1.3. Структурный анализ механизма
Для исследования задан рычажный механизм насоса простого действия.
Данный механизм выполнен на базе кривошипно-кулисного механизма. Движение от кривошипа (звено 1) передается через шатун (2) на качающуюся кулису (3), которая передает движение через камень (4) ползуну (5). Таким образом, ползун (5) является выходным (рабочим) звеном. Согласно структурной классификации Артоболевского-Ассура, представленный механизм относится ко 2-му классу и состоит из кривошипа со стойкой (механизм 1-го класса) и присоединенных к нему двух групп Ассура: 2-го класса 2-го порядка 1-го вида (звенья 2,3) и 2-го класса 2-го порядка 4-го вида (звенья 4,5)
(см рис. 3).
Структурная формула механизма:
I (0,1) → II1 (2,3) → II4 (4,5)
Механизм состоит из 6 звеньев (5-ти подвижных и 1-й стойки ), содержит
7 кинематических пар, из которых 5 вращательных и 2 поступательных.
Все кинематические пары низшие, одноподвижные.
Поскольку механизм плоский, то его степень подвижности определяется по
формуле Чебышева:
W = 3n − 2P1 − P2
где n – число подвижных звеньев;
P1 – число одноподвижных кинематических пар;
P2 – число двухподвижных кинематических пар;
Подставив в формулу Чебышева значения, получим:
W = 3·5 − 2·7 − 0 = 15− 14 = 1
Таким образом, данный механизм имеет одну степень свободы, поэтому
перемещение выходного звена однозначно определяется перемещением ведущего
звена механизма. Заданный закон движения ведущего звена – вращение с посто-
янной частотой n1 = const.
Рис. 3 Структурные группы Ассура
1.4. Синтез и анализ механизма на эвм
Для расчета механизма на ЭВМ подготовим таблицу исходных данных (табл.1.3.).
Таблица 1.2
Исходные данные для расчета механизма на эвм
-
Обозначения в программе
Обозначения в механизме
Численные значения (ввод)
NG1
II1(2,3)
1
NG2
II4(4,5)
4
PS1
параметр сборки II1(2,3)
1
PS2
параметр сборки II2(4,5)
–
L1
LO1A
0,38
L2
LAB
1,59
L3
LO3B
1,12
L4
–
–
X03
X03
0,69
Y03
Y03
1,56
X05
X05
1,38
Y05
Y05
0
D1N
Угол между кривошипом в начале рабочего хода и осью О1 Х
– 73
D03
BO3C
180
D5
Угол между направлением поступательной кинематической пары «звено 5 – стойка» и осью О1 Х
90
N1
-n1
– 140
G5
G5
300
Q1…Q7
QMAX
3200
Q8…Q12
0,1QMAX
320
По результатам расчета на ЭВМ получена распечатка (см. следующую
страницу):
АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
Исходные данные:
NG1 NG2 PS1 L1 L2 L3 X03 Y03 X05 Y05
1 4 1 0.38 1.59 1.12 0.69 1.56 1.38 0
D1N D03 D5 N1 G5 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
-73 180 90 -140 300 3200 3200 3200 3200 3200
Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12
3200 3200 320 320 320 320 320
Результаты расчета.
Параметры звеньев:
Номер звена 1 2 3 4 5
Вес G,н 100.000 318.000 440.593 0.000 300.000
Момент инерции Is,кгм2 0.736 14.310 38.060 0.000 0.000
Положение центра масс LS,м 0.000 0.530 0.000 0
Положение 9, угол кривошипа 47.0 град.
Задача скоростей:
V1,м/с V2,м/с V3,м/с V5,м/с VS2,м/с VS3,м/с VS4,м/с
5.57 6.19 3.85 3.89 5.18 0.00 3.89
B1,град B2,град B3,град В5,град BS2,град BS3,град BS4,град
-42.99 -98.01 81.95 89.98 -62.03 0.00 89.98
O2,р/с O3,р/с O4,р/с
3.43 5.52 5.52
Задача ускорений:
A1,м/с A2,м/с A3,м/с A5,м/с AS2,м/с AS3,м/с AS4,м/с
81.68 49.80 31.01 16.72 60.05 0.00 16.72
G1,град G2,град G3,град G5,град GS2,град GS3,град GS4,град
-132.99 -54.67 125.30 89.98 -117.28 0.00 89.98
E2,р/с E3,р/с E4,р/с
-53.19 32.34 32.34
Реакции в кинематических парах:
R01,Н R12,Н R23,Н R03,Н R34,Н R45,Н R05,Н Mур,Нм
3268.29 3368.29 2158.40 3607.47 1142.47 1142.47 158.97 -878.32
F01,град F12,град F23,град F03,град F34,град F45,град F05,град
-89.65 -89.66 -64.99 102.05 81.99 81.99 179.98
Максимальные реакции:
Реакция R01 R12 R23 R03 R34 R45 R05
Модуль, Н 9050.7 9148.6 6836.0 9759.5 4555.7 4555.7 1641.4
Угол, град. -78.1 -78.3 -68.4 99.7 -68.9 -68.9 180.0
Положение 8 8 8 8 1 1 1
Приведенные факторы:
Положение 1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
MQпр,нм 23.1 -337.0 -622.8 -776.9 -787.2 -609.1
-147.4 -54.8 -65.3 -37.8 -9.5 10.0
Iпр,кгм2 3.63 4.98 8.20 11.00 11.14 7.86
3.86 6.44 13.12 12.87 8.47 4.92