1.1 Подвижность механизма

Проанализируем звенья, а также вид совершаемого ими движения, и кинематические пары, соединяющие эти звенья (см. рис. 1.1).

Таблица 1.1 – Звенья механизма

Номер звена	0	1	2	3	4	5
Характер движения	неподвижное	вращательное	плоское	качательное	плоское	поступательное
Название	стойка	кривошип	шатун	коромысло	шатун	ползун

Таблица 1.2 – Кинематические пары механизма

Обозначение пары	О	A	О2	B1	В2	C1	C2
Номера звеньев, образующих пары	0-1	1-2	0-3	2-3	3-4	4-5	5-0
Класс пары	V	V	V	V	V	V	V
Вид пары	ВКП	ВКП	ВКП	ВКП	ВКП	ВКП	ПКП

Воспользуемся формулой Чебышева для определения подвижности плоского механизма:

W = 3n – 2p₅ – p₄ ,

где n =5 – число подвижных звеньев механизма;

p₅ = 7 – число кинематических пар V класса;

p₄ = 0 – число кинематических пар IV класса.

Следовательно, подвижность механизма, изображенного на рис. 1.1, будет равна:

W = 3·5 – 2·7 – 0 = 1,

Т.о. данный механизм имеет одно входное звено – кривошип 1.

1.2 Структурные группы и класс механизма

Любой плоский механизма может быть создан последовательным присоединением ко входному звену и стойке кинематических цепей, которые не меняют подвижность механизма. Разобьем данный рычажный механизм на структурные группы – простейшие кинематические цепи с нулевой подвижностью относительно тех звеньев, с которыми входят в кинематические пары V класса свободные элементы их звеньев, и не распадающиеся на более простые кинематические цепи также с нулевой подвижностью. Отсоединение структурных групп начинаем со структурной группы, наиболее удаленной от входного звена. На рис. 1.2 представлен первичный механизм и структурные группы механизма.

II(4,5)_2,2 II(2,3)_2,1 I(0,1).

Рисунок 1.2 – Элементы структурной схемы рычажного механизма

Запишем структурную формулу строения механизма:

I (0,1)  II (2,3)_2,1  II (4,5)_2,2 .

Класс механизма определяется наивысшим классом входящих в него структурных групп. Следовательно, данный механизм является механизмом II-го класса.

2. Метрический синтез и построение планов положений рычажного механизма

Метрический синтез данного механизма выполняем графическим методом с использованием входных параметров, которыми являются:

– коэффициент изменения средней скорости К=1,3;

– расстояние между крайними положениями ползуна С ^// и С ^/: Н=150 мм;

– длина шатуна 4: l_СВ = 750 мм;

– углы, координирующие крайние положения шатуна 4: β ^// = 30º, β ^/= 30º.

По заданной принципиальной схеме и входным параметрам определим недостающие размеры кинематической схемы рычажного механизма, для чего рассмотрим его крайние положения (рис 2.1).

Рисунок 2.1 – Расчетная схема метрического синтеза рычажного механизма

1. Для построения плана механизма определим масштабный коэффициент, для этого зададим длину шатуна 4: (СВ)= 150мм, тогда:

μ_l = м/мм.

Т. к. округления масштабного коэффициента не требуется, переводим истинные размеры звеньев в чертежные:

(СВ)= мм;

(Н)= мм;

Построение плана механизма начинаем с нанесения точек С ^// и С ^/ , на ось х-х, на расстоянии (Н) =100 мм. Из этих точек проводим два отрезка длиной (СВ)= 150 мм, под углами = 32º и = 15º , в результате построений получим точки В ^// и В ^/ , соединим эти точки прямой. Находим центр получившегося отрезка В ^//В ^/ обозначаем его т. М, из этой точки проводим перпендикуляр до пересечения с осью х-х, на пересечении получим точку О₂. Соединив точки В ^// и В ^/ с т. О₂ получим коромысло 3 (ВО₂).

Определяем местонахождение оси вращения кривошипа О, для этого находим угол

;

Под углом из т. В ^// и В ^/ к отрезку В ^//В ^/ проводим два луча, на пересечении которых обозначим т. f. Построим дугу окружности с центром в т. f радиусом (fВ^/)=(fВ^//), точка пересечения с осью х-х дает нам расположение оси вращения кривошипа , соединим точки ОВ ^/ и ОВ ^//.

Точки А^/ и А^// лежат на одной окружности, радиус которой равен длине кривошипа. Для нахождения длины кривошипа и шатуна составим систему уравнений.

Решая систему уравнений и подставляя числовые значения получаем:

Построим окружность с центром в т. О радиусом ( ). Построим положения механизма через каждые 45⁰.