – кривошипно-кулисный механизм с качающейся кулисой
89. односторонний храповой зубчатый механизм с наружным зацеплением
90. двусторонний храповой зубчатый механизм с наружным зацеплением
91. односторонний храповой зубчатый механизм с внутренним зацеплением
92. мальтийский механизм с радиальным расположением пазов с наружным зацеплением
93. мальтийский механизм с радиальным расположением пазов с внутренним зацеплением
94. фрикционная передача с цилиндрическими роликами наружного зацепления (контакта)
95. фрикционная передача с цилиндрическими роликами внутреннего зацепления (контакта)
96. фрикционная передача с коническими роликами наружного зацепления
97. регулируемая фрикционная передача с коническими роликами внутреннего зацепления
98. регулируемая фрикционная передача с коническими шкивами и промежуточным кольцом
99. регулируемая фрикционная передача с подвижными коническими шкивами и клиновым ремнем
100. регулируемая фрикционная передача с тороидными шкивами и поворотными сферическими роликами
101. регулируемая фрикционная передача с полутороидными шкивами (типа Светозарова)
102. регулируемая торцовая фрикционная передача
103. регулируемая фрикционная передача со сферическими и коническими роликами
104. регулируемая фрикционная передача со сферическими и цилиндрическими роликами
105. фрикционная передача с цилиндрическими роликами
106. фрикционная передача с гиперболоидными роликами
107. шкив ступенчатый, закрепленный на валу
108. шкив холостой на валу
109. шкив рабочий, закрепленный на валу
110. указатели вращения вала соответственно: по часовой стрелке, против часовой стрелки и в обе стороны
111. открытая передача плоским ремнем
112. открытая передача плоским ремнем с натяжным роликом
113. перекрестная передача плоским ремнем
114. полуперекрестная передача плоским ремнем
115. угловая передача плоским ремнем
116. отводка ремня плоскоременной передачи
117. передача клиновидными (текстропными) ремнями
118. передача круглым ремнем или шнуром
119. общее обозначение цепной передачи без уточнения типа
120. роликовая цепная передача
121. бесшумная (зубчатая) цепная передача
122. цилиндрическая зубчатая передача с внешним зацеплением (общее обозначение)
123. цилиндрическая зубчатая передача с внешним зацеплением между параллельными валами, соответственно с косыми, прямыми и шевронными зубьями
124. цилиндрическая зубчатая передача с внутренним зацеплением между параллельными валами (общее обозначение)
125. коническая зубчатая передача 126а – коническая зубчатая передача между пересекающимися валами (общее обозначение без уточнения типа) 126б – коническая зубчатая передача соответственно с прямыми, спиральными и круговыми зубьями
126. коническая гипоидная зубчатая передача
127. зубчатая реечная передача, соответственно с шевронными, косыми и прямыми зубьями
128. общее обозначение зубчатой реечной передачи
129. реечная передача с червячной рейкой и червяком
130. реечная передача с зубчатой рейкой и червяком
131. винтовая зубчатая передача соответственно под прямым или острым углом
132. червячная передача 133а – червячная глобоидная передача 133б – червячная передача с цилиндрическим червяком

Условные знаки, применяемые в схемах, вычерчивают, не придерживаясь масштаба изображения. Однако соотношение размеров условных графических обозначений взаимодействующих элементов должно примерно соответствовать действительному соотношению их размеров. При повторении одних и тех же знаков нужно выполнять их одинакового размера. Документ может быть оформлен как на бумажном, так и на электронном носителе например в Компас 3D существует удобная библиотека построения кинематических схем. Библиотекa содеpжит типовые изобрaжения кинемaтических пap, звеньев, винтов, гaек, кулaчков, мaховикa, мaльтийских и хpaповых мехaнизмов, пеpедaч (зубчaтых, pеменных, фpикционных и цепных), подшипников, пpужин, толкaтелей, шкивов и дpугих элементов.

Для кинематические схем стержневых механизмов я рекомендую воспользоваться функцией Параметризация в Компас 3D.

Параметрический чертеж хранит в себе информацию о взаимосвязях и ограничениях, наложенных на геометрические объекты, т.е. при изменении одного параметра, изменится построение всего объекта.

Схемы оформления рекомендуется составлять на одном листе с возможностью разделения его на необходимые форматы при печати.

Что и как изображают на кинематических схемах по ГОСТ

На принципиальных схемах изображают в соответствии с ГОСТ 2.303:

• валы, оси, стержни, шатуны, кривошипы и т. д. — сплошными основными линиями толщиной s;
• элементы, показанные упрощенно в виде контурных очертаний, зубчатые колеса, червяки, звездочки, шкивы, кулачки и т. д. — сплошными линиями толщиной s/2; – контур изделия, в который вписана схема, — сплошными тонкими линиями толщиной s/3;
• линии взаимосвязи между сопряженными звеньями пары, вычерченными раздельно, штриховыми линиями толщиной s/2;
• линии взаимосвязи между элементами или между ними и источником движения через немеханические (энергетические) участки — двойными штриховыми линиями толщиной s/2;
• расчетные взаимосвязи между элементами — тройными штриховыми линиями толщиной s/2.

Документ предоставляется в виде развертки.

При выполнении кинематических схем ГОСТ 2.703—2011 допускается указывать:

• предельные значения чисел оборотов валов кинематических цепей;
• справочные и расчетные данные (в виде графиков, диаграмм, таблиц), представляющие последовательность процессов по времени и поясняющие связи между отдельными элементами.

Для зубчатых колес указывают модуль и число зубьев. Для шкивов записывают их диаметры и ширину. Мощность электродвигателя и его частоту вращения также указывают надписью типа N = 3,7 кВт, п = 1440 об/мин. Модуль, для косозубых реек — направление и угол наклона зубьев Осевой модуль, число заходов, тип червяка (если он не архимедов), направление витка и диаметр червяка. Ход винтовой линии, число заходов, надпись «лев.» — для левых резьб. Число зубьев, шаг цепи. Параметры кривых, определяющих скорость и пределы перемещения поводка (толкателя).

Если принципиальная схема изделия содержит элементы, параметры которых уточняют при регулировании подбором, то на схеме эти параметры указывают на основе расчетных данных и делают надпись: «Параметры подбирают при регулировании».

Дополнительные обозначения на кинематических схемах.

На схеме кинематической, не нарушая ясности схемы, допускается:

1. переносить элементы вверх или вниз от их истинного положения, выносить их за контур изделия, не меняя положения;
2. поворачивать элементы в положения, наиболее удобные для изображения. В этих случаях сопряженные звенья пары, вычерченные раздельно, соединяют штриховой линией.

Если валы или оси при изображении на схеме пересекаются, то линии, изображающие их, в местах пересечения не разрывают. Если на схеме валы или оси закрыты другими элементами или частями механизма, то их изображают как невидимые.

Элементы кинематических схем включают двигатель, который является системой отсчета для всех движущихся компонентов, каждому кинематическому элементу, изображенному на схеме, присваивают порядковый номер, начиная от двигателя или буквенно-цифровые позиционные обозначения. Валы нумеруют римскими цифрами, остальные элементы — арабскими. Порядковый номер элемента проставляют на полке линии-выноски. Под полкой линии-выноски указывают основные характеристики и параметры кинематического элемента. Характеристики и параметры кинематических элементов допускается помещать в перечень элементов, оформленный в виде таблицы по ГОСТ 2.701.

Важным моментом в этом процессе проектирования является степень свободы системы звеньев и шарниров, которая определяется с помощью критерия Чебычева – Грюблера – Куцбаха. После выполнения этой стадии проектирования Вы видите «скелет» вашего будущего изделия, заложенные в него идеи. В дальнейшем проводите реализацию Ваших идей в виде конструкторской документации и в виде реальных изделий.

Порядковый номер элемента проставляют на полке линии-выноски. Под полкой указывают основные характеристики и параметры кинематического элемента.

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.

Кинематика тела человека

Биомеханика человека — составная часть прикладных наук, изучающих движение человека.

Анализ кинематической схемы двигатель­ного аппарата с биологической точки зрения позволяет вскрыть своеобразие устройства и принципа действия “живых механиз­мов”. Таким образом, изучая движения человека, необходимо хорошо знать, как устроен его опорно-двигательный аппарат с точки зрения биомеханики. Это означает, что следует ясно пред­ставлять себе принципы строения его пассивной (кости и их соединения) и активной (мышечная система) частей.

Тело человека является от природы подвижным и очень гибким, и его нельзя сравнивать с жесткими конструкциями. Строение человеческого тела можно рассматривать как упругую и подвижную модель, использующую основные суставы в качестве подвижных шарниров, имеющих несколько степеней свободы в тех границах, которые доступны данному человеку в пределах его гибкости. С точки зрения кинематики, соединения (суставы) между отдельными звеньями (костями) представляют собой кинематические пары. Подвижность кинематических цепей обеспечивается работой мышц. Равнодействующая мышечных сил действует на кости, вращающиеся вокруг осей суставов. Обычно мышцы действуют на кости, соединенные между суставами, так что получается тот или иной род рычага. Особенно ясно выражено это на конечностях: здесь длинные кости образуют систему легких и прочных рычагов, и в то же время представляют обширную поверхность, где прикрепляется высокодифференцированная мускулатура.

Механическое действие мышц проявляется как тяга, приложенная к месту их прикрепления. Величина силы тяги мышцы и ее проявление в движениях человека обусловлены рядом причин и зависят от совокупности механических, ана­томических и физиологических условий.

При исследовании движений человека широко применяют кинематические модели на основе уравнений движения системы твердых тел, которые соответствуют отдельным сегментам тела по геометрическим и масс-инерционным характеристикам; элементы модели соединяются вращательными шарнирами, диапазоны поворотов которых соответствуют амплитудам угловых движений суставов; механические связи модели с окружающей средой часто заменяют действием сил реакции, что позволяет сохранять структуру модели при различных движениях.

Важной особенностью таких биомеханических моделей является их ветвящаяся структура типа «дерево». Отсчет координат может начинаться от различных элементов в зависимости от того, какие из них находятся в контакте с опорой.

Таким образом, биомеханика опорно-двигательного аппарата человека изучает с помощью кинематических схем, какой способ и какие условия выполнения действий лучше и как овладеть ими. Кинематическая схема человеческого тела также используется при проектировании медицинских имплантатов. Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели.

Кинематическая схема может помочь вам понять ограничения текущего проекта. Это логически ведет к улучшениям, которые обеспечивают большую гибкость и функциональность. Одним из наиболее полезных инструментов кинематической схемы являются возможности проверки помех. Схема при проектировании покажет, где могут произойти любые коллизии в пределах определенных параметров вашей сборки.

Это отличный инструмент для поиска ограничений в вашем дизайне и обеспечения того, чтобы эти проблемы были решены.

В комментариях вы можете задавать вопросы которые вас волнуют, и на данный момент вы не нашли ответ на них. Вам хочется что-то улучшить или есть замечательная идея модернизации, но к сожалению, нет кинематической схемы, я помогу реализовать все смелые идеи.

Если тебе понравилась статья о кинематических схемах, то поделись ею с теми, кто может найти ее полезной или интересной. Сделай репост и помоги распространить знания! Если у тебя есть вопросы или предложения о том, о чем стоит упомянуть в следующей статье, напиши свой комментарий. Благодарю за внимание!

1. Построение кинематической схемы и планов положений механизмов

Кинематические
схемы
механизмов необходимы для исследования
движения звеньев. Используя кинематические
схемы механизмов, строят планы скоростей
и планы ускорений точек звеньев, выводят
аналитические выражения для вычисления
линейных или угловых перемещений
звеньев, строят кинематические диаграммы
и траектории движения точек звеньев.
Кинематические схемы используются при
силовом расчете механизмов, при
исследовании механизмов на точность
их работы.

Кинематическая
схема (план) механизма строится для
конкретного положения входного звена.

На
кинематической схеме все необходимые
размеры звеньев механизма откладывают
в некотором выбранном масштабе длин
(м/мм), который означает, что один миллиметр
длины звена на схеме соответствует

метрам натуры.

Например,
масштаб

=
0,001 м/мм означает, что один миллиметр
длины звена на кинематической схеме
механизма соответствует 0,001 м натуры,
или одному миллиметру натуры. То есть
этот масштаб соответствует стандартному
чертежному масштабу М 1: 1.

Построим
кинематическую схему шестизвенного
плоского кулисного механизма, который
изображен на рис.1.5, а.

Работу выполняем
в следующем порядке:

1.
Измеряем постоянные истинные длины
звеньев, необходимые для построения
кинематической схемы механизма:

2.
Принимаем на схеме АЕ=25мм. Тогда масштаб
кинематической схемы механизма будет

=

Длины других
звеньев в этом масштабе:

3.
Начинаем построение кинематической
схемы механизма. Вначале на вертикали
откладываем принятое расстояние АЕ
между элементами стойки 0 (рис. 1.5, б).

4. Выбираем
произвольно положение ведущего звена
АВ и изображаем его в масштабе.

5.
Через точку В и Е проводим прямую линию
звена ЕС, изображаем ползун 2. Откладывая
расстояние ЕD,
получаем положение шарнира D.
Положение точки F
находим, используя метод засечек: через
точку E
проводим горизонталь, затем, устанавливая
ножку циркуля в точку D,
проводим дугу радиусом DF
до пересечения ее с этой горизонталью.
На схеме обозначаем номера всех звеньев
и все кинематические пары буквами.

6.
Устанавливаем названия всех звеньев
механизма: 0 – стойка, 1- кривошип, 2 –
ползун, 3 – кулиса, 4 – шатун, 5 – ползун.

Планы
положений механизма – это
обычно 12 совмещенных кинематических
схем механизма, построенных для 12
равноотстоящих положений входного
звена.

Планы положений
механизма необходимы для исследования
кинематических и силовых параметров,
изменяющихся за время цикла, соответствующего
обычно полному обороту входного звена
(кривошипа).

Рис. 1.5.
Шестизвенный плоский кулисный
механизм:

а)
демонстрационная модель механизма;

б)
кинематическая схема механизма

За
нулевое (начальное) положение механизма
принимают то положение, которое
соответствует крайнему положению
выходного звена. Начинают построение
планов положений механизма с построения
нулевого положения механизма.

Входным
звеном механизма обычно является
кривошип. Угол поворота кривошипа в
нулевом положении механизма принимают
равным нулю. Угол поворота кривошипа
(360 градусов), соответствующий полному
его обороту, делят на 12 равных частей,
начиная от нулевого положения кривошипа.
Затем в обычном порядке для каждого
положения входного звена строят
кинематическую схему (план) механизма.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #

  30.04.202214.56 Mб3517.doc

• #
• #
• #

  30.04.2022672.77 Кб052.doc
• #
• #
• #

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.

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.

 

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.

 

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.

 

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;

Скачать ГОСТ 104-68

Скачать ГОСТ 2.747-68

Скачать ГОСТ 2.701-84

Скачать ГОСТ 2.721-74

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.

 

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.

Построение кинематической схемы механизма

Итак, приступим к построению кинематической схемы механизма в графической части курсового проекта по Теории механизмов и машин. Предварительно, посетите Youtube для освоения азов черчения в выбранной вами САПР. На первых порах скорость построения примитивов будет минимальна, но со временем выработаются навыки, и процесс значительно ускорится.

На данный момент имеем все длины звеньев механизма и выбранный масштаб для построения чертежа. Рассмотрим процесс построения на примере кривошипно-ползунного механизма. Для других механизмов процесс происходит по аналогии и состоит из простых шагов, которые входят в построение схемы для простейшего ползунного механизма.

Построение кинематической схемы кривошипно-ползунного механизма на чертеже

Алгоритм построения кинематической схемы a-d

• a. Из произвольной точки проводится окружность радиусом, равным длине кривошипа (R=l_1). Обозначается центр окружности, для этого есть специальный примитив на панели инструментов любой САПР.
• b. В центре окружности строится шарнир и стойка, обозначается ось вращения кривошипа, в данном случае – точка А (обозначения кинематических пар можно посмотреть в таблице). В тексте задания или на иллюстрациях в исходных данных указано начальное положение кривошипа и направление его вращения. В некоторых вариантах начальное положение определяется по мертвой точке или при анализе циклограммы работы машинного агрегата. Также в числовых данных указан угол для силового анализа, именно этот угол откладывается от начального положения по направлению вращения и отмечается точка В.
• c. Обозначается начало отсчета обобщенной координаты, указывается угол и его обозначение. Нумеруются построенные звенья: кривошип 1 и стойка шарнира 0.
• d. Начальное положение механизма обозначается позицией 0, через каждые (30 ^{circ}) откладывается положение точки B в зависимости от обобщенной координаты и нумеруется цифрами от 0 до 12. Последнее 12 положение совпадает с 0, т. к. начинается новый цикл работы механизма.



Алгоритм построения кинематической схемы e

• e. От точки В откладывается отрезок длиной (l_2) так, чтобы вторая точка легла на ось Ох. При этом возможна только 1 точка пересечения С. Откладывается от точки B расстояние до центра масс шатуна (l_{S2}) и отмечается точка (S_2)



Алгоритм построения кинематической схемы f

• f. Проводится построение для остальных 11 положений кривошипа. В результате образуются траектории центра масс шатуна и ползуна.



Алгоритм построения кинематической схемы g

• g. Нумеруются положения точки С в соответствии с номером позиции кривошипа. Дополнительно можно пронумеровать положения центра масс шатуна, но это приведет к загромождению чертежа. Траектории вполне достаточно.
• h. Проверяется схема и проставляются недостающие элементы кинематической схемы.



Проверка кинематической схемы механизма

Процесс построения кинематической схемы завершен. Обратите внимание, что для построения механизма используются направляющие. В данном примере кривошипно-ползунный механизм выполнен по соосной схеме, направляющая совпадает с осью Ох.

В случае четырехшарнирных механизмов направляющей для коромысла является дуга окружности с радиусом, равным длине коромысла. Откладывается отрезок от точки, принадлежащей кривошипу, длиной второго звена (l_2) до пересечения с направляющей-дугой. Дальнейший алгоритм полностью соответствуют приведенному выше.

Построение кинематической схемы четырехшарнирного механизма

При построении кинематической схемы сразу определите, по какой траектории двигаются точки звеньев механизма. Это поможет составить аналитические функции положения для нахождения передаточных функций механизма.