3. Структурний аналіз шарнірно-важільного механізму

1. Визначимо ступінь рухомості заданого ШВМ. Даний механізм – плоский, значить, за формулою П.Л.Чебишева:

W = 3n – 2p₅ – p₄ ,

де n – кількість рухомих ланок; n = 5;

p₅ – кількість кінематичних пар 5-го класу; р₅ = 7;

р₄ – кількість кінематичних пар 4-го класу; р₄ = 0.

Звідси:

2. Побудуємо структурну схему механізму. Для зручності побудови складемо таблицю кінематичних пар і ланок, їхніх твірних (див. табл. 3.2).

Таблиця 3.2. Ланки і кінематичні пари

I5	II5	III5	IV5	V5	VI5	VII5 ∞
0,1	1,2	2,3	3,4	3,0	4,5	5,0

3. Структурну схему будуємо в наступній послідовності:

– зображуємо стояк у вигляді трикутника (т. я. 3 точки стояка);

– зображуємо ланки, які утворюють пари зі стояком (ланки 1, 3, 5);

– зображуємо решту ланок в порядку утворення замкнених контурів. Структурна схема зображена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Структурна схема ШВМ

4. Розчленуємо структурну схему ШВМ на групи Ассура.

Рис.3.4. Початковий механізм (а), групи 2-3 (б) і 4-5 (в) другого класу 2-го порядку

Запишемо формулу будови механізму

Механізм 2-го класу.

4. Плани механізму

Будуємо кінематичну схему механізму в положеннях, що відповідають 6-ти рівновіддаленим положенням початкової ланки механізму (кривошипа О2А). Попередньо задаємось масштабним коефіцієнтом μ_l = 0,002 м/мм. Плани положень будуються „методом засічок”, який побудований на том положенні ТММ, що всі ланки механізму абсолютно жорсткі і не змінюють своїх розмірів.

Побудову починаємо з нанесення точок стояка і траєкторій усіх точок механізму. Далі визначаємо крайні „мертві” положення механізму (в яких швидкість вихідної ланки дорівнює 0). В даному механізмі крайні положення одержуються коли ланка О2А перпендикулярна до ланки О3В. Положення точки В знаходимо з’єднуючи точки О3 та точку А, проводячи відрізок визначеної вище довжини. Потім від точки В проводимо відрізок ВВ0 відомої довжини до перетину з ланкою 5, положення якої ми вже визначили раніше.

Положення точки А – крайні – позначимо А₀ та , причому за початок робочого ходу виберемо те, з якого рух точки В почнеться проти напряму сили корисного опору (воно задане). Усі точки, що відповідають початку робочого ходу, позначаємо індексом „0”, друге крайнє – індексом „0^’”.

Розбиваємо коло точки А з положення А₀ на 6 рівних частин, нумеруємо їх за заданим напрямом оберту ω, далі положення решти точок А знаходимо методом засічок на своїх траєкторіях. Отримуємо 6 планів положень механізму .

Плани швидкостей

Плани прискорень

Рис. 3.5. Плани положень (а), швидкостей (б) і прискорень (в) для 0-го та 2-го положення механізму