Лабораторна робота №1
СТРУКТУРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛОСКОГО ВАЖІЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ
Мета роботи: визначити ступінь рухомості важільного механізму і його клас за класифікацією Л.В. Ассура.
Завдання для виконання роботи: ознайомитись із влаштуванням важільних механізмів, виконати структурне дослідження важільного механізму заданого
прилади та інструменти: моделі важільних механізмів (12-14 моделей на підгрупу студентів), креслярські інструменти (вимірювач, циркуль, лінійка, олівець, гумка).
Загальні теоретичні положення
Механізм – система пов’язаних між собою рухомо твердих тіл, призначених для перетворення руху одного або декількох тіл в необхідний рух інших тіл.
Ланка – це тверде тіло, що рухається в механізмі як одне ціле. Воно може складатися з однієї деталі, але може містити в собі і кілька деталей, жорстко зв’язаних між собою.
Основні ланки важільного механізму – кривошип, повзун, коромисло, шатун, куліса, камінь. Зазначені рухомі ланки монтуються на нерухомій стійці.
Кінематична пара – це рухоме з’єднання двох ланок. Кінематичні пари класифікуються за рядом ознак: характером дотикання ланок (вищі, нижчі), видом їхнього відносного руху (поступальні, обертальні), кількістю обмежень, що накладається на відносний рух ланок, пов’язаних кінематичною парою (клас кінематичної пари).
Умовні зображення кінематичних пар і ланок механізму за діючим стандартом:
Ланка,
яка
входить
у
дві
обертальні
пари.
Ланка,
яка
входить
у
три
обертальні
пари.
Обертальна
пара
двох
рухомих
ланок.
Обертальна
пара
рухомої
ланки
зі
стояком.
Повзун
у
нерухомих
напрямних.
Камінь з кулісою.
Визначення ступеня рухомості механізму
Ступінь рухомості механізму визначають за структурною формулою
(формула Чебишева)
W = 3n − 2 p5 − p4 , (1.1)
де n – число рухомих ланок; р5 – число кінематичних пар п’ятого класу;
р4 – число пар четвертого класу.
Ступінь рухомості вказує на кількість ведучих ланок, закони руху яких визначають закон руху ведених ланок.
При структурному аналізі можуть траплятися геометричні зв’язки, які не будуть обмежувати відносного руху ланок. Вони не впливають на кінематику, але спричиняють статичну невизначеність і називаються пасивними. В разі визначення ступеня рухомості пасивні зв’язки слід вилучити із складу механізму.
Визначення класу механізму
Клас механізму визначається класом вищої структурної групи (групи Ассура), яка входить до його складу. Щоб визначити клас механізму, його кінематичний ланцюг необхідно розкласти на структурні компоненти та початкові механізми.
У кожному механізмі мають бути одна або кілька ведучих ланок.
За класифікацією Ассура кожна з таких ланок і стояки утворюють механізм, який є дволанковим і має ступінь рухомості, що дорівнює одиниці.
Структурною групою, або групою Ассура, називають кінематичний ланцюг, що дістає нульовий ступінь рухомості після приєднання його вільних елементів до стояка. Якщо врахувати кінематичні пари, які утворюються ланками даної групи між собою, а також з ланками інших груп або початкового механізму, то для групи виконується умова W = 0.
Клас групи Ассура визначається найвищим класом контуру, який входить до її складу. Клас контуру при цьому відповідає числу (кількості) елементів кінематичних пар в ньому. Порядок структурної групи відповідає числу (кількості) вільних геометричних елементів кінематичних пар, за допомогою яких групу можна приєднати до початкового механізму або до ланок інших структурних груп. Модифікацію (вид) групи Ассура другого порядку визначають залежно від послідовності розміщення обертальних і поступальних кінематичних пар, а також їх кількісним співвідношенням.
У процесі дослідження структури механізму рекомендується:
1) від’єднання структурних груп починати з ланок, які найвіддаленіші від ведучих;
намагатися відокремити в першу чергу найпростіші структурні групи;
слідкувати за тим, щоб ступінь рухомості кінематичного ланцюга механізму до і після відокремлення кожної структурної групи залишався незмінним;
пам’ятати про те, що кожна кінематична пара і кожна ланка можуть
входити тільки до однієї структурної групи або до одного початкового механізму.