V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013
МЕХАНИЗМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Поиски конструктивных схем механизмов, удовлетворяющих поставленным условиям, привели авторов к убеждению, что в наибольшей степени пригодными для реализации поставленных целей оказываются пространственные механизмы, в которых движение звеньев происходит в четырехподвижных пространствах, то есть обеспечивается четыре движения относительно осей трехмерного декартового пространства [1]. При этом относительно одной из осей воспроизводится винтовое движение.
Исходя из поставленных условий, был создан механизм для обработки сложных внутренних поверхностей, схема которого показана на рис. 1.
Рис. 1. Механизм для обработки сложных внутренних поверхностей
Механизм состоит из стойки 1; кривошипа 2; винтового шатуна 3, входящего в винтовую пару с гайкой 4 (выходное звено) и во вращательную пару с кривошипом 2; гайки 4 с режущим инструментом R, входящей во вращательную пару с коромыслом 5, опора которого выполнена в виде поступательно движущегося ползуна 6, образующего поступательную пару со стойкой 1 и винтовую пару с винтом 7, приводимым в движение дополнительным двигателем вращательного действия 8.
В этом механизме обеспечивается винтовое движение относительно оси у за счет применения в нем винтовых пар звеньев 3-4 и 6-7; вращательное движение вокруг оси х достигается использованием пар 1-2, 2-3 и 5-6; поступательное движение в механизме вдоль оси z обеспечивается движением звеньев 3 и 4. Таким образом, в рассматриваемом механизме обеспечивается четыре требуемых движения относительно осей трехмерного декартового пространства.
Механизм для обработки сложных внутренних поверхностей относится к неодносемейственным механизмам [2]. В нем звенья 1, 2, 3, 4 и 5 образуют механизм второго семейства, подвижность которого определится по формуле [3, стр. 85, формула (3.7)], как
.
Звенья 1, 6 и 7 образуют механизм четвертого семейства (m=4), подвижность которого может быть сосчитана по формуле [3, стр. 85, формула (3.9)]
.
Посредством вращательной пары звеньев 5-6 механизм второго семейства присоединяется к механизму четвертого семейства.
Общая подвижность механизма для обработки сложных внутренних поверхностей оказывается равной
W=W2+W4=1+1=2,
то есть этот механизм имеет две степени свободы и движение в нем задается одновременно двум звеньям. Одно движение задается кривошипу 2, а второе - ползуну 6 от двигателя 8 через винт 7, причем оба задаваемых движения могут быть направлены как в одном, так и в противоположных направлениях друг относительно друга.
Принцип работы механизма для обработки сложных внутренних поверхностей заключается в следующем. При одновременном задании движений кривошипу 2 и ползуну 6 через винт 7 от двигателя 8, винтовой шатун 3 начнет вкручиваться в гайку 4, приводя ее в движение, при этом длина шатуна начнет изменяться, а обрабатывающий элемент R будет двигаться по пространственной траектории, обрабатывая сложную внутреннюю поверхность.
Изменяя основные параметры механизма - размеры звеньев и параметры резьбы винтовой пары можно решить обратную задачу, а именно, нахождение параметров механизма, обеспечивающих требуемое движение режущего инструмента.
Работа выполнена при получении финансовой поддержки в форме гранта DAAD и Министерства образования и науки Российской Федерации по программе «Михаил Ломоносов».
Список литературы
1. Фомин А.С. Анализ пространств функционирования механизмов второго семейства / А.С. Фомин // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6; URL: http://www.science-education.ru/106-7546.
2. Дворников Л.Т. Проблемы исследования неодносемейственных механизмов / Л.Т. Дворников // Материалы шестой научно практической конференции по проблемам машиностроения металлургических и горных машин / Сибирская государственная горно-металлургическия академия. – Новокузнецк, 1997.
3. Артоболевский И.И. Теория механизмов / И.И. Артоболевский - М.: «Наука», 1965.- 776 с.