Схемы. Условные графические обозначения для кинематических схем Основные условные графические обозначения в кинематических схемах
Когда на чертежах не требуется показывать конструкцию изделия и отдельных деталей, а достаточно показать лишь принцип работы, передачу движения (кинематику машины или механизма), пользуются схемами.
Схемой называют конструкторский документ, на котором составные части изделия, их взаимное расположение и связи между ними показаны в виде условных обозначений.
Схема, как и чертеж, – графическое изображение. Разница заключается в том, что на схемах детали изображаются с помощью условных графических обозначений. Эти обозначения представляют собой значительно упрощенные изображения, напоминающие детали лишь в общих чертах. Кроме того, на схемах изображаются не все детали, из которых состоит изделие. Показывают лишь те элементы, которые участвуют в передаче движения жидкости, газа и т.п.
Кинематические схемы
Условные обозначения для кинематических схем установлены ГОСТ 2.770–68, наиболее часто встречающиеся из них приведены в табл. 10.1.
Таблица 10.1
Условные графические обозначения для кинематических схем
|
Наименование |
Наглядное изображение |
Условное обозначение |
|
Вал, ось, валик, стержень, шатун и пр. |
||
|
Подшипники скольжения и качения на валу (без уточнения типа): а – радиальный б – упорный односторонний |
||
|
Соединение детали с валом: а – свободное при вращении б – подвижное без вращения в – глухое |
||
|
Соединение валов: а – глухое б – шарнирное |
||
|
Муфты сцепления: а – кулачковая односторонняя б – кулачковая двусторонняя в – фрикционная двусторонняя (без уточнения типа) |
||
|
Шкив ступенчатый, закрепленный на валу |
||
|
Передача плоским ремнем открытая |
||
|
Передача цепью (без уточнения типа цепи) |
||
|
Передачи зубчатые (цилиндрические): а б –с прямыми в –с косыми зубьями |
||
|
Передачи зубчатые с пересекающимися валами (конические): а – общее обозначение (без уточнения типа зубьев) б –с прямыми в – со спиральными г – с круговыми зубьями |
||
|
Передача зубчатая реечная (без уточнения типа зубьев) |
||
|
Винт, передающий движение |
||
|
Гайка на винте, передающем движение: а – неразъемная б – разъемная |
||
|
Электродвигатель |
||
|
а – сжатия б – растяжения в – конические |
Как видно из таблицы, вал, ось, стержень, шатун обозначаются сплошной утолщенной прямой линией. Винт, передающий движение, обозначается волнистой линией. Зубчатые колеса обозначают окружностью, проведенной штрихпунктирной линией на одной проекции, и в виде прямоугольника, обведенного сплошной линией, – на другой. При этом, как и в некоторых других случаях (передача цепью, передачи реечные, муфты фрикционные и др.), применяются общие обозначения (без уточнения типа) и частные обозначения (с указанием типа). На общем обозначении, например, типа зубьев зубчатых колес не показывают вовсе, а на частных обозначениях показывают тонкими линиями. Пружины сжатия и растяжения обозначаются зигзагообразной линией. Для изображения соединения детали с валом также имеются условные обозначения.
Условные знаки, применяемые в схемах, вычерчивают, не придерживаясь масштаба изображения. Однако соотношение размеров условных графических обозначений взаимодействующих элементов должно примерно соответствовать действительному их соотношению.
При повторении одних и тех же знаков нужно выполнять их одинакового размера.
При изображении валов, осей, стержней, шатунов и других деталей применяют сплошные линии толщиной s. Подшипники, зубчатые колеса, шкивы, муфты, двигатели обводят линиями примерно в два раза тоньше. Тонкой линией вычерчивают оси, окружности зубчатых колес, шпонки, цепи.
При выполнении кинематических схем делают надписи. Для зубчатых колес указывают модуль и число зубьев. Для шкивов записывают их диаметры и ширину. Мощность электродвигателя и его частоту вращения также указывают надписью типа N= 3,7 кВт, п = 1440 об/мин.
Каждому кинематическому элементу, изображенному на схеме, присваивают порядковый номер, начиная от двигателя. Валы нумеруют римскими цифрами, остальные элементы – арабскими.
Порядковый номер элемента проставляют на полке линии-выноски. Под полкой указывают основные характеристики и параметры кинематического элемента.
Если схема сложная, то для зубчатых колес указывают номер позиции, а к схеме прикладывают спецификацию колес.
При чтении и составлении схем изделий с зубчатыми передачами следует учитывать особенности изображения таких передач. Все зубчатые колеса, когда их изображают в виде окружностей, условно считают как бы прозрачными, предполагая, что они не закрывают находящиеся за ними предметы. Пример подобного изображения приведен на рис. 10.1, где на главном виде окружностями изображено зацепление из двух пар зубчатых колес. По этому виду нельзя определить, какие из зубчатых колес находятся впереди и какие сзади. Определить это можно с помощью вида слева, на котором видно, что пара колес 1 – 2 находится спереди, а пара 3 – 4 расположена за ней.
Рис. 10.1.
Другой особенностью изображения зубчатых колес является применение так называемых развернутых изображений. На рис. 10.2 выполнены два вида схемы зубчатого зацепления: неразвернутого (а) и развернутого (б ).
Рис. 10.2.
Расположение колес таково, что на виде слева колесо 2 перекрывает часть колеса 1, в результате чего может возникнуть неясность при чтении схемы. Чтобы не возникло ошибок, допускается поступать так, как на рис. 10 .2 , б, где главный вид сохранен, как и на рис. 10.2, а, а вид слева показан в развернутом положении. При этом валы, на которых расположены зубчатые колеса, располагают друг от друга на расстоянии суммы радиусов колес.
На рис. 10.3, б приведен пример кинематической схемы коробки скоростей токарного станка, а на рис. 10.3, а дано ее наглядное изображение.
Чтение кинематических схем рекомендуется начинать с изучения технического паспорта, по которому знакомятся с устройством механизма. Затем переходят к чтению схемы, отыскивая основные детали, пользуясь при этом их условными обозначениями, часть из которых приведена в табл. 10.1. Чтение кинематической схемы следует начинать от двигателя, дающего движение всем основным деталям механизма, и идти последовательно по ходу передачи движения.
| Наименование | Обозначение | ||||
| Вал, валик, ось, стержень и т. п. | |||||
| Неподвижное закрепление оси стержня | |||||
| Опора для стержня: а) неподвижная; | а) | ||||
| б) подвижная | б) | ||||
| Подшипники скольжения: а) радиальный; | а) | ||||
| б) радиально-упорный односторонний; | б) | ||||
| в) радиально-упорный двусторонний | в) | ||||
| Подшипники качения: а) радиальный шариковый; | а) | ||||
| б) радиальный роликовый; | б) | ||||
| в) радиально-упорные односторонний и двусторонний; | в) | ||||
| г) радиально-упорный роликовый; | г) | ||||
| д) упорный шариковый; | д) | ||||
| е) упорный роликовый | е) | ||||
| Муфта сцепления кулачковая | |||||
| Муфты сцепления фрикционные: а) общего назначения (без уточнения типа); | а) | ||||
| б) односторонние общего назначения; | б) | ||||
| в) односторонние электромагнитные; | в) | ||||
| г) односторонние гидравлические; | г) | ||||
| Наименование | Обозначение | ||||
| д) дисковые односторонние; | д) | ||||
| е) двусторонние общего назначения | е) | ||||
| Ползун в неподвижных направляющих | |||||
| Соединение кривошипа с шатуном: а) с постоянным радиусом; | а) | ||||
| б) с переменным радиусом |  |
||||
| Кривошипно-кулисные механизмы а) с поступательно движущейся кулисой; | а) | ||||
| 6) с вращающейся кулисой; в) с качающейся кулисой |
|
||||
| Соединение детали с валом: а) свободное при вращении; | а) | ||||
| б) подвижное без вращения; | б) | ||||
| в) глухое | в) | ||||
| Соединение двух валов: а) глухое; | а) | ||||
| б) эластичное; | б) | ||||
| в) шарнирное; | в) | ||||
| г) телескопическое; | г) | ||||
| д) плавающей муфтой; | д) | ||||
| е) зубчатой муфтой | е) | ||||
| Наименование | Обозначение | ||||
| Храповой зубчатый механизм с наружным зацеплением односторонний | |||||
| Маховик, на валу Шкив ступенчатый, закрепленный на валу |  |
||||
| Передачи плоским ремнем: а) открытые; | |||||
| б) перекрестные; | |||||
| в) полуперекрестные | |||||
| Передачи клиновым ремнем | |||||
| Передачи цепью | |||||
| Передачи зубчатые цилиндрические: а) внешнего зацепления; |  |
||||
| б) внутреннего зацепления |  |
||||
| Передачи зубчатые с пересекающимися валами (конические) |  |
||||
| Передачи зубчатые со скрещивающимися валами а) гипоидные; |  |
||||
| б) червячные; |  |
||||
| Наименование | Обозначение | ||||
| в) винтовые | |||||
| Передачи зубчатые реечные | |||||
| Винт, передающий движение | |||||
| Гайка на винте, передающем движение а) неразъемная; б) неразъемная с шариками | |||||
| Передачи круглым ремнем и шнуром | |||||
| Передачи зубчатым ремнем | |||||
| Пружины: а) цилиндрические сжатия; б) цилиндрические растяжения | |||||
| Конец вала под съемную рукоятку Маховичок | |||||
| Передвижные упоры | |||||
| Рукоятка |  |
В кинематических схемах приводятся данные привода и передач станка: мощность, частота вращения двигателя, диаметры шкивов ременной передачи, числа зубьев зубчатых колес, шаги ходовых винтов и др. В основу методики настройки кинематических цепей положено установление связей относительных перемещений инструмента и заготовки при обработке путем составления уравнений баланса движений.
Например, для главного привода токарного станка (см. рис. 1):
Конструкция лобового токарного станка 16К20 представлена на рис. 2.
Рис. 2. Внешний вид токарного станка 16К20.
Лобовой токарный станок 16К20 предназначен для наружного и внутреннего точения, нарезания резьбы резцом в единичном и мелкосерийном производстве. Он состоит из станины поз. 1 (рис. 2). Слева размещается передняя бабка поз. 3 и коробка подач поз. 2. На направляющих станины поз. 9 установлена каретка поз. 6 с фартуком поз. 7 и поперечным суппортом поз. 4 с резцедержателем. Справа размещается задняя бабка поз.5.
В передней бабке размещается коробка скоростей со шпинделем, а на ее панели размещены органы управления. Продольная и поперечная подачи каретки и суппорта осуществляются от механизмов, расположенных в фартуке и получающих движение от ходового вала поз. 10 при точении или от ходового винта поз. 8 при нарезании резьбы резцом. В нижней части станина снабжена корытом для сбора стружки и охлаждающей жидкости.
Техническая характеристика станка 16К20. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной станка составляет 400 мм, а над суппортом – 200 мм. Наибольший диаметр прутка, проходящий через отверстие шпинделя, 50 мм. Число вариантов частот вращения шпинделя равно 22. Пределы частот вращения шпинделя от 12,5 до 1600 мин –1 . Пределы величин продольных подач от 0,05 до 2,8 мм/об, поперечных подач от 0,025 до 1,4 мм/об. Шаг нарезаемой резьбы: метрической от 0,5 до 112 мм; дюймовой от 56 до 0,5 нитки на 1², модульной от 0,5 до 112 мм, питчевой от 56 до 95 питча.
Кинематическая схема токарного станка модели 16К20 представлена на рис. 3. Вращение шпинделя осуществляется от электродвигателя через ременную передачу со шкивами и коробку скоростей. На валу I коробки скоростей установлена фрикционная двухсторонняя муфта М 1 . Для получения прямого вращения шпинделя муфту М 1 включают влево, тогда вращение от вала I через зубчатые колеса 56/34 или 51/39 блока Б 1 передается на вал II. С вала II вращение передается на вал III через три варианта зацепления зубчатых колес передвижного блока Б 2: 29/47, 21/55 или 38/38. Полученные т.о. шесть вариантов частот передаются на шпиндель IV при выключенном блоке Б 3 перебора двумя вариантами зацепления зубчатых колес 60/48 или 30/60.
При зацеплении зубчатых колес 45/45 или 15/60 вала III передвижного блока Б 3 , установленного на валу IV, и зубчатых колес 18/72 шпинделя вал IV получает 12 частот вращения. Через зубчатые колеса 30/60 вала V и блока Б 4 вращение передается на шпиндель. Следовательно, шпиндель получает 24 варианта частот вращения, но т.к. значения частот 500 и 630 мин –1 повторяются дважды, то шпиндель имеет только 22 частоты вращения.
Уравнение кинематического баланса цепи главного движения станка для максимальной частоты вращения шпинделя имеет вид:
Для минимальной частоты вращения в соответствии с рис. 3 уравнение принимает следующий вид:
Изменение направления вращения шпинделя осуществляется переключением муфты М 1 вправо. При этом вращение с вала I на вал II передается через зубчатые колеса 50/24 и 36/38. колеса 24 и 36 свободно установлены на валу VII. За счет этого промежуточного вала обеспечивается реверсирование шпинделя.
Привод подач содержит звено увеличения шага, механизм реверса, гитару сменных колес a, b, c, d, коробку подач и механизм фартука. Движение подачи осуществляется от шпинделя через колеса 60/60. При нарезании резьбы с шагом 16…112 мм через звено увеличения шага, которое расположено в коробке скоростей и имеет два передаточных отношения:
Это соответственно увеличивает шаг нарезаемой резьбы во столько же раз.
Для изменения направления подачи при нарезании резьбы резцом служит реверсивный механизм, состоящий из зубчатых колес.
 |
|
При зацеплении зубчатых колес 30/45 валов VIII и X нарезается правая резьба, а при зацеплении колес 30/25 и 25/45 валов VIII, IX и X – левая. В случае нарезания метрических и дюймовых резьб, а также для подачи от ходового вала XIX гитару составляют из сменных колес:
.
В коробке подач при нарезании резьбы муфту М 2 отключают, а муфты М 3 , М 4 , М 5 включают. При точении муфту М 5 выключают, т.к. движение на ходовой вал XIX передается через обгонную муфту М 6 и колеса 28/35.
При нарезании модульных и питчевых резьб гитару составляют из колес:
.
В коробке подач муфты М 2 , М 3 , М 4 выключают, а муфту М 5 включают.
Продольную и поперечную подачу суппорта осуществляют от ходового вала XIX через механизм фартука. По валу XIX вдоль шпоночного паза скользит зубчатое колесо Z=30 и передает вращение через зубчатые колеса 30/32, 32/32, 32/30 (при включенной муфте М 7) и червячную передачу 4/21 валу XXII. Для получения продольной подачи суппорта и его реверсирования включают одну из муфт М 8 или М 9 . Тогда вращение от вала XXII передается через зубчатые колеса 36/41 (включена муфта М 9) или 36/41, 41/41 (включена муфта М 8) и 17/66 валу XXIII и реечной шестерне Z=10, которая, перекатываясь по зубчатой рейке с модулем m=3 мм, осуществляет продольное перемещение суппорта. Поперечная подача суппорта и ее реверсирование осуществляется включением муфт М 10 или М 11 . От вала XXII через зубчатые колеса 36/36 (при включении М 10) или 36/36, 36/36 (при включении М 11) и 34/29, 29/16 вращение передается ходовому винту XXIII с шагом 5 мм, который перемещает поперечный суппорт.
Уравнение кинематического баланса цепей подач станка имеет следующий вид:
а) для цепи нарезания метрической резьбы со стандартным шагом Рр без включения звена увеличения шага
б) для цепей нарезания дюймовых резьб с шагом Рр (шаг дюймовой резьбы Рр=25,4/k мм, где k – число ниток резьбы на 1²)
| Наименование | Обозначение | Наименование | Обозначение | |
| Вал | Зубчатые передачи: | |||
| Соединение двух валов: | цилиндрическими колесами | |||
| глухое | ||||
| глухое с предохранением от перегрузок | коническими колесами | |||
| эластичное | ||||
| шарнирное | винтовыми колесами | |||
| телескопическое | ||||
| плавающей муфтой | червячная | |||
| зубчатой муфтой | ||||
| Соединение детали с валом: | ||||
| свободное при вращении | реечная | |||
| подвижное без вращения |  | |||
| при помощи вытяжной шпонки | Передача ходовым винтом с гайкой: | |||
| глухое | неразъемной | |||
| Подшипники скольжения: | разъемной | |||
| радиальный | Муфты: | |||
| кулачковая односторонняя | ||||
| кулачковая двухсторонняя | ||||
| Подшипники качения: | конусная односторонняя | |||
| радиальный | ||||
| радиально-упорный односторонний | дисковая односторонняя | |||
| радиально-упорный двухсторонний | дисковая двухсторонняя | |||
| Ременные передачи: | электромагнитная односторонняя | |||
| плоским ремнем | ||||
| электромагнитная двухсторонняя | ||||
| обгонная односторонняя | ||||
| клиновидным ремнем | ||||
| обгонная двухсторонняя |  | |||
| Тормоза: | ||||
| конусный | ||||
| Передача цепью |  | |||
| колодочный | ||||
| дисковый |
с колесом z 6 необходимо, чтобы блок свободно проходил мимо колеса z 8 , не зацепив его колесом z 9 . Это возможно, если z 7 – z 9 > 5 . В противном случае необходимо применять схему передачи, показанную на рис.2.15,б. На рис. 2.15,в показана передача с перебором. Вал I может получать вращение от колеса z 5 при включении кулачковой муфты колес z 1 и z 4 . При выключенной муфте и зацеплении колеса z 4 с z 3 вращение на вал I передается через зубчатые колеса z 1 /z 2 , вал II и колеса z 3 /z 4 .
Рис. 2.15. Механизмы шестеренчатых коробок: а ─ с двумя
передвижными блоками; б ─ с трехвенцовым блоком;
в ─ с перебором; г ─ с фрикционной двухсторонней муфтой
Передачи с передвижными блоками и кулачковыми муфтами просты по конструкции, надежны в эксплуатации и удобны в управлении, но не допускают переключения при вращении и имеют большие размеры в осевом направлении. На рис. 2.15,г приведена передача, которая лишена этих недостатков. Колеса z 2 и z 4 свободно установлены на валу II и постоянно находятся в зацеплении с колесами z 1 и z 3 , жестко закрепленными на валу I. Передача движения валу II от вала I происходит при включении фрикционной двухсторонней муфты, которая жестко соединяет с валом II колеса z 2 и z 4 . В этом случае частоту вращения можно изменять на ходу.
В современных металлорежущих станках с автоматическими коробками скоростей используются одно и двухсторонние фрикционные электромагнитные муфты.
На рис. 2. 16,а показан механизм миандра с накидным колесом z 0 , позволяющий увеличивать в два раза передаточные отношения при включении соседней пары зубчатых колес. Если принять вал I ведущим, а вал II ведомым, и z = z 2 = z 3 = z 6 = 56, а z 1 = z 4 = z 5 = z 7 = 28, то получим передаточные отношения механизма:
Рис. 2.16. Механизмы миандра коробок подач:
а ─ с накидным колесом; б ─ с подвижным колесом
Механизм миандра еще называют “умножающим механизмом”. Механизм с накидным колесом имеет тот недостаток, что он не обеспечивает постоянного межосевого расстояния между накидным колесом z 0 и z 2 , так как поворотный рычаг 2 фиксируют нежестким подвижным цилиндрическим фиксатором 1.
На рис. 2.16,б показана более совершенная конструкция механизма миандра, из которого исключено накидное колесо с поворотным рычагом.
Соединение с колесами блоков производят подвижным колесом z, благодаря чему обеспечивается постоянство межосевых расстояний.
Механизм Нортона (рис. 2. 17) представляет собой конус, набранный из зубчатых колес, с накидным колесом, смонтированным на поворотном рычаге с цилиндрическим фиксатором. Накидное колесо z 0 может поочередно вступать в зацепление со всеми колесами конуса (z 1 – z 6 ) и передавать движение от вала I на вал II. Таким образом, можно получить шесть различных передаточных отношений. Выбор чисел зубьев колес конуса не связан с постоянством межосевого расстояния между ведущим и ведомым валами. Преимуществом этого механизма является компактность, недостатком – малая жесткость. Основное назначение этого механизма – создание арифметического ряда передаточных отношений. Используется главным образом в универсальных токарно-винторезных станках.
Приведенная на рис. 2.15,а схема шестиступенчатой шестеренчатой коробки является обычной множительной структурой, состоящей из одной кинематической цепи с последовательным соединением передвижных блоков (групп передач), и обеспечивает геометрический ряд круговых частот вращения выходного вала. Такая структура позволяет успешно создавать рациональные приводы главного движения. Однако в ряде случаев, например в универсальных токарно-винторезных станках, при увеличении диапозона регулирования скоростей, создать простой привод, удовлетворяющий требованиям, на базе такой структуры невозможно. Поэтому в станкостроении применяют так называемые сложенные структуры. Сложенной называется структура многоскоростного ступенчатого привода, состоящая из двух, реже из трех кинематических цепей, каждая из которых является обычной множительной структурой. Одна из этих цепей (короткая) предназначена для высших скоростей привода, другие (более длинные) – для низких скоростей. В качестве примера на рис. 2.18 приведена схема шестеренчатой коробки на 12 значений частоты вращения шпинделя (выходного вала), у которой сложенная
В соответствии с ГОСТом 2.703 - 68 на кинематической схеме необходимо изображать всю совокупность кинематических элементов и их соединений, все кинематические связи между парами, цепями и т.п., а также связи с источниками движения.
Кинематическую схему изделия следует вычерчивать, как правило, в виде развертки. Допускается изображать схемы в аксонометрических проекциях и, не нарушая ясности схемы, переносить элементы вверх или вниз от их истинного положения, а также поворачивать их в положения, наиболее удобные для изображения. В этих случаях сопряженные звенья пары, вычерченные раздельно, следует соединять штриховой линией.
Все элементы схемы должны быть изображены условными графическими обозначениями по ГОСТУ 2.770 - 68 (рис. 10.1) или упрощенно внешними очертаниями.
Элементы схемы следует изображать:
валы, оси, стержни и т. п. - сплошными основными линиями толщиной S;
элементы, изображенные упрощенно внешними очертаниями (зубчатые колеса, червяки, шкивы, звездочки и т. п.), - сплошными тонкими линиями толщиной S/2;
контур изделия, в который вписана схема, - сплошными тонкими линиями толщиной S/3;
кинематические связи между сопряженными звеньями пары, вычерченными раздельно, - штриховыми линиями толщиной S/2;
крайние положения элемента, меняющего свое положение при работе изделия, - тонкими штрихпунктирными линиями с двумя точками;
валы или оси, закрытые другими элементами (невидимые), - штриховыми линиями.
Каждому кинематическому элементу следует присвоить порядковый номер, начиная от источника движения. Валы нумеруют римскими цифрами, остальные элементы - арабскими. Элементы покупных или заимствованных механизмов (например, редукторов) не нумеруют, порядковый номер присваивают всему механизму.
Порядковый номер проставляют на полке линии-выноске. Под полкой необходимо указывать основные характеристики и параметры кинематического элемента:
мощность электродвигателя, Вт и частоту вращения его вала, мин -1 (угловую скорость, рад/c) или мощность и частоту вращения входного вала агрегата;
вращающий момент, Н·м, и частоту вращения, мин -1 выходного вала;
число и угол наклона зубьев и модуль зубчатых и червячных колес, а для червяка - число заходов, модуль и коэффициент диаметра;
диаметры шкивов ременной передачи; число зубьев звездочек и шаг цепи и т. п.
В случае перегруженности схемы изображениями связей и кинематических звеньев, характеристику элементов схемы можно указывать на поле чертежа - схемы в виде таблицы. В ней приводят полный перечень составных элементов.
Поясним некоторые моменты процесса чтения и выполнения кинематических схем, и, в первую очередь, с принятыми условностями при создании кинематических схем.
1. Кинематическую схему принято изображать в виде развертки. Что означает это слово применительно к кинематической схеме?
Дело в том, что пространственное расположение кинематических звеньев в механизме большей частью таково, что затрудняет их изображение на схеме, так как отдельные звенья заслоняют друг друга.
Это в свою очередь, приводит к непониманию или неправильному представлению о схеме. Чтобы избежать этого, в схемах применяют условный способ так называемых развернутых изображений.
На рис. 10.1, а показано изображение двух пар зубчатых колес. Так как на кинематических схемах зубчатые колеса принято изображать в виде прямоугольников, то нетрудно представить, что при данном пространственном расположении зубчатых колес их изображения будут попарно накладываться.
Для предотвращения таких накладок, в не зависимости от пространственного расположения кинематических звеньев в механизме, их принято изображать в развернутом виде, то есть оси вращения всех сопряженных зубчатых колес должны лежать в одной плоскости, параллельной плоскости изображения (см. рис. 10.1, б).
Пример развертки кинематических звеньев в схеме.
2. Переход от конструктивной схемы к кинематической облегчает образное восприятие последней (рис. 10.2). Из этой схемы видно, что кривошип 1 имеет жесткую опору, которая отмечена толстой основной линией со штриховкой; поршень 2, изображенный на кинематической схеме в виде прямоугольника, имеет зазор со стенками цилиндра, которые, как неподвижные элементы, также имеют одностороннюю штриховку. Зазор свидетельствует о возможном возвратно-поступательном движении поршня.
Конструктивная и кинематическая схемы двигателя внутреннего сгорания
3. На всех схемах валы и оси изображаются одинаковой толстой основной линией (рис. 10.3). Разница между ними следующая:
а) опоры валов изображают двумя черточками с промежутком по обе стопоры вала; поскольку валы вращаются вместе с насажанными и соединенными с ними шпонками зубчатыми колесами (шкивами), опорами служат подшипники скольжения либо подшипники качения. В тех случаях, когда нужно уточнить тип опор вала, стандартом предусмотрены специальные обозначения на базе приведенных черточек;
б) ось - неподвижное изделие, поэтому концы ее заделаны в неподвижные опоры, отмеченные на схеме отрезками прямых с односторонней штриховкой. Насажанное на ось зубчатое колесо свободно вращается при вращении ведомого колеса на валу.
Валы и оси на кинематических схемах
4. Некоторые правила чтения кинематических схем:
а) большей частью ведущим зубчатым колесом (шкивом) является меньшее из сопряженной пары, а большее - ведомым (рис. 10.4). Указанные на схеме буквы n 1 и n 2 - обозначение передаточного числа или отношение частоты вращения n ведущего и ведомого колес: n 1 /n 2 ;
Вал ведущий и вал ведомый на кинематических схемах
б) на рис. 10.5 показана понижающая зубчатая передача, так как n 1 > n 2 . В зубчатой передаче сопряженные зубчатые колеса изготавливают одного модуля, поэтому большее из колес имеет больше зубьев. Передаточное отношение зубчатой передачи:
где Z 1 и Z 2 - числа зубьев зубчатых колес;
Понижающая зубчатая передача
в) на рис. 10.6 показана повышающая передача, так как n 1 < n 2 ;
г) на рис. 10.7 изображены передачи на три скорости: ступенчато-шкивная передача с плоским ремнем и коробка передач с подвижным блоком зубчатых колес.
В ременной передаче для использования одного ремня на всех ступенях предусмотрено условие: d 1 +d 2 =d 3 +d 4 =d 5 +d 6 , где d 1 , d 2 , d 3 , d 4 , d 5 , d 6 - диаметры шкивов в мм.
Вращение передается с вала I на вал II (n I и n II).
Частота вращения:
n II =n I ·d 1 /d 2 ; n II =n I ·d 3 /d 4 ; n II =n I ·d 5 /d 6 .
Повышающая зубчатая передача
Трехскоростные передачи
На рис. 10.7, б приведена коробка передач на три скорости вращения с передвижным блоком зубчатых колес Z 1 - Z 3 - Z 5 , которые могут перемещаться по шпонке вала I; на валу II колеса жестко соединены с валом шпонками.
Частота вращения вала II:
n II =n I ·Z 1 /Z 2 ; n II =n I ·Z 3 /Z 4 ; n II =n I ·Z 5 /Z 6 .
где Z 1 , Z 2 , Z 3 , ..., Z 6 - число зубьев колес.
Так как зубчатые колеса одного модуля, то
Z 1 +Z 2 =Z 3 +Z 4 = Z 5 +Z 6 .
5. Следует отметить, что «безмасштабность» схем - относительный признак. Так, для принципиальных кинематических схем соотношение размеров условных графических обозначений взаимодействующих элементов должно на схеме примерно соответствовать действительному соотношению размеров этих элементов.
Это видно из рассмотрения принципиальных кинематических схем конического дифференциала зубофрезерного станка, изображенного в ортогональной и аксонометрической проекциях (см. рис. 10.8). На этих схемах геометрические размеры конических шестерен 3...6 одинаковы.
Кинематическая принципиальная схема конического дифференциала:
а – ортогональная проекция; аксонометрическая проекция.
На рис. 10.9 приведен пример принципиальной кинематической схемы, которая состоит из условных графических обозначений элементов, связей между ними и буквенно-цифровых позиционных обозначений элементов, а также составных элементов схемы, выполненных в виде таблицы. По изображению можно представить последовательность передачи движения от двигателя к исполнительному устройству. В таблице приведены обозначения составных элементов, их объяснения и параметры.
Пример кинематической принципиальной схемы
Конструкторы, разрабатывающие различные машины и механизмы, часто выполняют кинематические схемы . При этом они руководствуются нормами и требованиями, изложенными в таком основополагающем документе, как ГОСТ 2.770–68 .
| Обозначение | Наименование |
| Вал, ось, стержень и т. п. | |
| Радиальные подшипники скольжения и качения на валу | |
| Упорные подшипники скольжения и качения на валу | |
| Подшипники скольжения радиальные | |
| Подшипники качения радиальные | |
| Подшипники качения радиально-упорные | |
| Муфта | |
| Муфта упругая | |
| Муфта сцепления (управляе-мая) | |
| Тормоз | |
| Маховик на валу | |
 |
Храповой зубчатый меха-низм с наружным зацеплением |
 |
Передача ремнем |
 |
Передача цепью |
 |
Пружины сжатия цилиндрические |
 |
Пружины растяжения цилиндрические |
 |
Передачи зубчатые цилиндрические с внешним зацеплением |
 |
Передачи зубчатые цилиндрические с внутренним зацеплением |
 |
Передачи зубчатые конические с пересекающимися валами |
 |
Передачи с цилиндрическим червяком |
 |
Передачи зубчатые реечные |
| Кулачки барабанные, цилиндрические | |
| Кулачки вращающиеся |
В технике под схемой понимается графическое изображение, на котором показаны составные части изделия, их конструктивные особенности, а также существующие между ними связи с помощью упрощенных обозначений и символов. В составе пакетов конструкторской документации схемы играют достаточно важную роль. Они наличествуют как в общих описаниях изделий, инструкциях по их установке, наладке и эксплуатации. Схематические чертежи оказывают неоценимую помощь персоналу, занимающемуся монтажом, пуско-наладкой, ремонтом машин, механизмов и отдельных агрегатов. Схемы дают возможность быстро разобраться в том, каковы функциональные связи существуют между механическими, гидравлическими, электрическими и другими звеньями и системами технических устройств.
Когда разработка какой-либо машины только начинается, конструкторы от руки вычерчивают общий набросок будущего изделия, то есть составляют его первоначальную схему. На ней условно отображаются все основные узлы, а также показываются взаимосвязи между ними. Только после того, как принципиальная схема устройства отработана, начинается разработка чертежей и прочей конструкторской документации.
В современном машиностроении наибольшее применение находят те машины, в которых передача движения основывается на механическом, гидравлическом или электрическом принципе функционирования.
Кинематические схемыПредназначением кинематических схем является отражение той связи, в которой состоят рабочий механизм и привод. Следует отметить, что в современных автомобилях, станочном и прочем технологическом оборудовании механические передачи отличаются большой сложностью и содержат множество элементов. Поэтому для того, чтобы правильно создавать схемы таких конструкций, нужно прекрасно знать все условности, которые используются для графического изображения принципа работы машины или механизма без того, чтобы уточнять их конструктивные особенности. К примеру, кинематические схемы станочного оборудования отражают то, каким именно образом вращательное движение вала электродвигателя сообщается шпинделю, причем контур станка показывается (или не показывается) тонкой линией.
Если на схемах используются нестандартизованые условные обозначения, то они требуют пояснений. Что касается внешних очертаний и схематических разрезов, то на схемах они изображаются упрощенно, в соответствии с тем, какую именно конструкцию имеет каждый элемент изделия.
На схематических изображениях от каждой составной их части проводятся линии-выноски. От сплошных линий они начинаются стрелками, а от плоскостей – точками. На полках линий-выносок указываются порядковые номера позиций. При этом для таких элементов, как валы, используются римские цифры, а для остальных – арабские цифры. Под полками линий-выносок указываются параметры и основные характеристики составных частей схем.