2 Структурный анализ и классификация плоских рычажных механизмов

Цель занятия – освоение методики структурного анализа плоских рычажных механизмов.

Структурный анализ механизма выполняется в следующем порядке. Вычерчивается схема механизма, проставляются обозначения звеньев и кинематических пар. По формуле Чебышева определяется степень подвижности механизма. Выбирается ведущее звено. Определяется механизм первого класса. Начиная с механизма первого класса производится отделение структурных групп от механизма.

Вначале предпринимается попытка разложить механизм на структурные группы второго класса  диады. При этом следует руководствоваться следующими правилами: все звенья и все кинематические пары могут быть упомянуты в группах только по одному разу. Все звенья и все пары должны войти в структурные группы и ни одно из них не должно остаться не включенным в какую-либо группу. Стойка упоминается только один раз в механизме первого класса. Если эти условия выполнить невозможно, следует перейти к поиску групп третьего класса. Механизмы с группами старше третьего класса встречаются чрезвычайно редко, поэтому они здесь не изучаются.

Основным признаком группы второго класса является наличие двух звеньев и трех пар, а группы третьего класса  четырех звеньев и шести пар.

Структурные группы изображаются по отдельности. В заключение анализа записываются структурная формула механизма и класс механизма.

Структурный анализ необходимо проводить для того, чтобы определить работоспособность механизма, количество двигателей, при котором он может нормально работать. Кроме того, следует иметь в виду, что структура механизма определяет весь последующий путь его кинематического и силового анализа.

На рисунке 6 представлены предлагаемые к исследованию структурные схемы механизмов.

Рисунок 6  Структурные схемы плоских рычажных механизмов

Контрольные вопросы

1 Каким признаком должно обладать устройство, чтобы его можно было считать механизмом?

2 Что такое степень подвижности кинематической цепи и как она связана с числом ведущих звеньев?

3 Какой механизм называется рычажным?

4 Перечислите разновидности четырехзвенных рычажных механизмов.

5 Запишите формулу Чебышева и объясните ее содержание.

6 Что такое структурная группа?

7 Как определяется класс структурной группы?

8 Что такое диада и трехповодок ?

3 Кинематическое исследование рычажных механизмов II класса методом планов положений, планов скоростей и планов ускорений

Цель занятия – освоение методики построения планов скоростей и ускорений и закрепление основных положений кинематики механизмов.

Задачи решаются в следующей последовательности:

– проводится структурный анализ и классификация механизма;

– выбирается ведущее звено. За ведущее звено обычно выбирается звено,которое совершает вращательное движение и может совершить полный поворот вокруг неподвижной оси  кривошип. Задается закон движения этого звена, путем задания угловой обобщенной координаты (угла поворота кривошипа), угловой скорости и углового ускорения кривошипа ;

– выбирается масштабный коэффициент, наносятся неподвижные точки и строится положение ведущего звена, соответствующее заданной обобщенной координате;

– строится положение каждой структурной группы;

– строится план скоростей;

– строится план ускорений.

Задачу кинематического анализа следует считать решенной, если для каждого звена механизма будут известны положения, скорости и ускорения его точек, а также угловые скорости и угловые ускорения его звеньев.

При решении задач на построение планов скоростей и ускорений следует знать основные кинематические соотношения, которыми определяются скорости и ускорения звеньев [3].

Примеры построения планов скоростей и ускорений различных рычажных механизмов представлены на рисунках 7  9.

Рисунок 7  Построение плана скоростей и плана ускорений кулисного механизма

Рисунок 8  Пример построения плана скоростей и плана ускорений рычажного механизма с двумя диадами

Рисунок 9  Пример построения плана скоростей и плана ускорений для рычажного механизма с ведущим звеном – гидроцилиндром

Контрольные вопросы

1 Какие задачи решает кинематика механизмов?

2 Что представляет собой план положений, план скоростей и план ускорений?

3 Приведите примеры механизмов, в которых при построении пнов ускорений учитывается ускорение Кориолиса.