1. Структурный анализ рычажного механизма

Задачами структурного анализа исследуемого рычажного механизма являются:

• построение структурной схемы механизма;

• определение степени подвижности механизма;

• разбивка кинематической цепи механизма на структурные группы;

• определение формулы строения механизма.

1.1 Построение структурной схемы механизма

Структурная схема механизма представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Структурная схема рычажного механизма

Механизм состоит из шести звеньев. Примем следующие условные обозначения звеньев механизма: 0 – стойка; 1 – кривошип; 2 – шатун; 3 – кулиса; 4 – кулисный камень; 5 – подвижная направляющая (ползун относительно стойки). Стойка 0 – неподвижное звено. Таким образом, количество подвижных звеньев равно 5-ти.

Звенья механизма соединены между собой кинематическими парами. Все пары низшие (вращательные и поступательные), плоские.

Обозначим кинематические пары: 1) стойка 0 образует с кривошипом 1 вращательную пару О; 2) кривошип 1 с шатуном 2 – вращательную пару А; 3) шатун 2 с кулисой 3 - вращательную пару В; 4) кулиса 3 со стойкой 0 – вращательную пару С; 5) кулиса 3 с камнем 4 – поступательную пару D₃; 6) камень 4 с ползуном 5 – вращательную пару D; 7) ползун 5 со стойкой 0 – поступательную пару D₅. Таким образом, количество низших пар (пар пятого класса) 7. Высшие пары (пары четвертого класса) отсутствуют.

1.2 Определение степени подвижности механизма

Степень подвижности механизма определяем по формуле Чебышева П.Л. для плоских механизмов

W = 3n – 2p₅ − p₄ = 3n – 2p_н − p_в, (1.1)

где n - число подвижных звеньев;

p_н - число низших кинематических пар (пятого класса);

p_в- число высших кинематических пар (четвертого класса).

Для исследуемого механизма степень подвижности

W = 3 ∙ 5 − 2 ∙ 7 − 0 = 1.

1.3 Разбивка кинематической цепи механизма на структурные группы

Составим структурные группы механизма и определим класс и вид групп согласно классификации Л.В. Ассура.

Так как степень подвижности механизма W = 1, механизм имеет одно входное звено – звено 1, закон движения которого задан. Входное звено 1 со стойкой 0 составляют начальный механизм (механизм I-го класса). Схема механизма первого класса изображена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема механизма первого класса

Шатун 2 и кулиса 3 образуют структурную группу II-го класса. Эта группа включает в себя три кинематические пары: А, В и C. Поскольку все три пары - вращательные, это группа 1-го вида. Схема данной структурной группы изображена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Схема структурной группы II-го класса 1-го вида, образованной звеньями 2 и 3

Камень 4 и ползун 5 образуют структурную группу II-го класса. Эта группа включает в себя три кинематические пары: D₃, D, D₅. Поскольку вращательной является одна внутренняя D, а две остальные пары (D₃ и D₅) – поступательные, это группа 4-го вида. Схема данной структурной группы изображена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Схема структурной группы II-го класса 4-го вида, образованной звеньями 4 и 5

Таким образом, исследуемый механизм, обладающий одной степенью подвижности, можно рассматривать как образованный путем последовательного присоединения к стойке 0 и ведущему звену 1 двух групп, состоящих из звеньев 2, 3 и 4, 5. По классификации Л.В. Ассура он должен быть отнесен к механизму II-го класса.

1.4 Формула строения механизма

Формула строения механизма имеет вид

I→II₁→II₄.

Таким образом, исследуемый механизм II-го класса.

4