2 Кінематичне дослідження шарнірно-важільного механізму

1. Структурний аналіз механізму

Приймемо такі умовні позначення ланок механізму: 0 – стояк; 1 – кривошип ОА; 2 – шатун АВ; 3 – коромисло ВС; 4 – шатун ВD; 5 – повзун D, 6 – стояк.

У механізмі п’ять рухомих ланок і сім кінематичних пар V класу.

Дані про кінематичні пари наведено у табл. 2.1.

Таблиця 2.1 Кінематичні пари

Позначення кінематичної пари	Номера ланок, які утворюють кінематичну пару	Характер відносного руху ланок	Клас кінематичної пари
О	6-1	Обертальний	V
А	1-2	Обертальний	V
В	2-3	Обертальний	V
В	3-4	Обертальний	V
С	6-3	Обертальний	V
D	4-5	Обертальний	V
D	5-6	Поступальний	V

За формулою Чебишева визначимо ступінь рухомості механізму:

де n = 5 – кількість рухомих ланок; р₅ = 7, р₄ = 0 – кількість кінематичних пар IV класу.

Тоді

Це означає, що в даному механізмі має бути одна початкова ланка. За початкову згідно з умовою завдання приймаємо ланку 1. Розкладаємо механізм на структурні групи. Спочатку від’єднуємо стояк 6 і кривошип 1, які утворюють механізм І класу (рис. 2.1, а). Далі від’єднуємо групу, що складається з ланок 2 і 3 (рис. 2.1, б) і трьох кінематичних пар А, В, С. Це група ІІ класу ІІ порядку І виду. Нарешті залишилося дві ланки 4 і 5 і три кінематичні пари (В, D, D,), які утворюють групу ІІ класу ІІ порядку ІІ виду (рис. 2.1, в).

Формула будови механізму має вид:

І(6,1)ІІ(2,3)ІІ(4,5).

У цілому механізм є механізмом ІІ класу.

2. Побудова планів механізму

Кінематичну схему механізму будуємо в масштабі

м/мм,

де - дійсна довжина кривошипа ОА, м; ОА – довжина відрізка, мм, який зображає кривошип ОА на плані механізму.

Інші відрізки кінематичної схеми:

мм; мм; мм;

мм; мм.

Побудову кінематичної схеми починаємо з елементів нерухомо ї ланки. Призначаємо положення центра О; на перетині координат мм і мм знаходимо положення шарніра С, а також лінії руху повзуна . Знаходимо крайні положення механізму. Для цього з точки С проводимо дугу радіуса мм, на якій робимо засічки з точки О радіусами мм і мм. Отримуємо точки В₀ і (рис. 2.2 та лист 1), які з’єднуємо їх з точкою О.

Проводимо коло радіусом ОА=30 мм і знаходимо на перетині з лінією ОВ₀ точку А₀, а на перетині з лінією ОВ´₀ - точку .

Починаючи з точки А₀ в напрямку обертання кривошипа, ділимо коло радіуса ОА на 12 рівних частин. Одержані точки нумеруємо 1, 2, …, 11 та з’єднуємо з центром О. Положення решти точок і ланок механізму знаходимо методом засічок. Для знаходження положення точок В проводимо засічки радіусом АВ на дузі . Точки знаходимо на перетині дуг радіуса з лінією руху повзуна.

Аналогічно будуємо траєкторію точки S₂. Для цього на положеннях ланки АВ радіусом АS₂ робимо засічки. З’єднавши знайдені точки плавною кривою, одержимо траєкторію точки S₂.