3. Структурний аналіз шарнірно-важільного механізму

   1. Визначимо ступінь рухомості заданого ШВМ. Даний механізм – плоский, значить, за формулою П.Л.Чебишева:

W = 3n – 2p₅ – p₄,

Де n – кількість рухомих ланок; n = 4;

p₅ – кількість кінематичних пар 5-го класу; р₅ = 7;

р₄ – кількість кінематичних пар 4-го класу; р₄ = 0.

Звідси:

3.3.2. Побудуємо структурну схему механізму. Для зручності побудови складемо таблицю кінематичних пар і ланок, їхніх твірних (див. табл. 3.2).

Таблиця 3.2.

Ланки і кінематичні пари

I5	II5	III5	IV5	V5	VI5	VII5
0,1	1,3	2,3	2,4	2,0	4,5	5,0

1. Структурну схему будуємо в наступній послідовності:

– зображуємо стояк у вигляді трикутника (так як 3 точки стояка);

– зображуємо ланки, які утворюють пари зі стояком (ланки 1, 2, 5);

– зображуємо решту ланок в порядку утворення замкнених контурів.

Структурна схема зображена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Структурна схема ШВМ

3.3.4. Розчленуємо структурну схему ШВМ на групи Ассура.

Рис.3.4. Початковий механізм (а), групи 2-3 (б) і 4-5 (в) другого класу 2-го порядку

Запишемо формулу будови механізму

Механізм 2-го класу.

3.4 Плани механізму

Будуємо кінематичну схему механізму в положеннях, що відповідають 12-ти рівновіддаленим положенням початкової ланки механізму (кривошипа O₂A). Попередньо задаємось масштабним коефіцієнтом μ_l = 0,025 м/мм. Плани положень будуються „методом засічок”, який побудований на том положенні ТММ, що всі ланки механізму абсолютно жорсткі і не змінюють своїх розмірів.

Побудову починаємо з нанесення точок стояка і траєкторій усіх точок механізму. Далі визначаємо крайні „мертві” положення механізму (в яких швидкість вихідної ланки дорівнює 0). В даному механізмі крайні положення одержуються коли ланка O₂A перпендикулярна до ланки O₃B. Крайні положення точки B знаходимо з’єднуючи точки O₃ та точку А, проводячи відрізок визначеної вище довжини. Наступні положення точки B знаходяться на прямій що з’єднує крайні положення (тобто на прямій В₀В₀’).

Положення точки A – крайні – позначимо A₀ та , причому за початок робочого ходу виберемо те, з якого рух точки С почнеться проти напряму сили корисного опору (воно задане). Усі точки, що відповідають початку робочого ходу, позначаємо індексом “0 ”, друге крайнє – індексом “ 0’ ”.

Розбиваємо коло точки A з положення A₀ на 12 рівних частин, нумеруємо їх за заданим напрямом оберту ω, далі положення решти точок A знаходимо методом засічок на своїх траєкторіях. Отримуємо 12 планів положень механізму.

Рис. 3.5. Плани положень

3.5 Плани швидкостей

Плани швидкостей будуємо для усіх 12-ти положень механізму, починаючи з нульового. План швидкостей будується в порядку утворення механізму за формулою будови.

3.5.1. Початковий механізм

Визначаємо швидкість точки А кривошипу:

де ω₁ – кутова швидкість кривошипу, с^-1;

n₁ – частота обертання кривошипу, за завданням, хв^-1;

l_OA – довжина кривошипу, м.

Задаємось масштабним коефіцієнтом планів швидкостей:

,

де - відрізок, що відображає вектор V_A1 на плані;

візьмемо (кратний швидкості), тоді

Такий масштаб зручний для користування.

Виберемо полюс Р плану швидкостей. Вектор перпендикулярний до кривошипа О₂А і направлений в сторону ω. Відкладаємо його від полюса Р.