2.3. Проектирование кривошипно-ползунного механизма

Если заданы ход рабочего звена S_max и расстояние между осью вращения кривошипа и крайним правым положением ползуна X_max (рис. 2.4), то длину кривошипа r аксиального кривошипно-ползунного механизма определяют из соотношения:

(2.5)

Длина шатуна

(2.6)

Если во время рабочего хода значения углов давления не должны превышать допускаемые, а угол давления α (см. рис. 2.4) аксиального механизма не удовлетворяет этому условию, то необходимо спроектировать дезаксиальный механизм (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Кривошипно-ползунный механизм

Рис. 2.5. Дезаксиальный механизм

Основные размеры дезаксиального механизма при заданных S_max, α_g и отношении длины кривошипа к длине шатуна λ определяются по следующим формулам:

;

(2.7)

где (обычно принимается λ < 0,25).

2.4. Проектирование механизма с качающейся кулисой

Как правило, механизм проектируется по следующим заданным параметрам: К – коэффициенту изменения средней скорости и S_max – полному перемещению ведомого звена (рис. 2.6).

Угол размаха кулисы φ₃ определяется по заданному коэффициенту К по формуле (2.2):

.

Определив φ₃, находим длину кулисы СВ:

. (2.8)

Для механизма с качающейся кулисой должно быть выполнено условие ОС > ОА.

Траектория точки А кривошипа касается крайних положений кулисы, причем длина кривошипа должна быть, по возможности, большей, так как при ее увеличении уменьшаются давления в кинематических парах механизма. Крайнее верхнее положение пальца А кривошипа (точка Н) нужно брать так, чтобы траектория пальца кривошипа не пересекала линию В₁В₂.

Таким образом, для определения всех параметров механизма нужно подобрать центр кривошипа О так, чтобы окружность, являющаяся траекторией точки А, вписывалась в равнобедренный треугольник с высотой СH и сторонами, совпадающими с крайними положениями кулисы.

Рис. 2.6. Механизм с качающейся кулисой

Обозначив в соответствии с рис. 2.6 отношение

получим (2.9)

откуда (2.10)

Максимальная угловая скорость кулисы во время рабочего хода (в верхнем положении точки А)

, (2.11)

где ω₁ – угловая скорость кривошипа ОА.

Следовательно, максимальная скорость точки В за время рабочего хода

(2.12)

Из этого соотношения можно определить угловую скорость кривошипа, если задана максимальная скорость шарнира В.

Аналогично для холостого хода максимальная скорость

(2.13)

Коэффициент увеличения скорости хода К_у можно выразить через λ:

(2.14)

Углы поворота кривошипа в интервалах рабочего и холостого перемещений механизма определяются по формулам

(2.15)

Если задано максимальное касательное ускорение ab точки В кулисы в интервале рабочего хода, угловая скорость кривошипа может быть определена из формулы

(2.16)

2.5. Проектирование механизма с вращающейся кулисой

Исходными данными для проектирования механизма являются: ход ползуна S_max, коэффициент К изменения средней скорости, отношение длины шатуна CD к длине кривошипа ВС – λ и длина кривошипа ОА (рис. 2.7).

По заданному коэффициенту К определяем φ_х (половина угла поворота кривошипа, соответствующего холостому ходу) по формуле (2.2):

,

а затем . (2.17)

Остальные размеры, т.е. ВС и CD, определяются так же, как и при проектировании кривошипно-ползунных механизмов, так как цепь, состоящую из звеньев 3, 4, 5, можно рассматривать как кривошипно-ползунный механизм.

При проектировании механизма двухступенчатого компрессора (рис. 2.8) необходимо учитывать расположение оси направляющей ползуна 5 по отношению к линии центров ОВ (угол β).

Рис. 2.7. Механизм с вращающейся кулисой

Рис. 2.8. Двухступенчатый компрессор

В этом случае расстояние ОВ определяется из соотношения

(2.18)

Радиус кривошипа ОА определяется по заданной длине хода ползуна второй ступени компрессора.