Возвратно-поступательный механизм: виды, устройство, применение

Усилие от источника к исполнительному органу может передаваться самым различным образом. Довольно большое распространение получили варианты исполнения, предназначение которых заключается в преобразовании вращательно движения в возвратно-поступательное. Подобный механизм сегодня устанавливается крайне часто. Рассмотрим разновидности, область применения и многие другие моменты подробнее.

Механизм возвратно-поступательного движения

Передача усилия от источника к конечному устройству может проводится самым различным образом. Возвратно поступательный механизм обладает следующими особенностями:

1. В большинстве случаев он устанавливается при создании обрабатывающего оборудования, к примеру станка, у которого инструмент может одновременно получать вращение и перемещаться в нескольких плоскостях.
2. Создаваемая конструкция должна быть рассчитана на достаточно длительный эксплуатационный срок. Для этого используется износостойкий материал, который может выдержать длительное воздействие.
3. Уделяется внимание длительности эксплуатации. Привод может служить определенное количество циклов или времени.
4. Немаловажным параметром назовем компактность. Слишком большие механизмы возвратно-поступательного движения увеличивают вес конструкции, делают ее более громоздкой.
5. Ремонтопригодность считается важным параметром, который должен учитываться. При длительной эксплуатации приходится проводить замену износившихся элементов.

Основные эксплуатационные характеристики во многом зависят от принципа действия механизма возвратно-поступательного перемещения. Именно поэтому следует каждый рассматривать подробно.

Типы передач для поступательного движения

Встречается довольно большое количество различных устройств, которые могут применяться для преобразования передаваемого усилия. Большое распространение получили следующие варианты:

1. Кривошипно-шатунные может применяться для преобразования вращения в возвратно-поступательное движение и наоборот. В качестве основных элементов применяется кривошипный вал, ползун, шатун и специальный элемент кривошипа. Для расчета момента и других параметров могут использоваться различные формулы. В качестве основного элемента также могут использовать коленчатый вал, который имеет одну или несколько ступеней. Они получили весьма широкое распространение, к примеру, двигатели или насосы, сельскохозяйственная техника. При изготовлении основных деталей, как правило, применяется сталь с высокой коррозионной стойкостью.
2. Кулисные конструкции получили весьма широкое распространение, так как усилие передается без шатуна. В подобном случае ползун напоминает кулису, в которой делается специальное отверстие. На момент вращения кривошипного вала кулиса двигается вправо и налево. В некоторых случаях вместе кулисы применяется стержень с насаженной втулкой. Для обеспечения контакта применяется прижимная пружина. Существенно повысить качество работы устройства можно за счет установки ролика на конце устройства.
3. Кулачковые варианты исполнения применяются для преобразования вращательного перемещения в возвратно-поступательное. Основным элементом конструкции можно назвать кулачки, а также стержень, криволинейный диск. Для направления положения стержня устанавливается втулка, которая характеризуется весьма высокой точностью позиционирования. Снизить степень трения поверхности можно за счет ролика. В некоторых случаях вместо стержня устанавливается касающийся рычаг. Основные параметры могут быть рассчитаны самостоятельно. Механизм возвратно-поступательного движения рассматриваемого типа применяется в самых различных случаях, к примеру, в механизированном оборудовании.
4. Шарнирно-рычажные устройства устанавливаются в том случае, если нужно сменить направление движение в какой-либо части устройства. Примером можно назвать ситуация, когда вертикальное перемещение следует перенаправлять в горизонтальное. Кроме этого, в некоторых случаях нужно провести увеличение или уменьшение хода.

Приведенная выше информация указывает на то, что встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения механизмов. Выбор проводится по самым различным критериям, которые должны учитываться.

Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения в прямолинейное

Также механизмы возвратно поступательного движения могут применяться для создания условий прямолинейного перемещения исполнительного органа. Ключевыми моментами подобного варианта исполнения назовем:

1. Существенно повышается надежность.
2. При изготовлении применяются материалы, характеризующие повышенной износостойкостью.
3. Подобные механизмы несколько схожи с теми, которые проводят преобразование вращения в возвратно-поступательное перемещение.

Многие конструкции работают на основе применения прямолинейного перемещения. Именно поэтому они получили весьма широкое распространение.

Возвратно-поступательный механизм своими руками

Существенно сэкономить можно путем создания возвратно-поступательного механизма своими руками. В некоторых случаях его делают из дрели, в других для передачи вращающего крутящего момента используется электрический двигатель.

Особенностями назовем нижеприведенные моменты:

1. Большинство конструкций самостоятельно изготовить не получается, так как требуемые детали характеризуются высокой сложностью. Примером можно назвать сочетание кривошипного вала и шестерни.
2. Во всех случаях должны проводится расчеты, так как в противном случае обеспечить требуемые параметры не получается.
3. Изготовить конструкцию рассматриваемого типа можно только при наличии специального оборудования. Если устройство сделано своими силами, то его реальные параметры от расчетных могут существенно отличаться.

В целом можно сказать, что рассматриваемая задача довольно сложна в исполнении. Именно поэтому работу должны проводить исключительно профессионалы, которые могут провести сложные расчеты, а также изготовить требуемые детали.

Область применения

Привод рассматриваемого типа встречаются в самых различных областях. При этом:

1. Чаще всего привод устанавливается в станке, предназначенный для обработки металла и дерева.
2. Некоторые инструмента также основаны на преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. Примером можно назвать ударную дрель или перфораторы, которые сегодня распространены.
3. В промышленности можно встретить транспортеры, конструкции для подъема и опускания различного продукта.

Единственным, но существенным недостатком можно назвать довольно большие размеры устройства. Кроме этого, нужно обеспечивать качественную смазку, так как трение становится причиной нагрева и износа.

Источник

Преобразование вращательного движения в прямолинейное

Кривошипно-шатунные механизмы

В кривошипно-шатунном механизме вместо кривошипного вала часто применяют коленчатый вал. От этого сущность действия механизма не меняется. Коленчатый вал может быть как с одним коленом, так и с несколькими (б, в).

Видоизменением кривошипно-шатунного механизма может быть также эксцентриковый механизм (г). У эксцентрикового механизма нет ни кривошипа, ни колен. Вместо них на вал насажен диск. Насажен же он не по центру, а смещено, то есть эксцентрично, отсюда и название этого механизма — эксцентриковый.

В некоторых кривошипно-шатунных механизмах приходится менять и длину хода ползуна. У кривошипного вала это делается обычно так. Вместо цельного выгнутого кривошипа на конец вала насаживается диск (планшайба). Шип (поводок, на что надевается шатун) вставляется в прорез, сделанный по радиусу планшайбы. Перемещая шип по прорезу, то есть удаляя его от центра или приближая к нему, мы меняем размер хода ползуна.

Ход ползуна в кривошипно-шатунных механизмах совершается неравномерно. В местах «мертвого хода» он самый медленный.

Кривошипно-шатунные — механизмы применяются в двигателях, прессах, насосах, во многих сельскохозяйственных и других машинах.

Кулисные механизмы

Вместо кулисы можно применить стержень, заключенный в направляющую втулку. Для прилегания к диску эксцентрика стержень снабжается нажимной пружиной. Если стержень работает вертикально, его прилегание иногда осуществляется собственным весом.

Для лучшего движения по диску на конце стержня устанавливается ролик.

Кулачковые механизмы

Но бывают дисковые кулачки другой конструкции. Тогда ролик скользит не по контуру диска, а по криволинейному пазу, вынутому сбоку диска (б). В этом случае нажимной пружины не требуется. Движение ролика со стержнем в сторону осуществляется самим пазом.

Кроме рассмотренных нами плоских кулачков (а), можно встретить кулачки барабанного типа (в). Такие кулачки представляют собой цилиндр с криволинейным пазом по окружности. В пазу установлен ролик со стержнем. Кулачок, вращаясь, водит криволинейным пазом ролик и этим сообщает стержню нужное движение. Цилиндрические кулачки бывают не только с пазом, но и односторонние — с торцовым профилем. В этом случае нажим ролика к профилю кулачка производится пружиной.

В кулачковых механизмах вместо стержня очень часто применяются качающиеся рычаги (в). Такие рычаги позволяют менять длину хода и его направление.

Длину хода стержня или рычага кулачкового механизма можно легко рассчитать. Она будет равна разнице между малым радиусом кулачка и большим. Например, если большой радиус равен 30 мм, а малый 15, то ход будет 30-15 = 15 мм. В механизме с цилиндрическим кулачком длина хода равняется величине смещения паза вдоль оси цилиндра.

Благодаря тому, что кулачковые механизмы дают возможность получить разнообразнейшие движения, их часто применяют во многих машинах. Равномерное возвратно-поступательное движение в машинах достигается одним из характерных кулачков, который носит название сердцевидного. При помощи такого кулачка происходит равномерная намотка челночной катушки у швейной машины.

Шарнирно-рычажные механизмы

На рисунке показан шарнирно-рычажный механизм, связанный с другими механизмами. Рычажный механизм получает качательное движение от кривошипно-шатунного и передает его ползуну. Длину хода при шарнирно-рычажном механизме можно увеличить за счет изменения длины плеча рычага. Чем длиннее плечо, тем больше будет его размах, а следовательно, и подача связанной с ним части, и наоборот, чем меньше плечо, тем короче ход.

Источник

Возвратно-поступательный механизм: виды, устройство, применение

Примеры устройств [ править | править код ]

Принцип поступательного движения реализован в чертёжном приборе — пантографе, ведущее и ведомое плечо которого всегда остаются параллельными, то есть движутся поступательно. При этом любая точка на движущихся частях совершает в плоскости заданные движения, каждая вокруг своего мгновенного центра вращения с одинаковой для всех движущихся точек прибора угловой скоростью.
Существенно, что ведущее и ведомое плечо прибора, хотя и движущиеся согласно, представляют собой два разных

тела. Поэтому радиусы кривизны, по которым движутся заданные точки на ведущем и ведомом плече могут быть сделаны неодинаковыми, и именно в этом и заключается смысл использования прибора, позволяющего воспроизводить любую кривую на плоскости в масштабе, определяемом отношением длин плеч.

По сути дела пантограф обеспечивает синхронное поступательное движение системы двух тел: «читающего» и «пишущего», движение каждого из которых иллюстрируется приведённым выше чертежом.

— это механическое движение твёрдого тела, при котором любой отрезок прямой, жестко связанный с движущимся телом, остается параллельным своему первоначальному положению.

Одной из важнейших характеристик движения точки является её траектория, в общем случае представляющая собой пространственную кривую, которую можно представить в виде сопряженных дуг различного радиуса, исходящего каждый из своего центра, разного для разных точек тела положение которого может меняться во времени.

В частном случае прямая может рассматриваться как дуга, радиус которой в данных условиях может считаться равным бесконечности.А движение по произвольной траектории -как набор сопряжённых дуг.

В таком случае оказывается, что при поступательном движении в каждый заданный момент времени любая точка тела совершает поворот вокруг своего мгновенного центра поворота, причём длина радиуса в данный момент одинакова для всех точек тела. Одинаковы по величине и направлению и векторы скорости точек тела, а также испытываемые ими ускорения.

Однако, поскольку траектория является понятием, относящимся к области кинематики, и не содержит информации о скоростях, в общем случае она не даёт представления ни о величине испытываемых материальной точкой сил, ни об их направлении.

Тем не менее возможны случаи, когда по условиям задачи бывает достаточно изучить движение одной какой-то произвольной материальной точки тела (например, движение центра масс тела).

Поступательно движется, например, кабина лифта или кабина колеса обозрения.

В общем случае поступательное движение происходит в трёхмерном пространстве, но его основная особенность -сохранение параллельности любого отрезка самому себе, остаётся в силе.

Математически поступательное движение эквивалентно параллельному переносу.

При решении задач теоретической механики бывает удобно рассматривать движение твердого тела как суперпозицию движения центра масс тела и вращательного движения самого тела вокруг центра масс (теорема Кёнига).

Усилие от источника к исполнительному органу может передаваться самым различным образом. Довольно большое распространение получили варианты исполнения, предназначение которых заключается в преобразовании вращательно движения в возвратно-поступательное. Подобный механизм сегодня устанавливается крайне часто. Рассмотрим разновидности, область применения и многие другие моменты подробнее.

Механизм преобразования вращательного движения в поступательное

(50 4 Н 1 ГОСУД АРСПО ИЗОБПРИ П 1 Н ОП Й ПАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТУ 3900956/25-2823,05. 853419477.024.05, 84(54) МЕХАНИЗМ ПРЕОБРАЗОВАНТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОСТУПА ВРАЩА ЛЬНОЕ(57) Изобретение относится к строению и может быть исполь в качестве элемента приводов образования вращательного дв поступательное, например, в мах приводов раздвижных крьпп билей или дверей гаражей. Цел ретения — упрощение конструк уменьшение потерь на трение, ние веса и улучшение передач щих усилий за счет выполнени ньев с зубьями и впадинами,иноан для преижения в 11 то ханиз автомоь изоби,ниже/00,еа пере СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ВЕНКАМИ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМСССР1471954 30 точного элемента — в виде червяка,Вращение от двигателя 1 посредствоммуфты 3 сообщается передаточному элементу 5 — червяку, который взаимодействует с нарезками.звеньев 1 О гибкихтяг 1 и 8, находящихся в зацеплении Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве элемента приводов для преобразования вращательного движения в поступательное, например, в механизмах приводов раздвижных крыш автомобилей или дверей гаражей.Цель изобретения — упрощение конструкции, уменьшение потерь на тре ние, снижение массы и улучшение передачи тянущих усилий за счет выполне- . ния звеньев с зубьями и впадинами, а передаточного элемента — в виде червяка, 15На фиг. 1 изображен механизм преобразования вращательного движения в поступательное; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — гибкая тяга с шарнирным соединением звеньев; 20 на фиг, 4 — то же, звенья которой соединены лентой; на фиг. 5 — элементы соединения пластмассовых звеньев; на фиг. 6 — гибкая. тяга в виде сплошной ленты.25Механизм преобразования вращательного движения в поступательное содержит привод вращательного движения в виде двигателя 1, имеющего вал 2 и кинематически связанный с ним посредством муфты 3 передаточный элемент 4, установленный в корпусе 5. На корпусе 5 установлена направляющая 6, в которой частично размещены по крайней мере две гибкие тяги 7 и 35 8, имеющие нарезку 9 для взаимодействия с передаточным элементом 4 и возможность одностороннего из гиба в сторону удаления одна от другой и выполненные в виде последовательно 40 соединенных между собой звеньев 10, каждое из .которых одной гибкой тяги 7 предназначено для перекрытия двух смежных звеньев другой гибкой тяги друг с другом при нахождении в направляющих 6, и сообщает им поступательное перемещение. При выходе изнаправляющей 6 гибкие тяги 7, 8 разделяются и укладываются в накопитель11, 3 з.п, ф-лы, 6 ил. 8 (или наоборот) и для зацепления сними, а ветви гибких тяг 7 и 8 разведены в стороны и могут быть направлены в накопитель 11, выполненный в корпусе 5, Направляющая 6 имеет продольную прорезь 12, через которую осуществляется связь гибкихтяг 7 и 8 с каким-либо исполнительным элементом. Каждое звено 10 имеет по крайней мере три зуба 13 и двевпадины 14, зубья смежных звеньев10 одной из тяг 7 или 8 внутри направляющей 6 размещены с зазором длязацепления со средним зубом соответствующего звена 10 другой гибкойтяги 8 или 7, причем резьба выполнена на направленных одна к другойповерхностях гибких тяг 7 и 8, а передаточный элемент 4 — в виде червяка. Звенья 10 могут быть соединеныодно с другим с помощью шарниров 15или закреплены (например, наклеены)на ленту 16.Каждое звено 10 может быть выполнено из пластмассы и имеет на одномконце палец 7, а на другом вилку 18для взаимодействия с пальцем и вилкой смежных звеньев 10,Каждая .гибкая тяга 7 и 8 можетбыть выполнена в виде сплошной лентыс выполненными поперек нее параллельными канавками 19.Кроме того, резьба 9 может бытьвыполнена в средней части звеньев 10,а зубья 13 и впадины 14 размещены собеих сторон ее.Механизм работает следующим образом.Вращение от двигателя 1 посредством муфты 3 сообщается передаточному элементу 4 — червяку, которыйвзаимодействует с нарезками звеньев10 гибких тяг 7 и 8, в результатечего последние получают поступательное перемещение. Совместное перемещение гибких тяг 7 и 8 обеспечивается тем, что при размещении их в направляющей 6 звенья 1 О обеих гибких тяг находятся в зацеплении одно с другим.После выхода из направляющей 6 гибкие тяги 7 и 8 разделяются и укладываются в накопитель 11, Совместно 1 О перемещающиеся гибкие тяги 7 и 8 могут подвергаться как воздействию сил сжатия, так и воздействию растягивающих усилий. Это обеспечивается благодаря зубчатому зацеплению между 15 двумя ипи несколькими звеньями 1 О гибких тяг 7 и 8.после совмещения их в направляющей 6 и возникновению при этом геометрического замыкания в направлении. движения, результатом 20 которого являются передача усилия через боковые стороны зубьев и отсутствие нагрузки на элементы, соединяющие звенья 10,25формул а изобретения 1, Механизм преобразования вращательного движения в поступательное, содержащий привод вращательного дви жения, кинематически связанный с ним передаточный элемент, направляющую, частично размещенные в ней по крайней мере две гибкие тяги, имеющие нарезку для взаимодействия с переда.точным элементом и возможность одностороннего изгиба в сторону удаления одна от другой и выполненные в виде последовательно соединенных между собой звеньев, каждое из которыходной гибкой тяги предназначено дляперекрытия двух смежных звеньев другой гибкой тяги и для зацепления сними, а ветви тяг вне направляющейразведены в стороны, о т л и ч ающи й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, уменьшения потерь на трение, снижения массы иулучшения передачи тянущих усилий,каждое звено имеет по крайней меретри зуба и две впадины, зубья смежных звеньев одной из гибких тяг внутри направляющей размещены с зазоромдпя зацепления со средним зубом соответствующего звена другой гибкойтяги, резьба выполнена на обращенныходна к другой поверхностях гибкихтяг, а передаточный элемент — в видечервяка,2, Механизм по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждое звено выполнено из ппастмассы и имеетна одном конце палец, а на другомвилку для взаимодействия с пальцем ивилкой смежных звеньев,3, Механизм по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что каждая гибкаятяга представляет собой сплошную ленту с выполненными поперек нее параллельными канавками.4. Механизм по пп, 1-3, о т л ич а ющ ий с я тем, что резьбавыполнена в средней части звеньев, азубья и впадины размещены с обеихсторон ее,1471954 Ю Ю Составитель В. КарасевТехред М.Дидык Корректор С,Шекма актор А.Мотыль Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Г а, 101 Заказ 1623/59 Тираж 721 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5
Смотреть

Классификация механических передач

Машиностроителями принято несколько классификаций в зависимости от классифицирующего фактора.

По принципу действия различают следующие виды механических передач:

Источник