2. Примите положение кривошипа в начале рабочего хода за нулевое и постройте в масштабе для 12 равноотстоящих положений кривошипа план положений механизма.
3. Начиная от входного звена, выполните кинематический анализ механизма графоаналитическим методом.
4. В соответствии с приведенной ниже методикой постройте планы скоростей для 12 положений механизма.
Планы ускорений строятся для четырех положений механизма: одного в крайнем положении, двух для рабочего и одного холостого ходов.
Обратите внимание: для заданного положения механизма планы скоростей и ускорений строятся из одного полюса в последовательности присоединения структурных групп.
В расчетно-пояснительной записке приводится подробная методика расчета и построения плана скоростей и ускорений с цифровым примером для одного из положений механизма. Все остальные построения, включая и расчетное, выполняются на чертежном листе формата А1. Пример оформления графического листа приведен в приложе- нии 1.
Результаты расчетов представляются в записке в виде таблиц. В таблице должны быть представлены скорости и ускорения центров масс всех звеньев, угловые скорости и угловые ускорения всех звеньев по каждому из построенных планов скоростей и ускорений.
Заканчивается раздел кратким анализом параметров, представленных в таблице.
4.2. Построение планов положений механизма
Для определения кинематических параметров плоских рычажных механизмов с одной степенью подвижности должны быть заданы кинематическая схема и функция перемещения входного звена. Чаще всего в качестве входного звена в плоских рычажных механизмах применяется кривошипный вал, а его положение относительно неподвижной системы отсчета однозначно определяется угловой координатой.
Каждому положению кривошипа будет соответствовать строго определенное положение звеньев механизма. Для определения кинематических параметров механизма строится его кинематическая схема в заранее выбранном масштабе.
Кинематические параметры звеньев определяются за полный цикл механизма с интервалами между двумя смежными положениями кривошипного вала в 30. Следовательно, число кинематических схем (расчётных положений) механизма n = 360/30 =12. Схемы механизма, построенные с одного центра вращения кривошипа, называются планом положений.
Нумерация положений начинается из крайнего (нулевого), производится в направлении вращения кривошипа. Для каждого из положений механизма строятся планы скоростей и ускорений по вышеприведенной методике в последовательности присоединения структурных групп.
Особенности построения планов положений основных рычажных механизмов рассмотрим на примерах.
4.2.1. Кривошипно-шатунный механизм
Последовательность построения 12 положений для кривошипно-шатунного механизма рассмотрим на примере вертикального одноступенчатого компрессора (рис.4.1).
1. Выберем произвольную точку А вращения кривошипа и с ней свяжем направляющую ползуна 3 (траекторию точки С).
2. Выберем масштаб μl и по заданным размерам определим длину отрезков, изображающих звенья на чертеже, из следующих соотношений: AВ = lAВ / μl ; BС = lBС/ μl.
Рис. 4.1. Схема одноступенчатого компрессора:
а– кинематическая схема механизма; б – план скоростей;
в – план ускорений.
3. Из центра А радиусом АВ опишем окружность и разделим ее на 12 равных частей. В качестве нулевого примем крайнее нижнее положение точки С ползуна. Из отмеченных на окружности точек В0, В1 и так далее радиусом ВС на траектории движения точки С определим 12 положений ползуна. Последовательно для каждого положения механизма соединим между собой точки А,В и С, получим план положений механизма. Для выделенного положения механизма построены планы скоростей и ускорений (рис. 4.1, в).
4.2.2. Шарнирный четырехзвенный механизм
Характерная особенность шарнирного четырехзвенного механизма состоит в том, что в крайних положениях кривошип О1А и шатун АВ образуют одну прямую (рис. 4.2).
Рис.4.2. Схема шарнирного четырехзвенного механизма:
а – кинематическая схема механизма; б – план скоростей; в – план ускорений.
Последовательность построения плана положений механизма приведена ниже:
1. Выберем масштаб μl и по заданным размерам определим длину отрезков, изображающих звенья на чертеже, из следующих соотношений: O1A = lO1A / μl ; AB = lAB/ μl ; O2B = lO2B/ μl.
2. Выберем произвольно точку О2 и проведём ось симметрии, относительно которой коромысло О2В совершает колебательное движение. На рис. 4.2 в качестве оси симметрии принята ось О2У.
3. Влево и вправо от оси симметрии под углом /2 проведём лучи О2В0 и О2Вк (– угол колебания коромысла).
4. Из точки О2 радиусом О2В проведём дугу до пересечения с ранее проведенными лучами в точках В0 и Вк. Лучи О2В0 и О2Вк определяют крайние положения точки В на траектории движения.
5. Из точки В0 радиусом R1 =АВ – О1А, а из точки Вк радиусом R2=АВ + О1А проведём на чертеже дуги. В точке пересечения этих дуг будет находиться центр О1 вращения кривошипа О1А.
Все дальнейшие построения аналогичны как и для кривошипно-шатунного механизма.
Для выделенного положения механизма построен план скоростей (рис. 4.2, б) и план ускорений (рис. 4.2, в).