Плоские рычажные механизмы, содержащие лишь низшие кинематические пары, находят широкое применение в машиностроении вследствие ряда присущих им достоинств.
При метрическом синтезе (проектировании) механизмов необходимо произвести выбор кинематической схемы и определить ее основные размеры. Последние рассчитываются по заданным условиям работы, определяемым в результате изучения механизируемого технологического процесса.
При проектировании новых механизмов приходится учитывать условия геометрии, кинематики, динамики, технологичности, надежности и т. п.
Удовлетворение всех этих условий представляет весьма сложную задачу, которая требует различного подхода к механизмам и особой методики их расчета. Поэтому единой теории синтеза механизмов не существует, и кинематические схемы проектируют по отдельным группам механизмов (рычажных, кулачковых, зубчатых и др.), а также по различным условиям их работы.
Основной задачей синтеза является осуществление заданного движения рабочего органа механизма. Решение этой задачи многовариантно, т. е. одну и ту же форму движения можно осуществить механизмами различных типов.
Конструктор обычно проектирует несколько вариантов схем и после их всестороннего изучения и сравнения выбирает наилучший – оптимальный для заданных условий.
Научные методы выбора оптимального варианта схемы механизма из их множества весьма сложны. Методы определения метрических параметров (основных размеров звеньев) по уже выбранной кинематической схеме развиты в достаточной степени.
Большое распространение вследствие их надежности, технологичности и способности передавать большие усилия получили рычажные механизмы, сочленения звеньев которых образуют низшие кинематические пары. Точная обработка плоскостей и цилиндрических поверхностей элементов низших пар возможна на обыкновенных металлорежущих станках, что приводит к малой стоимости изготовления деталей этих механизмов.
Простейшие четырехзвенные механизмы имеют четыре звена, одно из которых служит стойкой (на схемах рис. 5.1 подштриховано, не пронумеровано).
 |
|
Рис. 5.1. Четырехзвенные механизмы |
Эти механизмы могут преобразовывать равномерное вращательное движение кривошипа в неравномерное вращательное, возвратно-поступательное или в сложное плоское движение шатуна 2, а также преобразовывать поступательное движение во вращательное. Наиболее распространены шарнирный четырехзвенник (рис. 5.1, а), кривошипно-кулисный механизм (рис. 5.1, б) и кривошипно-ползунный механизм (рис. 5.1, в).
Синтез механизма – проектирование схемы механизма по заданным его свойствам.
Синтез включает в себя выбор структурной схемы и определение постоянных параметров выбранной схемы механизма по заданным его свойствам. Различают: кинематический синтез – определение параметров кинематической схемы механизма по заданным его кинематическим свойствам, динамический синтез – проектирование кинематической схемы с определением параметров, характеризующих распределение масс звеньев.