Лекция11 осень 2016
РЫЧАЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Рычажные механизмы относятся к группе несамотормозящих механизмов и могут быть использованы либо совместно с самотормозящим механизмом либо при наличии в конструкции приспособления механизированного привода. Рычаги бывают первого рода, когда ось поворота рычага расположена между точками приложения сил, и второго рода, когда ось поворота расположена по одну сторону от обеих точек приложения сил.
Рычажные механизмы используют для:
- передачи силы от внешнего источника или от другого механизма в силовой цепи к заготовке,
- увеличения силы закрепления Wв сравненииcвнешней силой Q,
- изменения направления силы закрепления по отношению к вектору внешней силыQ.
На рис. 11.1, а рычагом второго рода служит прихват 3. Ось поворота рычага находится в точке контакта прихвата 3 со сферической опорой 8. Сила Qсоздаётся винтовым механизмом, состоящим из шпильки 7, закреплённой в корпусе приспособления и гайки 6. Сила закрепления Wприжимает заготовку 2 к опоре 1. Пружина 9 удерживает прихват в верхнем положении при раскреплении заготовки. В прихвате предусмотрены окно k и паз p, позволяющие смещать прихват вправо, чтобы устанавливать и снимать заготовку в вертикальном направлении. Сферические шайбы 5, 4 позволяют прихвату отклоняться от горизонтали при закреплении заготовок с разной высотой.
В примере на рис. 11.1, б заготовка 2 установлена между вилками 3 и 8, закреплёнными в корпусе приспособления. Вилка 3 служит для размещения оси поворота (m) рычага 4 (рычаг второго рода), который для установки-снятия заготовки откидывается вверх. В средней части рычага сделано окно для установкина оси n качающегося прихвата 5. Качающийся прихват позволяет обеспечить контакт с заготовкой по плоскости, независимо от высоты заготовкиH (в пределах допуска IT) и от углового положения рычагав момент закрепления, создать при этом большую площадь контакта рычага с заготовкой и предотвратить смятие поверхности заготовки.
При закреплении рычаг 4 опускается на заготовку, а винт 7 поворотом на оси k вводится в проушину р на рычаге. Сила Q создаётся мускульной силой рабочего с помощью гаечного ключа (не показан) и гайки 6 на откидном винте 7. Чтобы освободить рычаг при раскреплении заготовки достаточно отвинтить гайку 6 на 2-3 оборота и вывести откидной винт 7 из проушины на рычаге 4.
На рис. 11.1, в использован рычаг 3 первого рода, преобразующий направление исходной силы Q для закрепления заготовки 2, установленной на опорах 1.Ось 5 рычага закреплена в вилке 4, которая в свою очередь закреплена на корпусе приспособления. Внутри корпуса может находиться механизированный привод, создающий силу Q.
Два рычага 3, воспринимая силу Q от тяги 6, обеспечивают симметричность заготовки относительно плоскости О-О и закрепляют её в этом положении (рис. 11.1, г).
Расчёт рычажного механизма
Расчёт продемонстрируем на примере механизма по рис. 11.1, в. В закреплённом состоянии заготовки рычаг 3 неподвижен, находится в равновесии. На рычаг действуют: моментсилы Q: от внешнего источника, момент реакции N, действующей в контакте с заготовкой, и момент силы трения в контакте рычага с осью 5. Уравнение статики для рычага относительно оси 5:
(11.1)
Моменты, входящие в равенство (11.1), вычисляются из выражений:
, 
, 
. (11.2)
Для вычисления силы трения F на оси рычага поступают следующим образом: составляют уравнение статики, когда рычаг, коснувшись заготовки, под действием силы Q стремится поворачиваться относительно точки О, преодолевая при этом силу трения на оси и пытаясь срезать ось 5. Момент реакции N1 (в контакте оси 5 с рычагом 4) препятствует повороту рычага относительно точки О. Уравнение статики для моментов сил относительно точки О при этом имеет вид:
, (11.3)
Отсюда реакция N1 в контакте с осью равна:
. (11.4)
После замены моментов в уравнении (11.1) их значениями из равенств (11.2) и подстановки значения N1 из(11.4) получим формулу для вычисления силы закрепления заготовки:
, (11.5)
РЫЧАЖНО-ШАРНИРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Группа рычажно-шарнирных механизмов имеет достаточно широкое разнообразие конструкций, отражённое классификацией на рис. 11.2 и примерами схем механизмов на рис. 11.3. Рычажно-шарнирные механизмы относятся к категории несамотормозящих механизмов.
Общий принцип действия этой группы механизмов может быть проиллюстрирован на примере рис. 11.3, а. Сила Q внешнего источника смещает в направляющих ползун 1, шарниром А соединённый с тягой 2. Второй конец тяги шарниром В связан с рычагом 3. Шарнир В не позволяет тяге 2 двигаться поступательно вместе с ползуном 1. По этой причине движение ползуна 1 вправо заставляет тягу совершать сложное движение со стремлением занять вертикальное положение в позиции А1. В процессе этого движения тяги шарнир В с силой Wзаставляет рычаг 3 разворачиваться против часовой стрелки. В конце этого движения левое плечо рычага 3 входит в контакт с заготовкой 4 и создаёт усилие закрепления W1.
На рис. 11.3, а, б, в представлены схемы однорычажных механизмов, отличающихся наличием только одной тяги 2. Тяга 2 нижним шарниром А соединена либо с ползуном 1, либо с роликом 6. Во втором случае уменьшится коэффициент трения на нижней направляющей механизма. Верхний шарнир В может соединять тягу либо с консольным плунжером 5, либо с рычагом 3. Рычаг 3 может быть развёрнут в пространстве в горизонтальной или в вертикальной плоскости.
Применение двух тяг 2 (двух рычажные механизмы), связанных с ползуном 1, расширяет возможности применения механизмов. Если одна из двух тяг связана с неподвижным шарниром С, это позволяет вдвое увеличить перемещение шарнира В в вертикальном направлении (рис. 11.3, г). Особенностью таких механизмов является необходимость обеспечения шарниру А движения по дуговой траектории. Ползун 1 в этом случае не должен иметь направляющих, ограничивающих его качание.
В механизме по рис. 11.3, д ползун 1 должен двигаться в направляющих строго вдоль линии О-О, а удвоенное количество тяг 2 и рычагов 3 (либо плунжеров 5) позволяет использовать механизм для одновременного закрепления двух заготовок 4 или для центрирования и закрепления с двух сторон одной заготовки 7.
Показанные примеры не исчерпывают все возможные вариации рычажно-шарнирных механизмов.