Введение

В теории механизмов изучаются общие методы исследования свойств механизмов и проектирования их схем независимо от конкретного назначения машин и приборов.

При изучении общих свойств механизмов необходимо выделять наиболее существенные общие признаки механизмов, отвлекаясь от частных признаков.

При решении задач проектирования кинематических схем механизмов должны быть учтены структурные, метрические, кинематические и динамические условия, обеспечивающие воспроизведение проектируемым механизмам заданного закона движения.

При проектировании необходимо учитывать, что механизмы в машинах надо рассматривать как согласованную систему.

Задачи теории механизмов и машин очень разнообразны, но важнейшие из них можно сгруппировать по трем разделам: анализ механизмов, синтез и теория машин-аппаратов.

Анализ механизмов заключается в том, чтобы изучить методы исследования существующих механизмов. При решении такой задачи нас будут интересовать главным образом методы исследования, а не их результаты.

При синтезе механизмов требуется спроектировать механизм по заданным структурным, кинематическим или динамическим условиям. Причем и в этом случае главное внимание уделяют методам синтеза, а не конкретным механизмам, получаемым в результате синтеза.

1. Синтез и анализ рычажного механизма

Схема механизма

Рис. 1.1 – Кинематическая схема механизма

Исходные данные:

Межосевое расстояние - О₁О₃ = 1680 мм;

Длины звеньев – l_O1A = l _O3С =440 мм; l_АВ = l_СD =1960 мм; l_O2В = l_O4D =660 мм;

Частота вращения кривошипа - n_кр= 75 мин ^—1.

1.1. Структурный анализ механизма

Механизм состоит из шести подвижных звеньев: кривошипа 1, шатуна 2, коромысла3, кривошипа 4, шатуна 5, коромысла 6.

По формуле Чебышева определяем степень подвижности механизма:

где − число подвижных звеньев в механизма;

− число одноподвижных кинематических пар;

− число двухподвижных кинематических пар.

Раскладываем механизм на структурные группы и определяем их класс и порядок.

Рис. 1.2 – Разложение механизма на структурные группы

Записываем формулу строения механизма и определяем его класс и порядок:

(0,1) I → (2,3) II,2 → (4,0) I,1→ (5,6) II,2.

По классификации И.И. Артоболевского механизм является механизмом второго класса, второго порядка.

1.2 Определение недостающих размеров и построение планов механизма

Выбираем масштабный коэффициент построений К_L=0,001 м/мм.

Из условия φ_р ≥ 180⁰ и сообразуясь с заданным направлением вращения кривошипа определяем начальное крайнее положение механизма и методом засечек строим 12 планов положений всех звеньев.

При построении определяем недостающие размеры звеньев.

1.3. Построение планов скоростей

Определяем угловую скорость кривошипа по формуле:

где − частота вращения кривошипа, мин^-1.

Определяем линейную скорость точки А − конца кривошипа по формуле:

где − длина кривошипа, м.

Выбираем масштабный коэффициент плана скоростей:

где − линейная скорость точки А, м/с;

– отрезок, изображающий скорость точки А на плане скоростей, мм.

Из полюса плана скоростей (см. граф. часть) перпендикулярно кривошипу в направлении его вращения, отрезком изображаем скорость точки А.

Для определения скорости точки В диады II (2-3) составляем систему двух векторных уравнений, выражая скорость точки В через известные скорости точек А и О₃ ( ):

где - относительная скорость точки B коромысла 3 в поступательном движении относительно точки А;

- скорость точки B во вращательном движении относительно центра вращения О₂.

Решаем систему уравнений графически и определяем скорость точки B по величине:

Для первого положения механизма имеем:

Скорость точки С определяем по свойству подобия:

Для определения скорости точки D диады II (4-5) составляем систему двух векторных уравнений, выражая скорость точки D через известные скорости точек C и D₀:

где - относительная скорость точки D ползуна в поступательном движении относительно точки C;

- скорость точки D в поступательном движении ползуна относительно D₀.

Решаем систему уравнений графически и определяем скорость точки D по величине:

Значения скоростей точек в остальных положениях запишем в табл. 1.1.

Таблица 1.1 − Значения скоростей точек механизма.

Точки	Положения механизма
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
VA	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45
VB	0		3,65	3,54	3,01	2,01	0,61	0,82	2,1	3,4	4,79	3,84
VC	0	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45	3,45
VD	0		3,65	3,54	3,01	2,01	0,61	0,82	4	3,4	4,79	3,84