1.2 Структурное исследование механизма

В состав механизма входят 5 подвижных звеньев: 1- кривошип; 2,4- шатуны; 3,5- ползуны и неподвижное звено – стойка 0.

Звенья, соединяясь, образуют кинематические пары:

1) 0-1 (стойка - кривошип) – вращательная, низкая, 5 кл.;

2) 1-2 (кривошип - шатун) – вращательная, низкая, 5 кл.;

3) 2-3 (шатун - ползун) – вращательная, низкая, 5 кл;

4) 3-0 (ползун - стойка) – поступательная, низкая, 5 кл.;

5) 4-5 (шатун - ползун) – поступательная, низкая, 5 кл.;

6) 1-4 (кривошип - шатун) – вращательная, низкая, 5 кл.

7) 5-0 (ползун - стойка) – поступательная, низкая, 5 кл.

Разложение механизма на группы Ассура и определение класса механизма выполним согласно классификации Ассура - Артоболевского.

Определяем степень подвижности механизма по формуле П. Л. Чебышева:

где n = 5 - число подвижных звеньев;

p5 = 7 – число кинематических пар пятого порядка;

p4 = 0 - число кинематических пар четвёртого класса.

Подставим эти данные в формулу П. Л. Чебышева и находим:

значит, в механизме одно ведущие звено – кривошип 1, которому задан один закон движения – вращения вокруг оси О с заданной угловой скоростью ω₁.

Определим класс механизма, для чего разделим его на структурные группы звеньев (группы Ассура) с W = 0 и начальный механизм (ведущие звено и стойка с W = 1). В таблице 3 приведён двухцилиндровый кривошипно-ползунный механизм, разложенный на группы Ассура.

Таблица 2 – Структурное исследование механизма

№ звеньев	Схема структурной группы	Класс	Порядок	Вид
4, 5		II	2	2
2, 3		II	2	2
0, 1		I	1	-

В целом механизм II класса (по наивысшему классу групп, входящих в него).

Формула строения механизма запишется в следующем виде:

1 .3 Кинематическое исследование механизма

1.3.1 Построение схемы и исследование движения звеньев механизма Выбираем масштабный коэффициент кинематической схемы

Определяем масштабный размер кривошипа АС:

Тогда длина кривошипа АС=ОА+ОС=30+30=60 мм

В принятом масштабе длин по заданным размерам звеньев вычер­чиваем кинематическую схему механизма. Строим на чертеже положение шарнира О S₁ и вертикальных направляющих у - у. Вычерчиваем траекторию, описываемую точками А и С, и делим её на 12 равных частей, через 30°. За начало отс­чёта во всех последующих построениях и расчётах следует принять положение механизма, при котором поршень 3 находится в верхней мёртвой точке.

Из отмеченных на окружности точек 0, 1,…, 11 раствором циркуля, равным АВ=120 мм, делаем засечки на вертикальных нап­равляющих и получаем точки О, I, 2, и т. д. (положения точек В и D). Соединяем точку 1, расположенную на окружности, с точкой 1, находящейся на вертикальных направляющих у – у, аналогично, точку 2, на окружности, с точкой 2, на вертикальных направляющих и т. д. Получаем 12 положений механизма. Положения шатуна СD совпадают с положениями шатуна АВ только через 180° поворота кривошипа 1.

Одно из двенадцати положений механизма, так называемое расчётное (выбирается номер положения механизма для силового расчёта, см. табл. 1), обводится контурными линиями. Это положение (выбираем четвёртое положение, т. к. при этом положении угол φ₁ = 120º) и будет являть­ся кинематической схемой механизма двигателя внутреннего сгорания.

Определим положения точек S₂ и S₄ – центров тяжести шатунов 2 и 4:

Соединяя точки S₂ плавной кривой, получим траекторию центра тяжести шатуна 2. Траектория точки S₄ совпадает с траекторией точки S_2.