1.3. Кинематическая схема механизма

Кинематическая схема механизма - это схема механизма, в которой звенья и КП изображены условно, но в определенном масштабе с указанием необходимых размеров звеньев и направления движения ведущего звена

Рисунок 1.7 – Кинематическая схема кривошипно-ползунного механизма

На структурной схеме механизма масштаб не соблюдается.

Масштаб - это отношение какой-либо величины в соответствующих единицах измерения к величине отрезка, изображающего эту величину на чертеже.

Например:

, - масштаб длин или перемещений;

- масштаб скорости;

- масштаб ускорений.

Основные виды механизмов:

• плоские механизмы – все звенья располагаются в одной плоскости или в параллельных плоскостях;

• пространственные механизмы – звенья лежат в разных плоскостях.

пространственный механизм

• механизмы с гибкими связями (ременные и цепные передачи);

ременная передача цепная передача

• механизмы с высшими и низшими кинематическими парами

кулачковые, зубчатые, шарнирно-рычажные

фрикционные, храповые, механизмы

мальтийские механизмы

храповый механизм шестизвенный шарнирный механизм

зубчатая передача кривошипно-ползунный механизм

• гидравлические и пневматические механизмы.

1.4. Степень подвижности (свободы) механизма

Для пространственного механизма степень подвижности определяется по формуле Сомова – Малышева:

, (1)

где n – число звеньев (подвижных и неподвижных) пространственного механизма;

- число кинематических пар 5-го, 4-го, …, 1-го класса.

Степень подвижности плоского механизма определяется по формуле Чебышева:

, (2)

где n – число подвижных звеньев;

- число кинематических пар 5-го класса;

- число кинематических пар 4-го класса.

1 – кривошип, 2, 4 – шатуны, 3 – коромысло, 5 – ползун, 6 – стойка, 7 - направляющая.

Рисунок 1.8 – Шестизвенный механизм

- число подвижных звеньев равно 5;

- число кинематических пар 5-го класса = 7 (стойка 6 – кривошип 1; кривошип 1 – шатун 2; шатун 2 – коромысло 3; коромысло 3 – стойка 6; коромысло 3 – шатун 4; шатун 4 – ползун 5; ползун 5 – направляющая 7);

- число кинематических пар 4-го класса = 0.

Рассчитываем степень подвижности шестизвенного механизма:

.

Степень подвижности механизма равна числу ведущих звеньев или числу двигателей.

1.5. Структурный анализ и синтез механизмов

Для того, чтобы спроектировать машину, необходимо выбрать рациональную схему, исключающую дополнительные структурные элементы, что может привести к дополнительным затратам энергии и снижению КПД.

1.5.1. Структурный синтез механизма – это проектирование структурной схемы механизма, то есть создание нового механизма.

Простейший или начальный механизм (группа начальных звеньев) состоит из ведущего звена и стойки (направляющей).

Начальный механизм может быть двух типов:

• вращательная кинематическая пара (электродвигатель);

• поступательная кинематическая пара (ДВС).

Более сложные механизмы получают путем присоединения к группе начальных звеньев структурных групп Ассура.

Диада – структурная группа из двух звеньев и трех кинематических пар.

диада №1 диада №2 диада №3

трехповодковая структурная группа Ассура

Рисунок 1.9 – Структурные группы Ассура

Пример.

Образовать 4^-х-звенный механизм из группы начальных звеньев и диады №1.

1.5.2. Структурный анализ – это задача, обратная структурному синтезу, т.е. разложение кинематической цепи на структурные группы и выделение начального механизма (группы начальных звеньев).