Bevezetés a mechanizmusokba

Yi Zhang
with
Susan Finger
Stephannie Behrens

Tartalomjegyzék

8. fejezet. Egyéb mechanizmusok

8.1. Reteszes mechanizmusok

A megfelelő alakú fogakkal ellátott kereket, amely egy oszcilláló vagy oda-vissza mozgó tagtól szakaszos körkörös mozgást kap, reteszes keréknek nevezzük. A racsnis mechanizmus egy egyszerű formája a 8-1. ábrán látható.

8. ábra 1. racsni

A a racsnis kerék, B pedig egy lengőkar, amely a hajtócsapot, C-t hordozza. A D-nél lévő kiegészítő csapó megakadályozza a kerék hátrafelé irányuló mozgását.

Amikor a kar B az óramutató járásával ellentétes irányban mozog, a fogaskerék C a kereket a B mozgásától függő fordulat törtrészén keresztül kényszeríti. Amikor a kar hátrafelé mozog (az óramutató járásával megegyező irányban), a fogaskerék C a fogak pontjain átcsúszik, miközben a kerék a rögzített D fogaskerék miatt nyugalomban marad, és készen áll a kerék előrefelé (az óramutató járásával ellentétes irányban) történő mozgatására, mint korábban.

A lehetséges hátrameneti mozgás mértéke a fogak osztásával változik. Ez a mozgás csökkenthető kisebb fogak alkalmazásával, és ezt a megoldást néha úgy alkalmazzák, hogy több mancsot helyeznek egymás mellé ugyanarra a tengelyre, a mancsok különböző hosszúságúak.

A kerék és a fogaskerék érintkezési felületeinek ferdének kell lenniük, hogy nyomás hatására ne hajlamosak szétkapcsolódni. Ez azt jelenti, hogy az N-nél lévő közös normálisnak át kell haladnia a zárókilincs és a racsnis kerék középpontjai között. Ha ez a közös normális ezeken a határokon kívülre kerülne, akkor a fogantyú terhelés hatására kiszorulna az érintkezésből, hacsak súrlódás nem tartja meg. Sok racsnis mechanizmusban a zárószerkezetet mozgás közben egy rugó tartja a kerékhez képest.

A racsnis kerék fogainak szokásos alakja a fenti ábrán látható, de az olyan előtoló mechanizmusokban, mint amilyeneket sok szerszámgépen használnak, a fogak alakját megfordítható mancshoz kell módosítani, hogy a hajtás mindkét irányba történhessen.A következő SimDesign racsnis példa egy négyrudas összeköttetést is tartalmaz.

Ha kipróbálja ezt a mechanizmust, akkor elforgathatja az összekötő mechanizmus forgattyúját. A lengőkar meghajtja a hajtókilincset, hogy meghajtja a racsnis kereket. A megfelelő SimDesign adatfájl:

/afs/andrew.cmu.edu/cit/ce/rapidproto/simdesign/ratchet.sim

8.2 Túlfutó kuplung

A racsni egy speciális formája a túlfutó kuplung. Gondoltál már arra, hogy milyenmechanizmus hajtja a kerékpár hátsó tengelyét? Ez egy szabadonfutó mechanika, amely egy túlfutó tengelykapcsoló. A 8-2. ábra egy egyszerűsített modellt mutat. Ahogy a meghajtó nyomatékot ad a hajtott tagnak,a görgők vagy golyók beékelődnek a kúpos mélyedésekbe. Ez adja a pozitív hajtást. Ha a hajtott tag megpróbálja a meghajtót az ábrázolt irányokba meghajtani, a görgők vagy golyók kiszabadulnak, és nem történik nyomatékátvitel.

8-2. ábra Túlfutó tengelykapcsoló

8.3 Időszakos hajtómű

Egy forgó tagpár úgy is kialakítható, hogy a hajtó folyamatos forgatása esetén a követő váltakozva gördüljön a hajtóval és maradjon álló helyzetben. Az ilyen típusú elrendezést a szakaszos áttételezés általános kifejezéssel ismerjük. Ez a fajta áttételezés előfordul néhány számlálószerkezetben, mozgóképes gépben, adagolószerkezetben, valamint más szerkezetekben.

8-3. ábra Intermittáló fogazás

A 8-3. ábrán látható intermittáló fogazás legegyszerűbb formája ugyanolyan fogazattal rendelkezik, mint a folyamatos forgásra tervezett közönséges fogaskerekek. Ez a példa egy 18 fogú fogaskerékből álló fogaskerékpár, amelyet úgy módosítottak, hogy megfeleljen annak a követelménynek, hogy a követő a vezető minden egyes fordulatára egy kilencedik fordulatot haladjon előre. A működési intervallum a kétfokozatú szög (mindkét fogaskeréknél feltüntetve). A meghajtón lévő egyfogú fog a követőkerék minden egyes helyével összeér, hogy a követőkerék egy kilencedik fordulatához szükséges mozgást létrehozza. A meghajtó fordulat hátralévő részében a követő a forgás ellen az ábrán látható módon van rögzítve.

A meghajtó és a követő relatív mozgásának változtatására a fogazott fogak az igényeknek megfelelően többféleképpen is elrendezhetők. Például a hajtónak több foga is lehet, és a követő fogak nyugalmi periódusai lehetnek egyenletesek vagy jelentősen változhatnak. A számlálómechanizmusokat gyakran ilyen típusú fogaskerékkel szerelik fel.

8.4 A genfi kerék

A szakaszos áttételezés érdekes példája a 8-4. ábrán látható genfi kerék. Ebben az esetben a hajtott kerék, B, egy negyed fordulatot tesz meg a meghajtó, A, egy fordulatára, az a csap, a, a hornyokban dolgozik, b, ami a B mozgását okozza.A meghajtó kör alakú része, amely érintkezik a hajtott kerék megfelelő üreges kör alakú részeivel, akkor tartja azt a helyén, amikor a csap vagy az a fog nem működik. A kerékA az a csap közelében van levágva az ábrán látható módon, hogy a B keréknek mozgásában szabad mozgást biztosítson.

8-4. ábra Genfi kerék

Ha az egyik nyílás zárva van, A csak a fordulat egy részét tudja megtenni bármelyik irányban, mielőtt az a csap a zárt nyílásba ütközik, és így megállítja a mozgást. A szerkezetet ebben a módosított formában órákban, zenedobozokban stb. használták a túlhúzás megakadályozására. Erről az alkalmazásról kapta a Genevastop nevet. Megállóként elrendezve az A kerék a rugótengelyhez van rögzítve, és a B kerék a rugócső tengelye körül forog. A B-ben lévő rések vagy intervallumegységek száma a rugótengely kívánt fordulatszámától függ.

Egy példa erre a mechanizmusra készült a SimDesignban, mint az alábbi képen.

A megfelelő SimDesign adatfájl:

/afs/andrew.cmu.edu/cit/ce/rapidproto/simdesign/geneva.sim

8.5 A kardáncsukló

A gépkocsi motorja általában az első részben található. Hogyan kapcsolódikaz autó hátsó tengelyéhez? Ebben az esetben a mozgás átvitelére kardáncsuklót használnak.

8-5. ábra Kardáncsukló

A 8-5. ábrán látható kardáncsuklót Hooke-kuplungként is ismeri a szakirodalom. Függetlenül attól, hogy hogyan van kialakítva vagy arányosítva, a gyakorlati használatban lényegében a 8-6. ábrán látható alakja van, amely két félköríves villából 2és 4 áll, amelyek egy derékszögű kereszthez 3 csapszeggel csatlakoznak.

8-6. ábra Egy kardáncsukló általános formája

A hajtó 2 és a követő 4 egyidejűleg hajtja végre a teljes fordulatot, de a sebességarány nem állandó az egész fordulat alatt. A következő elemzés megmutatja, hogy a mozgás bármely fázisára vonatkozóan teljes információ nyerhető a vezető és a követő relatív mozgására vonatkozóan.

8.5.1 Egy kardáncsukló elemzése

8-7. ábra Egy kardáncsukló elemzése

Ha a vetítési síkot a 2 tengelyre merőlegesen vesszük, akkor a és b pályája a 8-7. ábrán látható AKBL kör lesz.

Ha a tengelyek közötti szög , akkor c ésd pályája egy kör lesz, amelyet azACBD ellipszisként vetítünk, amelyben

OC = OD = OKcos =OAcos
(8-1)

Ha a vezető egyik karja A-nál van, akkor a követő egyik karja C-nél lesz. Ha a vezető karja a szögön keresztül P felé mozog, a követő karja Q felé mozog. OQ merőleges lesz OP-ra; tehát: COQ szög = . De a COQ szög a követő által leírt valós szög projekciója. Qn a követő mozgásának valós összetevője az AB-vel párhuzamos irányban, és az AB egyenes a vezető és a követő síkjainak metszéspontja. A követő által leírt valódi szöget, míg a vezető által leírt szöget úgy találhatjuk meg, hogy azOQ-t AB körül, mint tengelyt azAKBL kör síkjába forgatjuk. Ekkor OR = az OQ valódi hossza, ésROK = = a valódi szög, amelyet COQ = szögként vetítünk ki.

most

tan= Rm/Om

és

tan= Qn/On

But

Qn = Rm

Hence

.

Ezért

tan=costan

A követő szögmozgásának és a vezető szögmozgásának arányát követőnek találjuk, a fenti egyenlet differenciálásával, emlékezve arra, hogy állandó

Eliminálva:

Hasonlóképpen is eliminálható:

A fenti egyenletek szerint, ha a vezetőnek egyenletes szögsebessége van, a szögsebességek aránya cos és1/cos szélsőértékek között változik. Ezek a sebességváltozások olyan tehetetlenségi erőket, nyomatékokat, zajt és rezgést okoznak, amelyek nem lennének jelen, ha a sebességarány állandó lenne.

8.5.2 Kettős kardáncsukló

A 8-7. ábrán jobbra látható kettős csukló alkalmazásával a vezető és a követő közötti szögmozgás változása teljesen elkerülhető. Ez a kompenzáló elrendezés egy köztes tengely 3 elhelyezése a vezető- és a követőtengelyek közé. E közbenső tengely két villájának ugyanabban a síkban kell lennie, és az első tengely és a közbenső tengely közötti szögnek pontosan meg kell egyeznie a közbenső tengely és az utolsó tengely közötti szöggel. Ha az első tengely egyenletesen forog, a közbenső tengely szögmozgása a fent levezetett eredménynek megfelelően változik. Ez a változás pontosan megegyezik azzal, mintha az utolsó tengely egyenletesen forogna, meghajtva a közbenső tengelyt. Ezért az első tengely egyenletes forgása által a köztes tengelyre átvitt változó mozgást pontosan kompenzálja a köztes tengelyről az utolsó tengelyre átvitt mozgás, bármelyik tengely egyenletes mozgása a köztes tengelyen keresztül egyenletes mozgást ad a másiknak.

Az univerzális csuklók, különösen párban, sok gépben használatosak. Az egyik leggyakoribb alkalmazás a hajtótengely, amely a gépkocsik motorját a tengelyhez kapcsolja.

Tartalomjegyzék

Teljes tartalomjegyzék1 Fizikai alapelvek2 Mechanizmusok és egyszerű gépek3 Bővebben a gépekről és mechanizmusokról4 Korlátozott merev testek alapvető kinematikája5 Síkbeli összeköttetések6 Csapágyak7 Fogaskerekek8 Egyéb mechanizmusok 8.1 A racsnis mechanizmusok 8.2 A túlfutó tengelykapcsoló 8.3 A szakaszos áttételezés 8.4 A genfi kerék 8.5 Az univerzális csukló 8.5.1 Az univerzális csukló elemzése 8.5.2 A kettős univerzális csukló IndexHivatkozások

[email protected]

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.