!!!!!Структурный анализ и синтез механизмов

Под структурным анализом механизмов понимается определение количества звеньев и кинематических пар, классификация кинематических пар, определение степени подвижности механизмов и установление класса и порядка механизма.

Структурным синтезом механизма называется проектирование структурной схемы, которая состоит из неподвижного звена, подвижных звеньев и кинематических пар. Наиболее удобным методом нахождения структурной схемы считается метод присоединения структурных групп Ассура либо к ведущему звену, либо к механизму. Ассур первым фундаментально исследовал структурную схему плоских стержневых механизмов.

Группа Ассура – это кинематическая цепь, которая, в случае ее присоединения элементами внешних пар к стойке, получает нулевую степень подвижности, т.е. образует ферму. Структурные формулы, группа Ассура получаются из формулы Чебушева:

W=3n-2p₅ , откуда P₅=3\2n , где n – число подвижных звеньев.

Отсюда следует, что число кинематических пар 5-го класса в группе обязательно целое число.

Этот принцип проиллюстрирован рисунком 2.12

На рисунке показан пример присоединения двух поводковых пар с нулевыми степенями подвижности к ведущему звену (цифры – это номера звеньев ). Класс и порядок считается по той группе, которая имеет наивысший класс (предложил Артоболевский И.И).

Порядок групп определяется числом элементов, которыми группа присоединяется к основному механизму. Пример схем групп различного порядка приведен на рисунке 2.13.

Класс группы определяется классом наивысшего по классу контура входящего в его состав.

Класс контура определяется количеством кинематических пар, в которые входят образующие его звенья.

Номер класса группы равен числу кинематических пар входящих в замкнутый контур образованный внутренними кинематическими парами, за исключением двухповодковой группы, которая условно относится ко 2-му классу всегда.

Класс и порядок механизмов зависят от того какое звено является ведущим.

Принцип наслоения структурных групп распространяется на механизмы, звенья которых представляют собой твердые тела.

Рычажные механизмы

Рычажные механизмы применяют в машинах, приборах и аппаратах, для обеспечения требуемого движения рабочего органа. Достоинство – способность передавать большие силы, разнообразные движения выходного звена, высокая надежность.

Ниже представлены рычажные схемы представлены кинематические схемы рычажных механизмов: рис 20.1

Наиболее распространены плоские четырехзвенные рычажные механизмы, они могут иметь 4 шарнира (шарнирные четырехзвенники).

3 Шарнира и одну поступательную пару или 2 шарнира и 2 поступательные пары.

Под буквой «а» на рисунке показан шарнирный четырехзвенник, еще его называют кривошипно-коромысловым механизмом. Его ведущее звено кривошип 1 совершает полно оборотное вращение, а звено 2 плоско-параллельное движение, а ведомое звено 3 (коромысло) выполняет качательное (возвратно-поступательно движение или неполно оборотное вращение). Звено 1 имеющее наименьшую длину может быть кривошипом, если его длина в сумме с самым длинным звеном будет меньше суммы длин остальных звеньев ( это правило Грасгофа). Расстояние AD считают длинной неподвижного звена стойки 4. Такой механизм может так же применяться для преобразования качательного движения во вращательное.

Под буквой «б» изображен кривошипный механизм, у которого сумма самого длинного и самого короткого звена меньше суммы меньше суммы двух остальных звеньев, а за стойку принят самое короткое звено. Механизм преобразует равномерное вращение ведущего звена в неравномерное вращение ведомого звена. В частном случае, когда длинны противоположных звеньев одинаковы ведомое звено тоже будет вращаться равномерно.

Под буквой «в» изображен двух коромысловый механизм – шарнирный четырехзвенник, у которого размеры звеньев не удовлетворяют правилу Грасгофа или самое короткое звено является шатуном, обычно используется для качательного движения.

Под буквой «д» кривошипно-ползунный нецентральный механизм т.к. линия движения шарнира C не проходит через точку вращения кривошипа A.

Под буквой «е» кривошипно-ползунный центральный механизм. Кривошипно-ползунные механизмы применяются в поршневых двигателях, и ползуны там называются поршнями. Поршень двигателя воспринимает движущую силу и поэтому является ведущим звеном Здесь возвратно-поступательное движение поршня 3 преобразуется с помощью шатуна 2 во вращательное движение кривошипа 1 (кривошип 1 это коленчатый вал).

Под буквой «ж» изображен кривошипный механизм с качающимся цилиндром.

Под буквой «з» кривошипный механизм с качающейся кулисой.

Под буквой «и» синусный механизм. Содержит 2 вращательные пары и 2 поступательные пары.