1 Исследование рычажного механизма

1.1 Структурный анализ механизма

Задачами структурного анализа механизма являются: определение степени подвижности механизма, выделение структурных групп, определение их класса и порядка, а также класса механизма (результаты оформляются в виде таблицы), составление формулы строения механизма.

Рисунок 1.1 – Структурная схема механизма

В рычажных механизмах в зависимости от вида движения различают следующие звенья:

кривошип - вращающееся звено, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси;

шатун - звено, образующее кинематические пары с подвижными звеньями;

коромысло - вращающееся звено, которое совершает неполный оборот вокруг неподвижной оси и составляет с другими звеньями только вращательные кинематические пары;

ползун - звено, образующее поступательную пару со стойкой;

кулиса - звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другими подвижными звеньями поступательную пару; стойка - неподвижное звено.

Кинематической парой называется подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев, которые классифицируются по виду движения, количеству возможных независимых движений и характеру соприкасания звеньев.

Подвижность - это количество независимых движений, задаваемых механизму с тем, чтобы все его звенья двигались синхронно. Она вычисляется по известной формуле П. Л. Чебышева:

W = 3n – 2p₅ = 3∙3 – 2∙4 = 1

Следовательно, достаточно одному из звеньев задать движение, чтобы механизм приобрел определенность движения.

Структурной группой (группой Ассура) называется кинематическая цепь с нулевой степенью подвижности относительно тех звеньев, с которыми входят в кинематические пары ее свободные элементы, не распадающаяся на более простые цепи, удовлетворяющие этому условию.

Отсоединим группы Ассура от механизма, начиная с последнего звена, и изобразим их отдельно. Определим класс и порядок групп.

Рисунок 1.2 - Группы Асура и ведущее звено механизма

Классы групп выше 2-го определяются количеством кинематических пар, образующих замкнутый контур, порядок группы - числом свободных кинематических пар, к которым могут быть дополнительно присоединены звенья. Выделенные группы относятся ко 2-му классу 2-го порядка.

После отсоединения группы от механизма подвижность последнего не должна изменяться. В результате выделения структурных групп остаются ведущие звенья, которые, по Ассуру, относятся к механизмам 1-го класса.

Класс всего механизма определяется наивысшим из классов структурных групп, входящих в его состав. Следовательно, рассматриваемый механизм 2-го класса.

Формула строения механизма составляется как последовательная запись кинематических пар с указанием номеров отсоединяемых звеньев. Применительно к исследуемому механизму формула запишется так:

В ₀₁ [B₁₂ B₂₃ П₃₀]

где В - вращательная кинематическая пара;

П - поступательная кинематическая пара.

Результаты структурного анализа заносятся в таблицу 1.1.

1.2 Кинематический анализ механизма

При кинематическом исследовании решаются следующие задачи: определение траекторий движения точек и звеньев механизма, вычисление линейных скоростей и ускорений звеньев. При этом действие нагрузок не учитывается. Используются следующие методы: графический, аналитический, графоаналитический, экспериментальный. Курсовой проект выполняется двумя методами: графическим (построение планов положений и кинематических диаграмм) и графоаналитическим (построение планов скоростей и ускорений).