1. Структурный анализ машинного агрегата

Кривошипно-ползунный механизм – плоский, четырёхзвенный (n = 4): звено 0 – стойка; звено 1– кривошип, совершает вращательное движение; звено 2 – шатун, совершает сложное плоскопараллельное движение (поступательное и вращательное); звено 3 (выходное) – ползун, совершает возвратно-поступательное движение.

Рисунок 1.1 - Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма

Таблица 1.1 - Характеристика кинематических пар

Обозначение	Наименование	Какими звеньями образована	Класс	Характеристика
О1	Вращательная	Кривошип 1 Стойка 0	5	Плоская, низшая
А	Вращательная	Кривошип 1 Шатун 2	5	Плоская, низшая
В	Вращательная	Шатун 2 Ползун 3	5	Плоская, низшая
В0	Поступательная	Ползун 3 Стойка 0	5	Плоская, низшая

Определяем степень подвижности механизма по формуле (1) с учётом того, что

(1.1)

где степень подвижности механизма; число звеньев механизма, включая стойку (пассивные звенья не учитываются); число кинематических пар соответственно 5-го и 4-го классов (пассивные кинематические пары не учитываются).

.

Это значит, что в данном механизме должно быть одно ведущее звено. В качестве ведущего звена принято звено 1 – кривошип.

Раскладываем механизм на структурные группы. Прежде всего, отсоединяем группу Асура, состоящую из звеньев 2 и 3 и трёх кинематических пар: вращательных А и В и поступательной В₀. Степень подвижности этой группы после присоединения к стойке равна:

.

Группа 2 – 3 является группой Асура 2-го класса 2-го порядка. После отсоединения указанной группы остался начальный механизм, состоящий из кривошипа 1, присоединённого к стойке кинематической парой О₁, и обладающей степенью подвижности:

,

.

Это начальный механизм 1-го класса 1-го порядка. Данный кривошипно-ползунный механизм является механизмом 2-го класса 2-го порядка.

2 Кинематический синтез кривошипно-ползунного механизма

Кинематический синтез механизма компрессора заключается в определении основных размеров звеньев кривошипно-ползунного механизма (КПМ), обеспечивающих заданные кинематические параметры.

Из условия равенства времени перемещения поршня из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение (хода поршня Н), соответствующего половине оборота кривошипа, следует:

, (2.1)

где ход поршня, м; средняя скорость движения поршня, м/c; n_кр - частота вращения коленчатого вала, об/мин.

м

Радиус кривошипа r:

,

м

Длину шатуна найдём по формуле:

, (2.2)

где заданное отношение длины кривошипа к длине шатуна.

м

Известные размеры звеньев дают возможность вычертить кинематическую схему КПМ, которая строится в масштабе на чертежном листе, при этом масштабный коэффициент длин определяется как отношение истинной величины длины звена к длине отрезка на чертеже в мм:

(2.3)

Приведённая длина шатуна:

, (2.4)