7. Структурный анализ механизма

Под структурным анализом механизмов понимают определение количества звеньев и кинематических пар, классов кинематических пар, степени и подвижности механизма и его класса.

Степень подвижности плоского механизма вычисляют по структурной формуле Чебышева:

W=3n-2p₅-p₄, (I)

где - n - число подвижных звеньев;

W - Число степеней свободы кинематической цепи (степень подвижности звеньев относительно стойки р₄ число кинематических пар четвертого класса (высших пар); р₅ - число кинематических пар пятого класса. В заданном механизме необходимо выделить ведущее звено и при­соединенную к нему кинематическую группу Ассура обладающую нуле­вой степенью подвижности. В четырехзвенных механизмах используются группы Ассура II класса содержащие 2 подвижных звена и 3 кинемати­ческих пары (W=3n-2p₅=3·2-2·3=0), Разновидности таких групп показаны на рис. I.

Класс механизма соответствует наивысшему классу группы. В прил. II изображен плоский механизм, состоящий из 5 подвиж­ных звеньев и 7 кинематических пар 5-го класса (6 вращательных пар и 1 поступательная). Степень подвижности механизма согласно форму­ле (I)

W=3·5-2·7-1·0=1

Ведущим является звено AB. Оставшиеся 4 подвижных звена образуют две группы Ассура II класса: звенья 2 и 3 , несущие 3 враща­тельные кинематические пары (В, С, Д). Относятся к группе 1-го вида (рис. I, а), а звенья -4 и 5, содержащие 2 вращательных (F, E) и I поступательную пару, относятся к группе 2-го вида, (рис. I, б). В целом механизм относится ко II классу.

8. Построение планов положений механизма

Планом положения механизма называется схема, на которой зафик­сировано определенное положение ведущего звена и зависимость от этого положения всех остальных звеньев. Планы положений позволяют выявить траекторию движения всех точек механизма за один цикл движения ведущего звена, определить требуемое рабочее пространство для механизма в машине, построить графики перемещения ведомого и других звеньев в функции времени.

Порядок построения планов положения механизма,

I. Выберете масштаб µ_l м/мм размеров звеньев, пропорциональ­ный ряду чисел: I; 2; 2,5; 4; 5. Например µ_l=0,02 м/мм; µ_l=0,005 м/мм.

2. Ответьте положения центров вращательных пар и положение направлявших поступательных пар.

3. Изобразите траектории перемещения центров подрядных пар вращающихся (качающихся) и поступательно движущихся звеньев. Для ведущего звена такой траекторией должна быть окружность.

4. Отметьте на окружности центров подвижной пары ведущего звена 12 равномерно распределенных его положений относительно задан­ного.

5. Нанесите с помощью циркуля методом засечек положение пере­мещающихся в плоскости кинематических пар, которые определяют положение звеньев механизма и всех его точек. Положение всех точек про­нумеруйте и укажите крайние возможные положения ведомого звена. Соединив плавной кривой

последовательные положения указанной точки какого-либо звена механизма, получите траекторию её движения за цикл.

6. Постройте график перемещения выходного звена в функции вре­мени. Для этого по оси абсцисс отложите в масштабе µ_t (с/мм) время Т (с) одного оборота ведущего звена: T=60n,

где n - число оборотов ведущего звена в минуту.

Разделив полученный отрезок на 12 равных частей, нанесите в масштабе µ_l (м/мм) линейные или в масштабе µ_φ (град/мм) угловые ординаты смещений выходного звена механизма относительно заданного поло­жения с учетом знака. Все масштабы выбирайте пропорциональными ря­ду чисел (см. выше). Вершины ординат смещений соедините плавной кривой.

Пример построения плана положений механизма и графика переме­щений выходного звена дан в прил.II.

Литература: 4, с. 638; 5, с. 400; 6, с. 512; 7, с. 256.