какое движение совершает кулиса

Кулисный механизм

Полезное

Смотреть что такое «Кулисный механизм» в других словарях:

КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ — механизм с низшими кинематическими парами, в состав к рого входит кулиса. Нашли применение синусный и тангенсный К. м. В этих механизмах перемещение кулисы (см. рис.) пропорционально синусу или тангенсу угла поворота кривошипа. К. м. применяются… … Большой энциклопедический политехнический словарь

КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ — рычажный механизм, в состав которого входит кулиса … Большой Энциклопедический словарь

кулисный механизм — Рычажный механизм, в состав которого входит кулиса. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 99. Теория механизмов и машин. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики теория механизмов и машин Обобщающие термины … Справочник технического переводчика

КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ — часть парораспределительного механизма паровоза, служащая для перемещения внутренних органов парораспределения (золотников) и для изменения этих перемещений как по величине, так и по направлению при помощи реверса. Изменение перемещений по… … Технический железнодорожный словарь

кулисный механизм — рычажный механизм, в состав которого входит кулиса. * * * КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ, рычажный механизм, в состав которого входит кулиса (см. КУЛИСА) … Энциклопедический словарь

кулисный механизм — Рычажный механизм, в состав которого входит кулиса … Политехнический терминологический толковый словарь

кулисный механизм — coulisse mechanism, inverted slider crank mechanism Рычажный механизм, в состав которого входит кулиса. Шифр IFToMM: Раздел: СТРУКТУРА МЕХАНИЗМОВ … Теория механизмов и машин

КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ ВАЛЬСХАРТА — состоит из механизма предварения и механизма отсечки. Первый получает движение от крейцкопфа и при помощи поводка 8, серьги 7 и маятника 6 передает это движение золотнику паровой машины паровоза; при этом золотник получает постоянные по величине… … Технический железнодорожный словарь

КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ АЛЛАНА — имеет два эксцентрика и две эксцентриковые тяги, соединенные с концами прямолинейной кулисы. Нижняя часть кулисы соединена с одним концом двуплечего рычага, насаженного на переводный вал. Второй конец рычага соединен с кулисной тягой и кулисным… … Технический железнодорожный словарь

КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ ГУЧА — имеет два эксцентрика и две эксцентриковые тяги, соединенные с концами криволинейной кулисы, обращенной вогнутой стороной к золотнику. Кулиса описана радиусом, равным длине кулисной тяги, благодаря чему предварение впуска при всех отсечках не… … Технический железнодорожный словарь

Источник

Кинематический анализ кулисного механизма

Рассмотрим кулисный механизм, представленный на рис. 8. Пусть кривошип О₁А вращается с постоянной угловой скоростью ω₁.

Т.к. точка А принадлежит одновременно трём звеньям, то примем следующие обозначения:

А₁ – точка, принадлежащая кривошипу 1;

А₂ – точка, принадлежащая кулисному камню 2;

А₃ – точка, принадлежащая кулисе 3.

Построим план скоростей (рис. 20). Из произвольно выбранного полюса р проводим прямую, перпендикулярную звену О₁А. На ней откладываем вектор в направлении угловой скорости ω₁, который соответствует скорости в выбранном масштабе (см. формулу (4)).

Рассмотрим кулисную группу Ассура ВПВ, состоящую из звеньев 2 и 3. Составим систему двух векторных уравнений, которая связывает искомую скорость точки А₂ с другими скоростями.

Т.к. кулисный камень 2 совершает плоскопараллельное движение, то скорость точки А₂ можно представить в виде векторной суммы скорости точки А₁ и относительной скорости точки А₂ относительно А₁:

.

Т.к. точка А₂ в нашем примере совпадает с точкой А₁, то скорость = 0. Следовательно, скорости и равны по модулю и направлению.

Кулисный камень 2 совершает сложное движение. Вращательное движение кулисы является переносным, а поступательное движение кулисного камня относительно кулисы – относительным. Скорость точки А₂ со стороны кулисы 3 складывается из переносной и относительной скоростей

.

Таким образом, получим систему векторных уравнений:

. (17)

В этой системе нам известны скорости и . Переносная скорость складывается из скорости точки O₂ (которая равна нулю) и скорости точки А₃ (принадлежащей кулисе) относительно точки O₂. Скорость неизвестна по величине, а её линия действия перпендикулярна кулисе 3.

Относительная скорость точки А₂ (принадлежащей кулисному камню) относительно точки А₃ (принадлежащей кулисе) направлена вдоль движения кулисного камня, т.е. вдоль кулисы O₂А₃. С учётом этих замечаний запишем формулу (17) в виде:

. (18)

Система может быть решена графическим методом, путем построения плана скоростей (рис. 20).

Рис. 20. Построение плана скоростей кулисного механизма

В соответствии с первым уравнением системы (18) точка a₁ совпадает с точкой a₂. В соответствии со вторым уравнением через полюс р (точка о₂ совпадает с полюсом) проводим на плане скоростей прямую, перпендикулярную звену O₂А₃ (это линия действия вектора ). Т.к. скорость известна только по линии действия, то из точки a₁ проводим прямую параллельную звену O₂А₃ (линия действия вектора ). Точка пересечения этих двух прямых определит точку a₃, которая является концом вектора , изображающего на плане вектор скорости . Направление векторов и находим из второго уравнения системы (18). Таким образом, построен план скоростей для кулисного механизма.

Вектор позволяет определить угловую скорость кулисы:

.

С такой же угловой скоростью в переносном движении движется и кулисный камень.

Построим план ускорений. Выбираем полюс q. Через точку q проводим прямую, параллельную звену О₁А. На ней откладываем вектор направленный к оси вращения О₁, соответствующий ускорению в выбранном масштабе (см. формулу (10)). Т.к. угловая скорость ω₁ – величина постоянная, то тангенциальное ускорение =0.

Рассмотрим кулисную группу Ассура (ВПВ). Составим систему двух векторных уравнений, которая связывает ускорение точки А₂ с другими ускорениями. Т.к. кулисный камень 2 совершает плоскопараллельное движение, то ускорение точки А₂ можно представить в виде векторной суммы скорости точки А₁ и относительного ускорения точки А₂ относительно А₁:

.

Т.к. точка А₂ в данном случае совпадает с точкой А₁, то ускорение = 0. Значит ускорения и равны.

Ускорение точки А₂ при сложном движении кулисного камня складывается из переносного, относительного и кориолисова ускорений:

.

Таким образом, получаем систему уравнений:

. (19)

Переносное ускорение складывается из ускорения точки O₂ (равно нулю) и ускорения точки А₃ относительно точки O₂. А в свою очередь раскладывается на две составляющие: нормальную и тангенциальную. Нормальное ускорение направлено вдоль кулисы А₃О₂ от точки А₃ к точке О₂ и определяется по формуле (13):

Тангенциальное ускорение неизвестно по величине, но его линия действия направлена перпендикулярно кулисе О₂А₃.

Относительное поступательное движение кулисного камня вдоль кулисы иногда называют релятивным движением. А относительное поступательное ускорение – релятивным ускорением. Релятивное ускорение направлено вдоль кулисы O₂А₃ и неизвестно по величине.

Модуль кориолисова ускорения определяется по формуле:

, (20)

где — угол между векторами и . Значение берётся из плана скоростей. В нашем случае =90˚ и =1.

Направление вектора можно найти по правилу левой руки (указательный палец направлен по вектору , большой – по вектору и тогда средний палец, отклоненный на 90˚, укажет направление кориолисова ускорения ) или по правилу Жуковского (повернув вектор относительной скорости на 90º в сторону переносного вращения). Таким образом вектор направлен перпендикулярно звену О₂А₃ в сторону точки О₁.

Перенесём в левую часть равенства и запишем систему (19) в виде:

. (21)

Эта система может быть решена графическим методом, путем построения плана ускорений (рис. 21).

В соответствии с первым уравнением системы (21) точка a₁ совпадает с точкой a₂, т.к. .

В соответствии со вторым уравнением через полюс q (точка о₂ совпадает с полюсом, так как её ускорение равно нулю) проводим на плане прямую, параллельную звену O₂А₃ и откладываем на ней вектор . Он направлен от точки А к точке О₂. Вектор соответствует в выбранном масштабе вектору . Через точку n₁ проводим прямую, перпендикулярную к звену O₂А (это линия действия вектора ). Вектор известен только по линии действия (вдоль кулисы), но неизвестен по величине. Зато по величине и линии действия известен вектор кориолисова ускорения . Вектору на плане соответствует вектор . Поэтому из конца вектора проводим линию действия вектора (перпендикулярно O₂А₃). Точка а₁(а₂) будет являться концом вектора . Откладываем этот вектор (вычтем его из вектора ) и получим на плане точку n₂.

Из точки n₂ проводим прямую параллельную звену O₂А (линия действия вектора ). Точка пересечения двух прямых проходящих через точки n₁ и n₂ определит точку a₃.

Рис. 21. Построение плана ускорений кулисного механизма

Вектор позволяет определить угловое ускорение кулисы:

.

Таким образом, мы рассмотрели порядок кинематического анализа кулисного механизма. Все остальные действия по определению абсолютных и относительных скоростей и ускорений те же, что и в примере кинематического анализа рычажного механизма с более простыми группами Ассура.

Источник

Кулисный механизм: виды, схема, принцип работы

Кулисная пара – это разновидность рычажных механизмов. Она преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное или наоборот. При этом вращающееся звено может совершать не полный оборот. Тогда его называют качательным. Механизм состоит их двух основных звеньев- кулисы и ползуна. Один конец кулисы закреплен на неподвижной оси.

Кулисный механизм

Кулиса представляет собой прямой или изогнутый рычаг с прорезью, в которой скользит конец другого рычага. Он движется относительно кулисы прямолинейно. Кулисные механизмы бывают качающиеся, вращающиеся и прямые.

Кривошипно-кулисные механизмы способны обеспечивать высокую скорость линейного перемещения исполнительных органов. Характерным примером механизма кулисного типа служит система управления клапанами в автомобильных моторах, устройство управления реверсом парового двигателя и т. д.

Используются кулисные пары в металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках, там, где рабочий орган должен совершать многократные линейные перемещения с возвратным ходом.

Еще одна область применения- аналоговые вычислительные устройства, там кулисные пары помогают определять значения синусов либо тангенсов заданных углов.

Виды кулисных механизмов

В исходя из типа подвижного звена рычажной схемы в установках и подвижных узлах используются следующие виды кулисных пар:

Реже находит применение в транспортных средствах и некоторых измерительных приборах стоящий несколько особняком прямолинейно- направляющий или конхоидальный механизм.

Конструктивные особенности

Устройство является одним из подвидов кривошипно-шатунного механизма. Большинство кулисных пар построены по четырехзвенной кинематической схеме.

Третье звено определяет тип механизма: двухкулисный, ползунный, коромысловый или кривошипный.

Схема содержит как минимум две неподвижные оси и от одной до двух подвижных осей.

В середине кулисы располагается прорезь, по которой перемещается подвижная ось. К ней шарнирно закреплен конец (или другая часть) ползуна, коромысла или второй кулисы.

В зависимости от соотношения длин в каждый момент исполнительный орган может описывать как простые траектории (линейные, круговые или часть окружности), таки сложные в виде многоугольников или замкнутых кривых. Вид траектории определяется законом движения кинематической пары – функцией координат исполнительного органа от угла поворота оси, положения ползуна или от времени.

Принцип действия механизма

Принцип действия основывается на базовых законах прикладной механики, кинематики и статики, описывающий взаимодействие системы рычагов, имеющих как подвижные, так и неподвижные оси. Элементы системы полагаются абсолютно жесткими, но обладающими конечными размерами и массой. Исходя из распределения масс рассчитывается динамика кулисного механизма, строятся диаграммы ускорений, скоростей, перемещений, рассчитываются эпюры нагрузок и моментов инерции элементов.

Силы считаются приложенными к бесконечно малым точкам.

Рычажное устройство, имеющее два подвижных элемента (кулиса и кулисный камень) называют кинематической парой, в данном случае кулисной.

Чаще всего встречаются плоские схемы из четырех звеньев. Исходя из вида третьего звена рычажного механизма, различают кривошипные, коромысловые, двухкулисные и ползунные механизмы. Каждый из них обладает собственным способом преобразования вида движения, но все они используют единый прицеп действия- линейное или вращательное перемещение рычагов под действием приложенных сил.

Траектория движения каждой точки кривошипно кулисного механизма определяется соотношением длин плеч и рабочими радиусами элементов схемы.

Вращающееся или качающееся звено системы рычагов оказывает воздействие на поступательно движущееся звено в точке их сочленения. Оно начинает перемещение в направляющих, оставляющих этому звену только одну степень свободы, и движется до тех пор, пока не займет крайнее положение. Это положение соответствует либо первому фазовому углу вращающегося звена, либо крайнему угловому положению качающегося. После этого при продолжении вращения или качании в обратную сторону прямолинейно движущееся звено начинает перемещение в обратном направлении. Обратный ход продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто крайнее положение, соответствующее либо полному обороту вращающегося звена, либо второй граничной позиции качающегося.

После этого рабочий цикл повторяется.

Если кулисный механизм, наоборот, преобразует поступательное движение во вращательное, взаимодействие осуществляется в обратном порядке. Усилие, передаваемое через сочленение от ползуна, прикладывается в стороне от оси вращения звена, обладающего возможностью поворота. Возникает крутящий момент, и вращающееся звено начинает поворачиваться.

Преимущества и недостатки кулисного механизма

Основным достоинством устройства служит его способность обеспечить высокую линейную скорость возвратного движения. Это свойство нашло применение в станках и механизмах, которые по условиям работы имеют холостой возвратный ход. Это прежде всего долбежные и строгальные станки. Применение кулисно-рычажного механизма привода позволяет существенно повысить общую эффективность использования установки, сократив время на непроизводительные такты.

Преимуществом двухкулисных систем, применяемых в аналоговых вычислительных устройствах, служит высокая надежность и стабильность их работы. Они отличаются высокой устойчивостью к таким факторам внешней среды, ка вибрации и электромагнитные импульсы. Это обуславливало их широкое применение в системах сопровождения целей и наведения вооружений.

Недостатком данной кинематической схемы является малые передаваемые усилия. Кривошипно-шатунная схема позволяет предавать в несколько раз большую мощность.

Недостатком аналоговых вычислительных устройств является исключительная сложность или даже невозможность их перепрограммирования. Они могут вычислять только одну, наперед заданную функцию. Для вычислительных систем общего назначения это неприемлемо. С развитием программно- аппаратных средств цифровой техники, повышением ее надежности и устойчивости к воздействиям внешней среды такие вычислительные системы сохраняются в нишах узкоспециальных применений.

Проектирование (производство) кулисного механизма

Несмотря на кажущуюся простоту устройств кулисного механизма, для того, чтобы он работал эффективно, требуется провести большую работу по его расчету и проектированию. При этом рассматриваются следующие основные аспекты:

Учитывая сложность взаимовлияния этих аспектов друг на друга, расчет кривошипно-кулисного механизма представляет из себя многоступенчатую итеративную задачу.

В ходе проектирования проводят следующие виды расчета и моделирования:

Обычно проектирование и расчет разбивается на следующие этапы:

Расчет и проектирование кулисного механизма долгое время представлял собой весьма трудоемкий процесс, требовавший большого сосредоточения и внимательности от конструктора. В последнее время развитие средств вычислительной техники и программных продуктов семейства CAD-CAE существенно облегчил все рутинные операции по расчету. Конструктору достаточно выбрать подходящую кинематическую пару или звено из поставляемых производителем программ библиотек и задать их параметры на трехмерной модели. Существуют модули, на которых достаточно отобразить графически закон движения, и система сама подберет и предложит на выбор несколько вариантов кинематической его реализации.

Область применения

Кулисные механизмы находят применение в тех устройствах и установках, где требуется преобразовать вращение или качание в продольно- поступательное перемещение или сделать обратное преобразование.

Наиболее широко они используются в таких металлообрабатывающих станках, как строгальные и долбежные. Важное преимущество кулисно-рычажного механизма, заключается в его способности обеспечивать высокую скорость движения на обратном ходе. Это дает возможность существенно повысить общую производительность оборудование и его энергоэффективность, сократив время, затрачиваемое на непроизводительные, холостые движения рабочих органов. Здесь же находит применение кулисный механизм с регулируемой длиной ползуна. Это позволяет наилучшим образом настаивать кинематическую схему исходя из длины заготовки.

Механизм конхоидального типа применяется в легком колесном транспорте, приводимом в действие ножной мускульной силой человека- так называемом шагоходе. Человек, управляющий машиной, имитируя шаги, поочередно нажимает на педали механизма, закрепленные на оси с одного конца. Кулисная пара преобразует качательное движение во вращение приводного вала, передаваемое далее цепным или карданным приводом на ведущее колесо.

В аналоговых вычислительных машинах широко применялись так называемые синусные и тангенсные кулисные механизмы. Для визуализации различных функции в них применяются ползунные и двухкулисные схемы. Такие механизмы использовались в том числе в системах сопровождения целей и наведения вооружений. Их отличительной чертой являлась исключительная надежность и устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды (особенно- электромагнитных импульсов) на фоне достаточной для решения поставленных задач точности. С развитием программных и аппаратных средств цифровой техники область применения механических аналоговых вычислителей сильно сократилась.

Еще одна важная сфера применения кулисных пар- устройства, в которых требуется обеспечить равенство угловых скоростей кулис при сохранении угла между ними. Муфты, в которых допускается неполная соосность валов, системы питания автомобильных двигателей, устройство реверса на паровом двигателе.

Источник