2.2. Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма.

Структурная схема механизма показана на рис. 2.4.

Число подвижных звеньев n = 3.

Число низших кинематических пар р_Н = 4, в том числе вращательные пары – О(1,0), А(1,2), В(2,3), поступательная пара – В(3,0).

Число высших кинематических пар р_В = 0.

Степень подвижности механизма:

.

Начальным звеном является кривошип 1. Механизм образован из механизма 1-го класса (0,1) и структурной группы (2,3) (рис. 2.4).

S₂ 2

3 В

1

φ₁

О 0

0

Механизм 1-го Группа Ассура

класса II класс, 2 порядок, 2 вид

Рис.2.4. Структурная схема механизма

Ф ормула строения механизма имеет вид I(1,0) II(2,3)

2.3. Геометрический синтез кривошипно-ползунного механизма. Определение начальной обобщенной координаты φ0. Определение масс и моментов инерции звеньев. Построение 12 планов положений

Задачей геометрического синтеза является определение выходных параметров механизма (размеров механизма, а именно: l_OA, l_AB, l_AS2, и е) по заданным входным параметрам синтеза.

Входные параметры синтеза:

1. Средняя скорость поршня 3 насоса ;

2. Отношение длины шатуна к длине кривошипа 1 ;

3. Число оборотов коленчатого вала 1 ;

4. Положение центра тяжести шатуна 2

Решение:

;

;

;

;

.

Массы звеньев механизма m₁, m₂, m₃:

Центральный момент инерции шатуна:

Для определения начальной обобщенной координаты φ₀ (φ₀ = 180º), соответствующей наиболее отдаленному положению ползуна 3, приведем схему механизма (рис. 2.5), когда кривошип и шатун вытянуты в одну линию.

B, B₀ B’, B₀’

A’

e O

A

H

Рис. 2.5. Положение механизма в двух крайних точках

Мы получили действительные значения звеньев: l_OA = 0,082 м, l_AB = 0,358 м, l_AS2 = 0,098 м.

Для построения 12-и планов механизма, примем масштабный коэффициент длины .

Тогда чертежные размеры звеньев:

Уточненный масштабный коэффициент = 0,001 м/мм.

Строим 12 планов механизма методом засечек, приняв за первое положение, положение с углом φ₀, когда звенья ОА и АВ вытягиваются в одну линию.

Второе крайнее положение 7, в котором звенья накладываются друг на друга находится дополнительно. Все положения нумеруются в направлении вращения кривошипа (против часовой стрелки). На шатуне 2 отрезком отмечаем положение точки S₂ на всех планах и соединяем их плавной кривой, этим самым получаем траекторию движения центра масс звена 2.

2.4 Определение кинематических характеристик кривошипно-ползунного механизма.

2.4.1. Аналитический метод

На рис. 2.6 показаны действительная (а) и расчетная (б) схемы механизма. Координата для положения 12 .

Рис. 2.6. Действительная и расчетная схемы механизма

Алгоритм вычисления положения 12 представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

№ фор- мулы	Искомая вели-чина	Формула	Размер-ность	Значение
1			м	-0,0711
2			м	-0,0409
3			м	-0,4267
4				-0,9935
5				0,1142
6				-0,1999
7			м	0,0490
8				0,1103
9			м	0,0808
10			м	-0,1684
11			м	-0,0297
12			м	0,0431
13			м	-0,0516
14			м	0,0737
15			м	0,0297
16			м	0,4400
17			м	0,0133

Кинематические характеристики для всех положений механизма представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2.

№ пол.	1, 13	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	-0,082	-0,071	-0,041	0,000	0,041	0,071	0,082	0,071	0,041	0,000	-0,041
	0,000	0,041	0,071	0,082	0,071	0,041	0,000	-0,041	-0,071	-0,082	-0,071
	-0,440	-0,427	-0,392	-0,348	-0,310	-0,285	-0,276	-0,285	-0,310	-0,349	-0,392
	-1,000	-0,993	-0,980	-0,973	-0,980	-0,993	-1,000	-0,993	-0,980	-0,973	-0,980
	0,000	-0,115	-0,198	-0,229	-0,198	-0,114	0,001	0,115	0,199	0,229	0,198
	-0,229	-0,200	-0,117	0,000	0,117	0,200	0,229	0,199	0,116	-0,001	-0,117
	0,000	-0,049	-0,079	-0,082	-0,063	-0,033	0,000	0,033	0,063	0,082	0,079
	0,000	-0,111	-0,200	-0,235	-0,200	-0,111	0,001	0,111	0,200	0,235	0,199
	0,101	0,081	0,032	-0,019	-0,050	-0,061	-0,063	-0,061	-0,050	-0,019	0,032
	-0,180	-0,168	-0,137	-0,095	-0,055	-0,026	-0,016	-0,026	-0,055	-0,096	-0,137
	0,000	0,030	0,052	0,060	0,052	0,030	0,000	-0,030	-0,052	-0,060	-0,052
	0,000	-0,043	-0,073	-0,082	-0,069	-0,039	0,000	0,039	0,069	0,082	0,073
	-0,060	-0,052	-0,030	0,000	0,030	0,052	0,060	0,051	0,030	0,000	-0,030
	0,087	0,074	0,038	-0,005	-0,044	-0,068	-0,077	-0,068	-0,043	-0,005	0,039
	0,000	-0,030	-0,052	-0,060	-0,052	-0,030	0,000	0,030	0,052	0,060	0,052
	0,440	0,440	0,440	0,440	0,440	0,440	0,440	0,440	0,440	0,440	0,440
	0,000	0,013	0,048	0,092	0,130	0,155	0,164	0,155	0,130	0,091	0,048