tmmivan

74

вательно и методику кинематического и кинетостатического расчетов.

При выявлении (по пункту 3) в схеме некомплектных групп Ассура производится коррекция (исправление) самой структурной схемы и соответствующих элементов на кинематической схеме механизма.

4.5. Пример решения задачи структурного анализа механизма

4.5.1. Рычажный механизм

На рис. 4.23. представлена кинематическая схема рычажного механизма сельскохозяйственного культиватора КП-3. Кинематическая схема выполнена в масштабе и отражает действительное взаиморасположение опор и расстояние между шарнирами звеньев. Механизм предназначен для преобразования вращательного движения ( с постоянной угловой скоростью ) ведущего звена в возвратно-поступательное с остановками в крайних положениях ведомого ( исполнительного ) звена. Следовательно он должен однозначно преобразовывать движение, для чего степень подвижности должна равняться единице (Wg=1).

Для выполнения структурного анализа производится нумерация звеньев, начиная от ведущего ( обозначенного стрелкой ) звена.

1. Расчетная степень подвижности рассчитывается по формуле Чебышева, так как все звенья данного механизма перемещаются в одной плоскости:

Wp=3n - 2p5 -P4 = 3 * 9 – 2 * 13 -= 1

75

2. Построение структурной схемы механизма производится от ведущего звена. Первое (содержит кривошип) и второе (шатун) звенья выполненные в виде стержней (поводков), каждый из которых по две кинематические пары не подпадают под действие правил преобразования кинематической схемы в структурную, а потому сохраняются неизменными, хотя пропорции и относительное расположение друг относительно друга (для удобства зрительного восприятия) могут быть изменены (рис. 4.24.)

Рис. 4.23. Кинематическая схема подъемного механизма сельскохозяйственного культиватора КП-3.

Звено (кулиса) содержит несколько кинематических пар, так как соединяется с:

1)звеном 2 в шарнире В;

2)звеном 4 в сложном шарнире С;

3)опорой в шарнире О2;

76

Поскольку звено 3 содержит три кинематические пары, то по правилу преобразования оно должно быть представлено в виде треугольника ВСО2 и в перечисленных шарнирах соединяться с теми же звеньями, что и на исходной (кинематической) схеме. Звено 4 (ползун ) соединяется с:

1)поступательной кинематической парой с направляющей кулисы 3;

2)вращательной кинематической парой в сложном шарнире С со звеном 5;

3)вращательной парой со звеном 6 в том же шарнире;

Поскольку звено 4 образует три кинематические пары, то оно так же должно быть изображено на структурной схеме в виде треугольника, который каждым из своих трех шарниров должен соединяться с теми же звеньями, что и на кинематической схеме. Звенья 5 (коромысло) и 6 (шатун), не подпадая под правила преобразования, сохраняют на структурной схеме вид стержней. Звено 7 (двуплечее коромысло) соединяется в:

1)шарнире Д со звеном 6;

2)шарнире О4 с опорой;

3)шарнире Е со звеном 8;

Следовательно, оно на структурной схеме должно быть представлено в виде треугольника.

Звено 8 (шатун) сохраняет вид стержня и на структурной схеме. Ведомое или исполнительное звено 9 (коромысло) соединяется

в:

1)шарнире F со звеном 8;

2)шарнире О5 с опорой;

77

Р ис. 4.24. Структурная схема механизма сельскохозяйственного культиватора КП-3.

Поскольку звено 9 образует две кинематические пары на структурной схеме оно изображается в виде стержня с двумя шарнирами. При этом, конструктивные и силовые элементы исполнительных ( и остальных ) звеньев, изображенные на кинематических схемах, не переносятся на структурные (рис. 4.24.).

Следует отметить, что на кинематической схеме шарнир С является сложным шарниром с числом кинематических пар:

p=k–1=4–1=3.

Здесь n – число звеньев, сходящихся в данном шарнире. Такими звеньями в шарнире С являются: 3, 4, 5 и 6.

На структурной схеме сложные шарниры исключены, а их замещают простые кинематические пары: С’, C”, C’’’.

3. Дробление структурной схемы (в соответствии с принципом образования механизмов по Ассуру) начинается с выделения

78

ведущей группы (ведущее звено и опора). На рис. 4.25. структурная схема развернута для более наглядного восприятия.

Рис. 4.25. Структурная схема механизма сельскохозяйственного культиватора КП-3

Затем производится выделение группы Ассура (простейших, с W=0), начиная от ведущей и с групп низших классов.

4. Действительная (структурной схемы) степень подвижности: WД=3n–2p5–p4=3·9–2·13=1

5.Расчетная степень подвижности, равная единице свидетельствует о том, что в данном механизме одно ведущее звено и механизм однозначно преобразовывает движение, т.е. любому положению ведущего звена соответствует только одно определенное положение ведомого звена. Схема работоспособна, поскольку ее степень подвижности соответствует задаче механизма по однозначному преобразованию движения.

6.Класс группы Ассура определяется по классификатору (приложение 2). В соответствии с ним все группы механизма культиватора являются группами I класса 2 порядка. Класс всего механизма в целом определяется наивысшим классом входящих в него групп Ассура. Следовательно, класс данного механизма – I, порядок – 2.

79

4.5.2. Зубчатый механизм.

Звенья комбинированного планетарного зубчатого механизма перемещаются в одной плоскости, перпендикулярной осям колес.

Рис. 4.26. Кинематическая схема комбинированного планетарного механизма.

3. Расчетная степень подвижности: Wp=3n–2p5–p4=3·4–2·4–3=1

Здесь подвижные звенья: 1, 2–2’, H, 4

низшие кинематические пары: О1, А, В, О2

высшие кинематические пары: С, Д, Е 4. Структурная схема механизма на рис. 4.27.

80

Рис. 4.27. Структурная схема планетарного механизма.

Зубчатые зацепления, соответствующие высшим кинематическим парам, заменены на низшие пары, путем введения фиктивных звеньев Ф1, Ф2, Ф3

3.При дроблении схемы на группы Ассура ведущее звено, выполненное в виде треугольника, вводится в ведущую группу так, чтобы стержень (поводок) АС не мог быть введен в любую другую группу. Группа, следующая за ведущей, представляет собой треугольник ВС’Д с тремя поводками: Н, Ф1 и Ф2

4.Действительная степень подвижности

WД=3n–2р5–р4=3·7–2·10=1

5.Схема работоспособна, однозначно преобразовывает движение при одном ведущем звене.

6.Вторая, наиболее сложная группа определяет I класс 3 порядок всего механизма.

4.5.3.Рычажно-зубчатый механизм.

На рисунке 28 представлена кинематическая схема механизма

подачи заготовки металлообрабатывающего станка-автомата.

81

Рис. 4.28. Кинематическая схема механизма подачи станка-автомата.

1. Расчетная степень подвижности: Wp=3n–2p5–p4=3·6-2·8–3= –1

Отрицательное значение расчетной степени подвижности свидетельствует о наличии в схеме механизма пассивных (дублирующих) связей.

2. При построении структурной схемы следует иметь в ввиду, что ролики 2 и 5 являются звеньями, вносящими лишние степени подвижности, коромысло 3 и зубчатое колесо Z1 образуют звено 3, а коромысло 4 и зубчатое колесо Z2 образуют звено 4, две из трех дублирующих направляющих O4,O5,O6 являются пассивными связями.

82

Рис. 4.29. Структурная схема механизма подачи станка-автомата.

3.Дробление структурной схемы данного механизма особенностей не имеет.

4.Действительная степень подвижности:

WД=3n–2р5–р4=3·7–2·10=1

5.Несмотря на наличие звеньев, вносящих лишние степени подвижности и пассивных связей действительная степень подвижности свидетельствует о работоспособности схемы, ее способности однозначно преобразовывать движение при одном ведущем звене.

6.Класс механизма по Ассура I порядок 2.

83

Термины, определения и правила для структурного анализа механизмов.

Приложение 1. Термины, определения и правила для структурного анализа механиз-

мов