Министерство образования Российской Федерации

Тульский государственный университет

Кафедра проектирования механизмов и деталей машин  

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 1

Структурный анализ плоских стержневых механизмов

для студентов дневного вечернего и заочного обучения

Тула 2000г.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Цель работы – составление кинематической схемы, выполнение его структурного анализа и устранение избыточных связей.

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

2.1. Основные понятия, обозначения, структурная формула для определения степени подвижности плоского механизма.

Рис.2.1. Обозначения кинематических пар: а) - вращательная пятого класса; б) - поступательная пятого класса; в) - цилиндрическая четвертого класса; г) - сферическая четвертого класса; д) - сферическая с пальцем четвертого класса.

Твёрдые тела, из которых образуется механизм, называют звеньями. Одно из звеньев неподвижно; такое звено называют стойкой. Стойка соединяется с подвижными звеньями, а последние между собой таким образом, что они могут совершать относительные движения. Подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев называют кинематической парой.

Пользуясь моделью механизма, надо выяснить, какие звенья входят в его состав и как они попарно соединены друг с другом, а затем составить кинематическую схему, применяя обозначения кинематических пар (рис.2.1).

Пример кинематической схемы механизма показан на рис. 2.2

Рис. 2.2 Структурная схема механизма

Стойку изображают в виде отдельных закреплённых шарниров и неподвижных направляющих поверхностей без указания, каким образом они конструктивно связаны в единую систему.

Звенья на схеме обозначают цифрами, начиная с начального и кончая стойкой, которой присваивают наибольший номер. Кинематические пары обозначают прописными буквами латинского алфавита.

Степень подвижности плоского механизма определяют по формуле П.Л. Чебышева

                                                                             (2.1)

где  – число подвижных звеньев; – число низших кинематических пар; – число высших кинематических пар.

В схеме на рис. 2.2  = 5;  = 7;  =0.

Механизм содержит только одноподвижные низшие кинематические пары пятого класса.

Степень подвижности 

Это означает, что достаточно задать движение только одному из звеньев, чтобы все остальные подвижные звенья совершали однозначно определимые движения.

2.2. Абсолютные и относительные движения звеньев

Определим характер абсолютного движения каждого звена. Звенья 1 и 5 участвуют во вращательном движении, так как они связаны со стойкой механизма вращательными парами (рис.2.3).

Рис. 2.3. Звенья, совершающие вращательное движение

Рис. 2.4. Звено, совершающее поступательное движение  

Звено 3 (рис. 2.4) совершает прямолинейное возвратно – поступательное движение вдоль неподвижных направляющих стойки. Звенья 2 и 4 со стойкой не связаны и совершают сложное плоскопараллельное движение.

Способ соединения звеньев механизма между собой определяет характер их относительного движения и вид кинематической пары.

Рис. 2.5. Кинематические пары, образованные подвижными звеньями.

В рассматриваемом механизме (рис. 2.2) кинематические пары О₁, А, В, Д, Е, О₅ являются вращательными (рис.2.3 и 2.5). Кинематическая пара С, в которую входят звенья 3 – 6 (рис. 2.4) – поступательная.

Начальное звено 1, совершающее непрерывное вращение, называют кривошипом, звено 3, совершающее возвратно – поступательное движение, - ползуном, звенья 2 и 4, совершающие сложное плоскопараллельное движение, называют шатунами, звено 5, совершающее возвратно – вращательное движение, - коромыслом.

Помимо указанных в механизме могут быть называемые кулисами звенья, вращающиеся вокруг неподвижной оси и образующие с другими подвижными звеньями поступательную пару.

Результаты анализа сведём в табл. 4.1; 4.2; 4.3 (см. раздел 4 – форма отчёта).