Если звено 2 может совершать вращение на полный оборот, то такое звено называется кривошипом. Если звено 4 (рис. 7, а) не может совершать вращение на полный оборот, а совершает качательные движения, то такое звено носит название коромысла.

Звено 3 (рис. 7, а,б), связанное вращательными парами с подвижными звеньями, называется шатуном.

Звено 4 (рис. 7, б), скользящее в неподвижных направляющих, принадлежащих стойке, носит название ползуна.

Подвижная направляющая 4 (рис. 7, в), по которой движется ползун 3, называется кулисой, а сам четырехзвенный механизм – кулисным.

3.2. Построение плана положений механизма

Для определения траекторий и перемещений отдельных точек и звеньев механизма необходимо построение плана положений механизма за время цикла.

Графическим приемом построения плана положений механизма является метод засечек. Основывается он на том, что: 1) длина и конфигурация звеньев механизма при его движении не изменяются, 2) формы траекторий, по которым движутся отдельные точки механизма, не изменяются с изменением масштаба построения плана положений механизма. Применение этого метода покажем на примере кривошипно-ползунного механизма (рис. 7, б).

В качестве объекта для анализа движения выбираем ползун, скользящий вдоль оси неподвижной направляющей. Ведущим звеном является кривошип AB , который вращается с постоянной угловой скоростью.

Строят в масштабе (рис. 8) ряд последовательных положений механизма (например, 8 положений). В этом случае при построении плана положений механизма кри-

20

вошип поворачивают на 45°. За начальное положение механизма принимают такое, при котором кривошип АВо и

шатун ВоСо вытянуты в одну прямую линию.

Рис. 8. Определение положений звеньев кривошипно-ползунного механизма

Чтобы получить 8 положений точки C ползуна,

надо взять циркуль раствором, равным длине шатуна BC , и, поместив ножку с острием в точках деления на окружности, другой ножкой делать засечки на горизонтальной прямой x – x , по которой скользит ползун C . Эти засечки будут соответствовать отдельным положениям точки C

ползуна. Если соединить положения точки B1 на окружности с соответствующими положениями точки C1 на прямой x – x , получим механизм в первом положении; если выполнить такое же построение для точек B2 и C2 , то получим механизм во втором положении и т.д. Заметим, что точка C при этом совершает возвратно-поступательное движение. Точки C0 и C4 являются крайними точками пути ползуна. Они носят название мертвых точек. Полный путь, проходимый точкой C ползуна, равен удвоенному отрезку C0 – C4 , т.е. 2Smax .

21

Построение плана положений механизма выполняют в некотором масштабе, удобном для кинематического исследования механизма.

3.3. Построение кинематических диаграмм

Кинематический анализ графическим методом с построением кинематических диаграмм, основанный на применении графического дифференцирования, требует очень аккуратного исполнения, от которого всецело зависит точность анализа.

После построения плана положений механизма может быть построена диаграмма перемещения ползуна, т.е.

S f (t) – зависимость пути ползуна (точки C ) от времени поворота кривошипа t (рис. 9).

Рис. 9. Графики пути и скорости ползуна

22

Масштаб времени t диаграммы S f (t) равен

t TX , ммс ,

где X – длина отрезка, мм, соответствующего времени одного оборота кривошипа;

T – время одного оборота кривошипа, с.

Получив график пути S f t для ползуна, графическим дифференцированием выполняют построение графика скорости V f t .

Графическое дифференцирование делают методом касательных или методом хорд.

Изложим коротко последовательность операций при графическом дифференцировании методом касательных, показанную на рис. 9:

а) разбивают диаграмму на участки (например, на 8), проводят ординаты до пересечения с кривой и нумеруют точки на оси 1, 2, 3 и т.д. и на кривой 1´, 2´, 3´ и т.д.;

б) в точках кривой 1´, 2´, 3´ и т.д. проводят касательные;

в) строят координатные оси для скорости V и времени t и выбирают слева от начала координат полюсную точку P на оси абсцисс. Расстояние H выбирают произвольно, исходя из того, что с увеличением расстояния H высота абсцисс графика скоростей будет увеличиваться;

г) проводят из точки P лучи параллельно соответствующим по номеру касательным до пересечения с осью ординат в точках 1˝, 2˝, 3˝ и т.д., а из этих точек горизонтальные линии до пересечения каждой с одноименной ординатой 1, 2, 3 и т.д. Это даст точки 1˝´, 2˝´, 3˝´ и т.д.

Плавная кривая, проведенная по лекалу через эти точки, и будет графиком производной функции, т.е. в дан-

ном случае графиком V f t . Чтобы использовать еѐ для

23