2. Структурный анализ рычажного механизма

Структурный анализ рычажного механизма включает в себя определение его степени свободы, класса механизма и порядка его образования.

Порядок структурного анализа механизма:

1) вычертить структурную схему механизма в соответствии с индивидуальным заданием (ГОСТ 2.770-68), пронумеровать звенья арабскими цифрами, а кинематические пары обозначить большими буквами латинскими алфавита;

2) определить, из каких звеньев состоит механизм, охарактеризовать их по виду совершаемого движения,

3) определить, какие кинематические пары образуют звенья механизма, охарактеризовать их по классу (по числу налагаемых условий связи), по виду относительного движения звеньев (поступательные или вращательные) и по виду контакта звеньев (низшие или высшие);

4) определить число степеней подвижности механизма. В качестве задания на расчетно-графические работы предложены только плоские механизмы, поэтому для определения числа степеней свободы необходимо пользоваться формулой П. Л. Чебышева:

W = 3n — 2p_н — p_в ,

где п – число подвижных звеньев механизма,

p_н – число низших кинематических пар,

p_в – число высших кинематических пар;

5) выявить пассивные связи, лишние степени свободы и освободить от них исследуемый механизм;

6) осуществить замену высших пар низшими;

7) выделить структурные группы Ассура, охарактеризовать их (определить класс, порядок, вид). При этом:

• начинать со звеньев наиболее удаленных от ведущего по кинематической цепи,

• стараться сначала выделить более простые структурные группы,

• отсоединенная часть должна удовлетворять определению структурной группы (при присоединении свободными элементами к стойке группа должна иметь нулевую степень свободы, а оставшаяся часть механизма должна сохранить то же число степеней свободы, что и исходный механизм),

• каждое звено и каждая кинематическая пара может входить в состав только одной структурной группы;

8) записать формулу строения механизма;

9) определить класс механизма.

Пример.

Механизм (рис. 5.2) состоит из кривошипа 1, шатунов 2 и 3, коромысла 3, ползуна 5 и стойки 0 (5 подвижных звеньев). Звенья механизма образуют 7 низших кинематических пар: вращательные 0-1, 1-2, 2-3, 0-3, 3-4, 4-5 и поступательную 5-0.

Так как механизм плоский, степень подвижности механизма определяем по формуле Чебышева

W = 3n — 2p_н — p_в = 3  5 — 2  7 = 1.

Следовательно, при одном ведущем звене механизм обладает определенностью движения.

Кривошип 1 и стойка 0 образуют механизм первого класса. К механизму первого класса последовательно присоединены две группы Ассура: (2,3) - второго класса второго порядка первого вида; (4,5) - второго класса второго порядка второго вида. Значит, данный механизм относится ко второму классу.

Формула строения механизма:

I (0,1)  II (2,3)  II (4,5).

3. Синтез рычажных механизмов, его цели, задачи и методы.

Под метрическим синтезом или проектированием механизмов понимают определение линейных размеров и угловых положений звеньев по условиям рабочих положений и перемещений выходного звена. К решению задач метрического синтез приступают после определения структуры механизма - выбора его структурной схемы.

Цель метрического синтеза механизма - определение размеров механизма и положений его входного звена наилучшим образом удовлетворяющих заданным условиям и обеспечивающих наилучшее (оптимальное) сочетание качественных показателей.

Из множества возможных задач, решаемых при метрическом синтезе, наиболее распространены следующие:

• синтез по нескольким заданным положениям выходного звена (задача позиционирования), когда не важно, по какому закону происходит переход из одного положения в другое;

• синтез по заданному закону движения выходного звена (по функции положения, по первой или второй передаточной функции);

• синтез по конкретным кинематическим параметрам: средней скорости выходного звена, коэффициенту неравномерности средней скорости;

• синтез по условиям передачи сил между звеньями механизма - по допустимому углу давления.