Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Синтез механизмов

Синтез механизмов – проектирование схемы каких-либо механизмов машин, станков и другого оборудования по заданным свойствам движения отдельных составных элементов и в целом всей системы. Синтез механизмов включает в себя выбор структурных схем и определение постоянных параметров выбранной схемы механизмов по заданным определенным свойствам. Различают два вида синтеза механизмов.

  I. Кинематический синтез – определение параметров кинематической схемы механизмов по заданным кинематическим свойствам.

  II. Динамический синтез – проектирование кинематической схемы с определением параметров, характеризующих распределение масс звеньев, составляющих конкретный механизм.

В синтезе механизмов нередко применяется так называемый метод Монте-Карло (или случайный поиск) в виде определения выходных параметров синтеза, при котором переход от одной комбинации параметров к другой носит произвольный характер. Такой метод предусматривает следующие этапы:

  1) произвольный выбор выходных параметров из набора случайных чисел и проверку ограничений;

  2) вычисление целевой функции;

  3) выбор других случайных значений выходных параметров, проверку ограничений и вычисление целевой функции;

  4) повторение этапов до тех пор, пока величина целевой функции не станет равной допустимой величине или практически перестанет уменьшаться.

Начиная со второй половины 90-х гг. ХХ в. во многих передовых странах мира (США, Англии, Японии и др.) стали широко применяться компьютерные методы синтеза механизмов, что намного облегчило решение весьма трудных задач по выбору кинематических схем механизмов.

Стопор (от англ. stopper – «пробка», «затычка», от stop – «преграждать», «останавливать») – деталь (или часть детали в виде выемки или выступа) или специальное устройство, останавливающее, удерживающее звенья какого-либо механизма в определенном положении при наличии самоторможения в направлении перемещения удерживаемого звена.

Стопоры, в отличие от фиксаторов, не выключаются от действия сил в направлении перемещения какого-либо удерживаемого звена механизма.

Включаются стопоры по-разному – принудительно или автоматически (последнее чаще всего), а выключаются только принудительно. Выполняют стопоры в нескольких вариантах:

  1) в виде ползуна, входящего в паз перемещаемого звена под действием пружины; выводится ползун-стопор из паза с помощью кнопки;

  2) в виде защелки, которая прижата к храповому колесу под действием пружины. Рычаг с защелкой при движении по часовой стрелке увлекает за собой храповое колесо; затем при нажатии на рукоятку защелка выводится из зацепления с храповым колесом;

  3) стопор с защелкой, соединенной с рукояткой, поджимается к пазам звена пружиной. При нажатии на рукоятку защелку выводят из зацепления со звеном механизма;

  4) защелка-стопор прикреплена к рукоятке в виде листовой пружины, под действием которой западает в паз звена механизма;

  5) ползун-стопор выполнен в виде цилиндрической металлической зубчатой рейки.

Вводится и выводится ползун-стопор в зацепление с сопряженной деталью механизма поворотом шестерни. Выделяются в особую группу так называемые беззазорные стопоры, обеспечивающие жесткое соединение сопрягаемых звеньев какого-либо механизма.

Соответственно стопоры выполняются в следующих видах:

  1) стопор оформлен разрезным упругим, при этом при введении его во взаимодействие с зубом он расклинивается в направляющей и тем самым обеспечивает беззазорное соединение;

  2) стопор в виде клина входит во взаимодействие с клиновым пазом звена механизма; клин расклинивается в направляющем пазу с помощью второго клина, благодаря чему выбираются зазоры в соединении;

  3) стопор-кулачок при вращении входит в паз звена механизма и стопорит его;

  4) два круглых диска имеют вырезы с радиусом кривизны, равным радиусу сопряженного диска.

При определенном положении дисков, являющихся составными элементами механизма, свободно вращается один из дисков, но стопорится второй. Существуют и другие варианты выполнения стопора в механизмах, машинах, автоматических системах управления станками, оборудовании, работающем в автоматическом режиме с компьютерным контролем, включая контроль с помощью фотоэлементов, связанных со стопором.

Ступица – центральная, обычно утолщенная часть колеса с отверстием для посадки его на ось или вал какого-либо транспортного средства (начиная с простой повозки или телеги, кончая автомобилем). Ступица соединяется с ободом колеса спицами или диском.

Суппорт (от англ. и фр. support от позднего лат. supporto – «поддерживаю») – узел какого-либо металлорежущего станка (в частности, токарновинторезного), предназначенный для крепления и перемещения резца в процессе резания. Ступор состоит из:

  1) каретки, которая движется по направляющим станины (станка);

  2) фартука;

  3) поперечных салазок, движущихся по направляющим каретки;

  4) поворотной плиты;

  5) верхних (резцовых) салазок, на которых закреплен резцедержатель.

При обработке конических поверхностей на токарно-винторезном станке верхние салазки суппорта поворачиваются вместе с поворотной плитой (при отжиме двух фиксирующих гаек на винтах).

Передача движения от ходового вала или ходового винта к суппорту производится передаточным механизмом, находящимся в фартуке и преобразующим вращательное движение ходового вала и ходового винта в прямолинейное поступательное движение суппорта. На суппорте крепится резцедержатель станка на своей опоре при помощи конусного сопряжения.

Сцепление – специальное устройство в виде управляемой сцепной муфты, устанавливаемой между двигателем и коробкой передач какого-либо автомобиля (легкового или грузового). Сцепление оформляется следующим образом: у маховика двигателя фрикционная поверхность взаимодействует с диском, к которому при включенном сцеплении прижат другой диск. Прижатие осуществляется специальной пружиной, воздействующей на второй диск через рычаги (эти рычаги располагают симметрично под углом в 120° один к другому). Прижатие диска (второго) в трех точках обусловливает его плотное прилегание к первому диску. Для того чтобы выключить сцепление, нажимают на педаль, движение при этом через тягу и рычаг передается на подшипник, при этом, сжимая пружину, отводят рычаги от второго диска; под действием других пружин второй диск отходит от первого. В большинстве транспортных машин применяется гидравлическая система управления сцеплением. В этой системе при нажатии на педаль движение через шатун передается поршню, который продавливает рабочую жидкость (специальную гидравлическую) по специальному каналу. Под действием давления гидравлической жидкости перемещается поршень и через шатун осуществляется воздействие на рычаг. Возвращается рычаг в исходное положение пружиной. В больших транспортных машинах и тягачах применяется дополнительный усилитель в системе управления сцеплением. В этом случае нажатием на педаль приводят первый рычаг в движение через систему звеньев. Первый рычаг через шатун и второй рычаг воздействует на два клапана. Две пружины сжимаются, и клапан открывает доступ сжатому воздуху по каналу в полость пневмоцилиндра. Шток перемещается и передвигает третий рычаг. Одновременно перемещается второй рычаг, и клапан перекрывает доступ сжатого воздуха, а при прекращении нажатия на педаль второй клапан открывает канал, по которому сжатый воздух из полости выходит в атмосферу. Таким образом осуществляется выключение сцепления.

Таль (от голл. talie) – подвесное грузоподъемное устройство, содержащее лебедку для подъема груза и тележку. Таль выполняют в основном в четырех вариантах. Первый вариант: соосно двигателю располагают барабан с тросом и редуктор. Двигатель в данном варианте имеет подпружиненный конусный ротор. При включении двигателя ротор втягивается в статор и тормоз размыкается. При включении двигателя ротор под действием пружины перемещается влево, и тормоз автоматически замыкается. Второй вариант: двигатель тали непосредственно встроен в барабан, и его статор вращается вместе с барабаном. В корпусе редуктора дополнительно установлен тормоз. Третий вариант: барабан тали в виде обечайки без торцовых стенок установлен на подшипниках. Двигатель в этом варианте с неподвижным корпусом встроен в барабан. Четвертый вариант: двигатель тали встроен в барабан и соединен с планетарным трубчатым редуктором, установленным в отдельном корпусе. В различных отраслях промышленнохозяйственного комплекса России широко применяются тали рычажные марки ТР-1М и шестеренчатые ручные тали. Технические данные рычажной тали ТР-1М таковы: грузоподъемность – 1 т, максимальная высота подъема груза (при длине цепи в 5 м) – 2,2 м; усилие на рукоятке (при номинальном грузе) – 0,26 кН (0,27 кг/с), шаг грузовой цепи – 25 мм; расстояние между крюками: максимальное – 2500 мм, минимальное – 455 мм. Основные размеры: длина (с рукояткой) – 510 мм, ширина – 170 мм; масса (с грузовой цепью – 19,6 кг). Технические данные шестеренчатой ручной тали: грузоподъемность – 2 т, максимальная высота подъема груза – 12 м, тяговое усилие на цепи – 0,49 кН (50 кг/с), масса 75 кг.