1. Структурный анализ механизма.

Приступая к выполнению проекта по теории механизмов и машин, следует прежде всего по заданной кинематической схеме представить себе, как должна работать проектируемая машина. Для этого нужно предварительно выяснить, сколько звеньев имеется в механизме и каким способом они между собой соединены, т.е. классифицировать кинематические пары. Так как в качестве задания обычно предлагается исследование механики плоского механизма, то кинематические пары могут налагать по две, либо только по одной связи на относительное движение звеньев, образующих кинематическую пару. К первому типу относятся низшие пары: вращательная (цилиндрический шарнир) и поступательная (ползун в направляющих); ко второму - высшие пары.

Чтобы убедится в том, что классификация кинематических пар произведена правильно, и, следовательно, можно четко представить себе принцип работы исследуемой рабочей машины, следует проверить по формуле П.Л. Чебышева степень подвижности механизма:

W = 3n - 2p₅ – p₄

Где n - число всех звеньев, включая и неподвижное;

Р_i - соответственно количество кинематических пар, соответствующего порядка.

Из курса теории механизмов известно, что под кинематической схемой понимают условное изображение машины, позволяющая по заданным размерам отдельных узлов и законом движения отдельных звеньев определить недостающие размеры, а затем произвести кинематическое исследование механизма в любом его положении.

Схема механизма грохота:

n = 5; р₅ = 7; р₄ = 0.

W = 3n - 2p₅ – p₄

W = 35 - 27 = 1.

2. Кинематический расчет механизма.

Цель кинематического расчета — накопление исходных данных для дальнейшего силового расчета. При этом рассматривают две задачи:

1. Определение траекторий отдельных точек механизма и положений звеньев в пространстве.

2. Определение линейных и угловых скоростей и ускорений.

Первую задачу решают с помощью построения планов положения механизма, а вторую графоаналитически, построением планов скоростей и ускорений.

Кинематический расчет проводят применительно к идеальному рычажному механизму, для которого полагают, что движение звеньев происходит в одной плоскости, все звенья являются абсолютно жесткими, силы трения в кинематических парах отсутствуют, входное звено (кривошип 2) имеет постоянную угловую скорость вращения.

2.1. Выбор крайних положений механизма и направления вращения кривошипа.

Исполнительным органом машины является звено, совершающее возвратно-поступательное движение. За период времени рабочего цикла исполнительный орган совершает рабочий и холостой ход. За время холостого хода рабочий орган возвращается в исходное положение. С целью увеличения цикловой производительности необходимо уменьшать время, необходимое на совершение холостого хода. Поэтому и угол холостого хода _х.х., как правило, меньше угла рабочего хода _р.х. позиции, которые занимают звенья механизма в начале и в конце рабочего хода называются, крайними. Крайние положения определяются из геометрии кинематической схемы.

Крайние положения для звеньев механизма определяют следующим образом. Произвольно выбирают точку А, из которой описывают окружность радиусом АВ, равным длине кривошипа, в определенном масштабе. Эта окружность представляет собой траекторию движения точки В кривошипа. Произвольно на окружности радиусом АВ определяют точку В.

При этом пользуются понятием масштабного коэффициента длины _l, под которым понимаю отношение:

где l_АВ – длина кривошипа, м (по данным задания).

АВ - отрезок на чертеже, изображающий кривошип, мм.

из точки А в соответствии с выбранным масштабным коэффициентом откладываем расстояния l_AB и этим же расстоянием проводим дугу окружности, определяя траекторию движения звена АВ, затем зная положение точки D (задано в задании) строим окружность длинной l_СD определяя при этом траекторию движения точки С (окружность). И длинной l_ЕD, определяем положение точки Е, сразу же вычерчивая траекторию ее движения (окружность). Затем из точки В с учетом масштабного коэффициента проводят линию от точки В равную длине звена l_ВС до пересечения с траекторией точки С. Соединяем получившуюся точку с точкой В получаем звено ВС. Далее зная положение точки С длинной l_СD + l_ЕD через неподвижную опору D проводим отрезок на траекторию точки Е, в результате получая звенья СD и DЕ.

Положение точки F определяем как пересечение отрезка ЕF, отложенного с учетом масштабного, и траектории движения точки F, которая задана.

Крайнее положение точки F₀ определяем при общей длине этих звеньев EF и DE равной

L = l_FE – l_DE .

Другое крайнее положение точки F_к определяем при общей длине звеньев EF и DE равной L = l_FE + l_DE .

Зная крайние положения точки Е определяем крайние положения точки С, принадлежащей тому же звену СDЕ. Проведя прямую линию длинной l_СD + l_ЕD через неподвижную опору D. Получили на траектории точки С крайние положения этой точки. Далее длинной l_СВ вычерчиваем дуги окружности радиусом ВС из крайних положений точки Со и С_к, находим точки Во и В_к, находящихся на пересечении этих дуг и траектории движения точки В.

Выбор направления вращения кривошипа производится следующим образом. Вначале определяют углы рабочего и холостого хода. Поворачивая мысленно кривошип на больший угол так, чтобы при этом рабочее (выходное) звено совершало бы рабочий ход в соответствии с заданной диаграммой усилий, определяют направление вращения кривошипа. Получаем вращение кривошипа против часовой стрелки.