2.3. Структурный анализ механизма

По классификации Ассура – Артоболевского, каждый плоский рычажный механизм с низшими кинематическими парами может быть образован путём последовательного присоединения к начальным звеньям и стойке структурных кинематических групп (групп Ассура) с числом степеней свободы W = 0.

Начальное звено и стойка, образующие кинематическую пару 5 – го класса, называют механизмом 1 – го класса (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Механизмы первого класса

Степень подвижности механизма W равна числу начальных звеньев, входящих в его состав.

Структурная кинематическая группа (группа Ассура) – это кинематическая цепь, составленная из подвижных звеньев и имеющая число степеней свободы W = 0. Если такую группу присоединить свободными элементами кинематических пар к стойке, то она становится фермой.

В зависимости от числа звеньев и кинематических пар, входящих в состав группы, различают класс и порядок группы.

Простейшая группа Ассура состоит из двух звеньев и трёх кинематических пар.

На рис. 2.7 показаны три вида таких групп. Их называют группами 2 – го класса, второго порядка или двухповодковыми.

Рис. 2.7. Двухповодковые группы второго класса

Группы, показанные на рис. 2.8, состоят из четырёх звеньев и шести кинематических пар. Такие группы называют группами 3 – го класса, третьего порядка или трёхповодковыми группами.

Порядок группы определяется числом свободных элементов кинематических пар, которыми она может быть присоединена к свободным звеньям.

Если в состав механизма входят группы различных классов, то класс механизма определяют по той группе, которая относится к наивысшему классу.

При структурном анализе механизма определяют начальное звено, а затем производят расчленение механизма на структурные группы таким обра зом, чтобы после снятия какой – либо группы оставшаяся часть механизма не теряла своего свойства - определенности движения каждого звена.

Рис. 2.8. Трёхповодковые группы третьего класса

В механизме, показанном на рис. 2.2, начальным является звено 1.

Механизм на группы Ассура разбивают в следующем порядке:

Группа звеньев 4 - 5 Группа звеньев 2 - 3

Группа 2 класса, 2 порядка.            Рис. 2.9.  

Группа 2 класса, 2 порядка.                    Рис. 2.10.

Начальное звено

Механизм 1 класса.                Рис. 2.11.

Вывод: в связи с тем, что в структуру механизма входят группы не выше 2 класса, 2 порядка, механизм в целом – 2 класса , 2 порядка.

2.4. Устранение избыточных связей

Избыточными (пассивными) связями называют такие связи, устранение которых не увеличивает подвижности механизма.

Применив формулу А.П. Малышева, определим число избыточных связей q в механизме:

, (2.2)

где – основная подвижность (может быть определена по формуле 2.1); – число подвижных звеньев;– число кинематических пар соответственно 5, 4, 3, 2 и 1 класса.

В рассматриваемом механизме

Избыточные связи требуют высокой точности изготовления механизма. В противном случае звенья механизма при сборке и в процессе работы деформируются, что вызывает нагружение кинематических пар и звеньев значительными дополнительными нагрузками.

Чтобы обеспечить возможность сборки механизма без натягов при любых погрешностях изготовления необходимо устранить избыточные связи. Одним из путей является понижение класса кинематических пар (при этом уменьшается число связей).

Число избыточных связей должно равняться нулю q = 0; при этом выражение 2.2 преобразуется к виду:

При замене кинематических пар допускаются местные подвижности не нарушающие работу механизма и не допускаются групповые подвижности, приводящие к потере устойчивости.

                          Рис. 2.12

На рис. 2.12 показана кинематическая схема рассматриваемого шестизвенного механизма (рис. 2.2), где в точках А, В, Д, Е одноподвижные кинематические пары пятого класса заменены в точках А и Е, на трёхподвижные сферические пары, а в точках В и Д на двухподвижные цилиндрические. Для такой схемы имеем:

Число избыточных связей по формуле 2.2

4. ФОРМА ОТЧЁТА

4.1. Наименование работы и её цель.

4.2. Схема механизма в масштабе _l (рис. 2.2).

4.3. Степень подвижности механизма до замены кинематических пар

4.4. Таблица, характеризующая движение звеньев.

Таблица 4.1

 

№ подвижных звеньев	1	2	3	4	5
Наимен. звена	О1А кривошип	АВ шатун	С ползун	ДЕ шатун	О5Е коромысло
Характер движения	вращательное	плоскопараллельное	Возвратно – поступат.	Плоскопараллельное	Возвратно – вращат.

4.5. Таблица, характеризующая вид кинематических пар до замены.

Таблица 4.2

 

Обозначение кинем. пары	О1	А	D	B	C	E	O5
Вид и класс кинем. пары	Вращат. 5 кл.	Вращат. 5 кл.	Вращат. 5 кл.	Вращат. 5 кл.	Поступ. 5 кл.	Вращат. 5 кл.	Вращат. 5 кл.

4.6. Структурные группы Ассура Л.В. (рис. 2.9, 2.10, 2.11).

4.7. Число избыточных связей по Малышеву А.П. до замены кинематических пар

4.8. Подбор числа и класса кинематических пар после замены.

Таблица 4.3

 

Обозначение кинем. пары	О1	А	D	B	C	E	O5
Вид и класс кинем. пары	Вращат. 5 кл.	Сферич. 3 кл.	Цилиндрич. 4 кл.	Цилиндрич. 4 кл.	Поступ. 5 кл.	Сферич. 3 кл.	Вращат. 5 кл.

4.9. Схема механизма без избыточных связей (рис. 2.12).

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. Что называют звеном, какие виды звеньев существуют? 5.2. Что называют кинематической парой, как их классифицируют? 5.3. Что называют кинематической цепью, какие виды их существуют? 5.4. Что называют механизмом, какие виды их различают? 5.5. Как рассчитать степень подвижности пространственного и плоского механизмов? 5.6. Какие связи называют избыточными? 5.7. Как рассчитать число избыточных связей в механизме? 5.8. Почему необходимо устранять избыточные связи? 5.9. Что называют группой Ассура, какие их типы различают? 5.10. Как образуется механизм из групп Ассура? 5.11. В чём заключается задача структурного анализа механизмов?