Вопросы

1. Дайте общую характеристику и приведите примеры рычажных механизмов.

2. Дайте общую характеристику и приведите примеры кулачковых механизмов.

3. Дайте общую характеристику и приведите примеры фрикционных механизмов.

4. Дайте общую характеристику и приведите примеры зубчатых механизмов.

5. Дайте общую характеристику и приведите примеры механизмов с гибкими связями.

6. Дайте общую характеристику и приведите примеры клиновых и винтовых механизмов.

7. Дайте общую характеристику и приведите примеры механизмов с гидравлическими и пневматическими устройствами.

Практическое занятие № 2 Структурный и кинематический анализ плоских механизмов (теоретическая часть)

Одним из основных характерных свойств кинематических пар является количество простейших относительных движений, которых лишаются звенья механизма при соединении их в кинематические пары. Известно, что свободное твердое тело имеет шесть степеней свободы. Произвольное перемещение его в пространстве можно представить как результат сложения шести независимых движений: трех поступательных параллельно осям координат Ox, Oy, Oz и трех вращательных вокруг осей, параллельных этим осям (рисунок 1).

Рисунок 1 – Направления простейших относительных движений тела

Звенья, входящие в плоские механизмы, имеют всего 3 степени свободы (1 вр. + 2 пост.), т.е. на движение механизма в целом наложены 3 общих ограничения. Формула подвижности (структурная формула) плоского механизма записывается в виде:

,

(1)

где – степень подвижности кинематической цепи;

п – число подвижных звеньев кинематической цепи;

– число кинематических пар 5-го класса;

– число кинематических пар 4-го класса.

Любой механизм образуется присоединением к ведущему звену любого количества структурных групп.

При образовании механизма с одной степенью подвижности первая группа присоединяется к ведущему звену и стойке. Последующие группы могут присоединяться к любым звеньям полученного механизма таким образом, чтобы звенья группы обладали подвижностью друг относительно друга.

Структурный анализ механизмов (исследование структуры механизмов) предполагает:

• определение количества звеньев механизма, числа и класса его кинематических пар;

• определение степени подвижности механизма;

• разделение механизма на начальные механизмы и структурные группы;

• определение класса и порядка структурных групп.

Результатом структурного анализа является определение класса всего механизма, который соответствует наивысшему классу группы Ассура, входящей в состав механизма. Определение класса механизма, согласно классификации Ассура-Артоболевского, возможно, если в результате предварительного структурного анализа установлено выполнение следующих условий:

• степень подвижности механизма соответствует количеству ведущих звеньев;

• ведущие звенья входят в кинематические пары со стойкой;

• в механизме имеются только кинематические пары 5-го класса.

Рекомендуется следующая последовательность отделения структурных групп из кинематической цепи механизма. Отделений групп начинается со звеньев, наиболее удаленных от ведущего звена. В первую очередь отделяются группы Ассура наиболее низкого класса. Следует иметь в виду, что после отделения каждой группы степень подвижности механизма должна оставаться неизменной, а каждое звено и кинематическая пара могут входить только в одну структурную группу. Разделение кинематической цепи механизма на группы Ассура ведется до тех пор, пока не останутся только начальные механизмы (ведущие звенья и стойка).

Кинематический анализ механизма состоит в определении движения звеньев механизма по заданному движению начальных звеньев. Основные задачи кинематического анализа: определение положений звеньев, включая и определение траекторий точек звеньев; определение скоростей и ускорений. При решении этих задач считаются известными законы движения начальных звеньев и кинематическая схема механизма, т. е. структурная схема механизма с указанием размеров, необходимых для кинематического анализа.

Кинематический анализ плоских механизмов графическим методом заключается в определении положений звеньев механизма и построении планов скоростей и ускорений.

Планом скоростей механизма называют чертеж, на котором изображены в виде отрезков векторы, равные по модулю и по направлению скоростям различных точек звеньев механизма в данный момент. План скоростей для механизма является совокупностью нескольких планов скоростей для отдельных звеньев, у которых полюса планов р являются общей точкой – полюсом плана скоростей механизма.

Чертеж, на котором изображены в виде отрезков векторы, равные по модулю и направлению ускорениям различных точек звеньев механизма в данный момент, называют планом ускорений механизма.