2. Исследование шарнирно-рычажного механизма

Исследование шарнирно-рычажного механизма сводится к проведению структурного, кинематического, кинетостатического и динамического анализа.

2.1. Структурный анализ механизма

Структурный анализ провести в следующей последовательности:

1. Определить степень подвижности W /1, 2, 3/, которая для плоских механизмов вычисляется по формуле П.Л. Чебышева:

, (1)

где n – число подвижных звеньев;

p₅, p₄ – число кинематических пар пятого и четвертого классов.

2. Расчленить механизм на структурные группы Ассура /1, 2, 3/ и первичный механизм /2/. Определить класс, порядок и вид группы.

3. Записать формулу строения механизма /1, 2/.

4. Определить класс всего механизма /1, 2/.

2.2. Кинематический анализ механизма

Кинематический анализ заключается в определении движения звеньев механизма по заданному движению входного звена.

Кинематический анализ механизма следует провести методом диаграмм, методом планов и аналитическим методом.

2.2.1. Метод диаграмм

Кинематический анализ механизма методом диаграмм /1, 2/ провести в следующей последовательности:

1. Вычертить в масштабе кинематическую схему механизма (рисунок 1) для восьми совмещенных и равноотстоящих положений начального (входного) звена 1 (рисунок 2). Первое положение выбирается мертвым.

Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма

Масштаб определить по формуле:

, м/мм (2)

где - длина звена ОА, м;

– отрезок, изображающий это звено на схеме, мм.

2. Построить траекторию центра масс второго звена.

3. Построить диаграмму перемещений точки, к которой приложена сила , отложив по оси ординат линейные перемещения указанной точки или угловое перемещение звена, которому она принадлежит, а по оси абсцисс – угол или время одного оборота кривошипа. Масштаб линейных перемещений диаграммы пропорционален масштабу .

, м/мм, (3)

где – коэффициент пропорциональности или масштаб можно вычислить по формуле (рисунок 2):

, м/мм, (4)

где - максимальный ход точки В, м;

_- максимальное значение ординаты диаграммы, мм.

Масштаб угловых перемещений определить по формуле:

, рад/мм, (5)

где - угол между двумя крайними положениями коромысла, рад.

Масштабы угла поворота кривошипа и времени вычислить по формулам:

, рад/мм; (6)

, с/мм, (7)

где - отрезок оси абсцисс, мм (выбирается произвольно);

- угловая скорость входного звена, с^-1.

4. Построить диаграмму скоростей способом графического дифференцирования (метод хорд) /1, 2, 3/. Масштаб линейной скорости определить по формуле:

, , (8)

где - полюсное расстояние на диаграмме скоростей (выбирается произвольно), мм.

Масштаб угловой скорости определить по формуле:

, с ^-1/мм. (9)

5. Построить диаграмму ускорений способом графического дифференцирования диаграммы скоростей. Масштабы линейных и угловых ускорений диаграммы определить по формулам:

, ; (10)

, , (11)

где - полюсное расстояние на диаграмме ускорений (выбирается произвольно), мм.

6. Определить численные значения скорости и ускорения искомой точки для восьми положений механизма. Результаты занести в таблицу.