1. Структурний аналіз плоского важільного механізму

(Цей розділ студент виконує або в пояснювальній записці, або на першому листі, де поданий кінематичний аналіз.)

Задача аналізу: визначення числа рухливих ланок; класу і числа кінематичних пар, числа і класу структурних груп, класу механізму і його числа ступенів свободи.

1.1 Визначення числа рухливих ланок, числа і класу кінематичних пар, числа ступенів свободи механізму.

На малюнку, приміщеному в пояснювальній записці, повинна бути подана схема плоского важільного механізму, накреслена в довільному масштабі, на якій нумеруються рухливі ланки і заголовними буквами латинського алфавіту позначаються кінематичні пари. Студент визначає клас кінематичних пар і для кінематичних пар п’ятого класу встановлює їхній вид: обертальна або поступальна кінематична пара.

Результати аналізу відображаються в пояснювальній записці.

Число ступенів свободи для механізму визначається по формулі П.Л.Чебишева

W = 3n – 2p₅ – p₄ (1.1)

де: n – число рухливих ланок механізму; p5 – кількість кінематичних пар п’ятого класу; p4 – кількість кінематичних пар четвертого класу.

Якщо в результаті розрахунку ступень рухливості механізму виявиться відмінною від одиниці (W  1), то варто провести пошуки ланок, що визначають наявність пасивних зв’язків і зайвих ступенів свободи. При виявленні таких ланок їх варто виключити зі структурної схеми механізму, накреслити отриману при цьому нову структурну схему і визначити число ступенів свободи механізму.

2. Виділення структурних груп (СГ) і визначення класу механізму

Для визначення класу механізму необхідно “позбутися” від кінематичних пар 1V-го класу (якщо вони є в аналізованому механізмі, замінивши їх на одну ланку з двома кінематичними парами V-го класу. Накреслити отриману при цьому структурну схему даного механізму.

Як відомо, складні механізми можуть бути отримані методом нашарування, тобто шляхом приєднання до механізму 1-го класу (по вхідній ланки) структурних груп (груп Асура). Таким чином, при аналізі складного механізму він може бути розділений на СГ і механізм 1-го класу. При цьому клас механізму визначається структурною групою найвищого класу, що входить у цей механізм.

Виділення структурних груп варто починати з пошуку найбільше віддаленої від вхідної ланки СГ (пов’язаної з вихідною ланкою) 2-го класу з указівкою її виду (модифікації) і порядку. При неможливості виділення (без порушення нерозривності і рухливості механізму ) СГ 2-го класу виконують пошук СГ більш високих класів, визначають їхній вид і порядок.

Після відділення СГ кінематичний ланцюг, що залишився, повинен являти собою механізм із тим же числом ступенів свободи, що і вихідний. Відділення СГ 2-го і більш високих класів здійснюють до одержання механізму 1-го класу.

Всі відділені СГ і механізм 1-го класу повинні бути подані їхніми структурними схемами з указівкою класу і порядку СГ.

Механізму присвоюється найвищий клас із виділених СГ.

Приклад: виконати структурний аналіз механізму, поданого нижче

Поданий механізм складається із шести ланок, п’ять із яких – рухливі (n = 5). Ланки сполучені між собою сьома кінематичними парами п’ятого класу (p₅ = 7): шістьма обертальними – А (0-1), В (1-2), С (2-4), Е (2-3), F (3-0), D (5-0) і однією поступальною D (4-5); КП четвертого класу відсутні p₄ = 0.

Визначаємо число ступенів свободи механізму:

W = 3n – (2p₅ + p₄) = 3·5 – (2·7 + 0) = 1.

Виділення структурних груп починаємо з найбільше віддаленої від першої (вхідної) ланки СГ 2-го класу третього виду (ВПВ), що складається з ланок 4 і 5 із кінематичними парами С, D, K:

Що залишився після виділення СГ замкнутий кінематичний ланцюг ABEFA являє собою шарнірний чотирьохланковий механізм, для котрого n = 3, p₅ = 4 (А, В, Е, F), p₄ = 0, а число ступенів свободи W = 3·3 – 2·4 = 1. З цього механізму виділяємо СГ 2-го класу першого виду (ВВВ), що складається з ланок 2 і 3 із кінематичними парами

У результаті послідовного відділення двох СГ 2-го класу одержуємо механізм 1-го класу:

Таким чином, вихідний механізм – механізм 2-го класу.